一直以來，國產電腦都面臨著“缺芯少魂”的困難，芯指的是處理器，是一臺電腦的核心，而魂則是操作系統。不過，隨著近年來國傢大力發展半導體產業，“缺芯少魂”的情況已經有一定程度上的改善，作為國傢半導體主力的龍芯，更是在近日發佈3D5000系列芯片，性能接近Zen2架構的處理器。
Zen2雖然是AMD在2019年發佈的架構，但是依然屬於國際主流處理器的行列，其性能在大多數時候都是綽綽有餘的。單就性能來說，已經是站在自研國產處理器的頂峰，這不禁讓人好奇，龍芯是怎麼做到的？
3D5000性能戰Zen2？
此次龍芯發佈的3D5000與去年發佈的3C5000同屬一個系列，實質上就是將兩顆3C5000核心封裝在一起，通過特殊的連接協議使其成為一顆單獨的處理器，類似的設計思路在半導體行業中並不少見，一般會被網友稱之為“膠水核”。
雖然這種設計方式看起來簡單且粗暴，但是設計合理，那麼就可以輕松提升單顆處理器的性能上限。當然，缺點也是明顯的，一方面是雙核封裝會帶來功耗的飆升，另一方面則是封裝體積過大，不適用於普通民用市場。
所以，3D5000與3C5000的定位不同，將主要面向服務器市場，不會在消費級市場發售。作為基礎核心的3C5000，性能並不弱，早前小雷也專門進行過一次報道，3C5000采用16核心設計，主頻為2.0GHz-2.2GHz，unixbench分數達到95000分以上，雙精度計算能力可達560GFlops，峰值性能與典型ARM 64核處理器相當。
那麼封裝兩個3C5000的性能又如何呢？從官方給出的參數來看，3D5000采用32核設計，集成64MB L3緩存，支持最多8個DDR4-3200 DRAM，同時支持HyperTransport接口，最多可以支持四路處理器互聯，單主板最高可以提供128核的運算支持。
另外，從目前的測試結果來看，單就IPC性能而言基本上是持平同主頻且核心數相同的Zen2 EPIC處理器，但是對於Zen2 EPIC處理器而言，3D5000的最高2.2GHz僅僅是勉強摸到同核心數處理器的下限，比如EPYC 7452的基準頻率就達2.35GHz，加速頻率可達3.35GHz。
或許看完數據對比，大傢會對龍芯的性能感到悲觀，但是從產業發展角度來說，其實已經是一個很大的進步，而且3C5000與Zen2系列處理器使用的制程工藝並非一個世代的，前者為12nm工藝，後者則是7nm工藝，架構+主頻的差距，使得3C5000主頻表現疲弱，而這並不是無法解決的。
3D5000能否撐起國產服務器需求？
在實測性能方面，官方給出單路和雙路的SPEC CPU2006 Base測試結果，在實測中單路得分超過400，雙路得分超過800，在完整的四路配置下，預計SPEC CPU2006 Base分數可以達到1600分，基本上與英特爾的至強E5 2699 V4性能持平。
從目前的性能來看，3D5000已經可以取代部分英特爾的至強處理器，活躍在一些服務器和軟件部署場景之中。當然，理智上講，兩者的區別依然巨大，但是至強系列本就是世界領先的服務器處理器，E5-2699 V4作為一款2016年推出的中高端產品，其性能還是頗為可觀的。
當然，如果對比最近兩年發佈的處理器，那麼不管是3D5000還是E5-2699 V4都相形見絀，自從在架構上取得突破後，英特爾和AMD的新一代處理器性能就以前所未有的速度向前狂奔，幾乎淘汰2019年之前的所有處理器。
即使是在服務器領域，新架構的服務器處理器在核心數、主頻和IPC性能等方面都有著恐怖的提升。以AMD在2019年針對個人服務器市場推出的線程撕裂者3960X為例，在多核性能上已經被英特爾在2022年發佈的i9-13900K擊敗，而後者隻是一顆面向個人消費市場的處理器。
迅猛發展的處理器性能正在加速甩開其他競爭對手，但就目前的發展趨勢來看，國產處理器想要完全取代英特爾和AMD是不可能的，至少在超大型服務器和個人工作站領域，英特爾和AMD仍然是目前國內大多數公司和用戶的最好的選擇。
那麼3D5000就沒有意義？當然不是，作為一顆服務器處理器，其性能已經足夠應付一般的信創服務器部署需要，在一些關鍵場所和機要部門，可以完全杜絕海外硬件的使用，帶來更高的安全性能。
此外，龍芯的產品計劃中，3C6000將會達到更高的IPC性能和主頻，甚至可以真正匹敵Zen2架構的AMD EPIC處理器，想要做到這點，意味著3C6000的主頻至少需要提高到2.5GHz，對於龍芯來說是一個艱難的任務。
而在更久遠的7000系列處理器規劃中，龍芯希望可以借助7nm工藝將處理器的IPC性能推進到Zen3和12代酷睿處理器的水平。雖然從現在看來八字還沒一撇，但是已經初步驗證架構的可行性，隻要相關制程工藝跟上就有機會實現這個目標。
在龍芯的計劃中，7000系列將會提供單個24-32核的3D7000和48-64核的3E7000，後者或將由兩顆3D7000組合而成，屆時性能或許將可以持平國外主流服務器處理，使得中低端服務器的搭建不再依賴於國外產品。
不過，即使在硬件性能方面追上英特爾和AMD，對於龍芯來說還有許多問題需要解決。首先，龍芯使用的並非x86架構，而是一個全新的自研處理器架構，意味著大量的主流專業軟件都將無法正常運行在龍芯的處理器環境中。
在服務器等專業領域，失去專業軟件的支持基本上就失去主流市場，這也是ARM處理器即使在能效比等方面表現出色，依然無法搶占x86市場的原因，許多專業軟件都僅僅針對x86架構做優化，如果想通過編譯等方式使其運行在新環境下，會面對性能損失、穩定性下降等問題。
如果龍芯想要進入商用服務器市場，那麼在軟件生態適配方面也要下功夫，單顆硬件性能是無法站穩商用市場的。當然，我知道現在談龍芯的商用發展還為時尚早，龍芯目前更多的是服務於政府等對國產化要求高的行業和領域，對於商業公司來說沒有必要也不需要采購龍芯來設計部署服務器。
而且，龍芯也在推進軟件生態的發展，比如通過二進制編譯器來翻譯兼容x86生態中的軟件，與國產系統合作，推動系統和軟件的適配等，隨著使用者的增加，相信在未來可以構建出屬於自己的架構生態。