“硅仙人”設(shè)計(jì)的RISC-V 最強(qiáng)IP核，跟龍芯LA864差距挺大的

　　近日，RISC-V架構(gòu)終于被補(bǔ)上了沒有高性能實(shí)現(xiàn)的空白，處理器核的性能水平被提高了一大截。Tenstorrent公司發(fā)布了“硅仙人”操刀的TT-Ascalon。

　　“硅仙人”就是Jim Keller（吉姆·凱勒），他是硅谷的傳奇。他為Apple設(shè)計(jì)了A4/A5，又用Zen挽救了AMD，還給特斯拉設(shè)計(jì)了自動(dòng)駕駛芯片……在芯片設(shè)計(jì)方面，他常常展現(xiàn)超前的眼光和驚人的技藝，因此媒體給了他“硅仙人”的雅稱。

　　處理器核就是CPU核心的源碼或版圖，還不是CPU產(chǎn)品。但處理器核的設(shè)計(jì)決定了單個(gè)核心每GHz的性能，以及采用某種工藝時(shí)的頻率上限。

　　以業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)SPEC CPU基準(zhǔn)測試驗(yàn)證，Ascalon的SPECint 2006單核每GHz的成績大于21，SPECint 2017單核每GHz成績大于2.3，直追ARM和Apple。遺憾的是，其采用4nm工藝也只能達(dá)到2.5GHz，實(shí)際的單核性能在世界上只是中位靠上的水平。

　　以頻率為2.5GHz計(jì)算，Ascalon的單核SPECint 2006和2017成績分別約是53分和5.75分。因?yàn)閮?nèi)存速度不會(huì)隨著CPU頻率同步提高，所以當(dāng)CPU頻率提高時(shí)，平均每GHz的性能就會(huì)下降，因此Ascalon產(chǎn)品化后的實(shí)際性能可能比直接計(jì)算的結(jié)果低一些。

　　從當(dāng)前已知的信息來看，Ascalon的設(shè)計(jì)水平不如龍芯LA664，更比不上龍芯LA864。Ascalon是8發(fā)射的設(shè)計(jì)，LA664是6發(fā)射，設(shè)計(jì)規(guī)模更小。龍芯LA864則和Ascalon一樣也是8發(fā)射，但各處理單元的設(shè)計(jì)規(guī)格比Ascalon大一些。

　　龍芯基于LA664核心的產(chǎn)品主要是3A6000和3C6000系列，明年開始推出基于LA864核心的產(chǎn)品，產(chǎn)品化的進(jìn)度可能比Ascalon核心的產(chǎn)品更快。

　　龍芯3A6000的SPECint 2006單核成績?yōu)?8分，比Ascalon只低9%。龍芯3A6000的SPECint 2017單核成績大于5.3，比Ascalon的2.3只低8%。只是單核浮點(diǎn)性能差距大一些，3A6000要低20%。它們的頻率一樣，雖然3A6000的成績是實(shí)測結(jié)果，但即使直接算每GHz的平均成績，兩者也非常接近。

　　還有一個(gè)重要因素會(huì)影響CPU的實(shí)際性能，就是采用的工藝。兩者的工藝差距很大，Ascalon要用4nm工藝才能達(dá)到2.5GHz的頻率，而基于龍芯LA664的CPU產(chǎn)品3A6000僅以國內(nèi)2019年的工藝水平就達(dá)到了相同的頻率。4nm比龍芯3A6000采用的工藝先進(jìn)了數(shù)代，工藝差距大約是10年。但兩者的性能相近，這里就體現(xiàn)出龍芯更強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力。

　　LA864每GHz的性能比LA664高30%，也就是比Ascalon也要高20%左右。提升這么大，但LA864在相同工藝下的面積卻僅比LA664多3%。可以簡單地看作如果不換工藝的話，僅增加3%的生產(chǎn)成本和運(yùn)行功耗就把性能提高了30%，這也是設(shè)計(jì)實(shí)力的體現(xiàn)。

　　LA864核心的第一款產(chǎn)品3B6600不升級工藝，但預(yù)計(jì)產(chǎn)品頻率在3A6000的基礎(chǔ)上再提高5%～10%。當(dāng)然，龍芯不是喜歡落后的工藝，而是因?yàn)楦冗M(jìn)的工藝暫時(shí)無法保證可控，龍芯就只能依靠設(shè)計(jì)能力來彌補(bǔ)工藝差距。

　　算上每GHz的優(yōu)勢，龍芯3B6600的單核性能就是Ascalon的1.4倍以上。如果龍芯也能像Ascalon那樣使用4nm工藝，那么頻率還可以大幅提升，單核性能說不定就接近Ascalon的兩倍，與Intel和AMD最先進(jìn)產(chǎn)品的峰值性能持平。

　　CPU核心每GHz性能通常與能達(dá)到的頻率成反比，設(shè)計(jì)者要根據(jù)用途和實(shí)際情況綜合考慮設(shè)計(jì)是偏向哪一方面。例如ARM、Apple希望CPU的功耗不要太高，就選擇強(qiáng)化每GHz性能，Intel、AMD能容忍更高的功耗，就偏重于更高的頻率。龍芯LA864每GHz的性能已經(jīng)超過了Intel和AMD一大截，畢竟酷睿13代和14代每GHz的SPECint 2006單核成績才15~17左右。

　　Ascalon強(qiáng)嗎？比其他任何的RISC-V產(chǎn)品都強(qiáng)！弱嗎？Intel和AMD的產(chǎn)品雖然每GHz的性能低一些，但CPU頻率高，最高單核性能接近Ascalon的兩倍。當(dāng)然這是以數(shù)倍的功耗為代價(jià)，實(shí)際上受功耗墻和溫度墻的影響，Intel和AMD的產(chǎn)品多數(shù)時(shí)間能發(fā)揮的性能只有極限狀態(tài)的80%左右，因此Ascalon還是挺強(qiáng)的。

　　只是相對于龍芯，顯得“硅仙人”不那么名副其實(shí)。Ascalon的設(shè)計(jì)目標(biāo)是世界性能最高的RISC-V處理器核，那么Jim Keller和他的團(tuán)隊(duì)肯定不會(huì)收斂實(shí)力。然而Ascalon所表現(xiàn)出的設(shè)計(jì)水平與龍芯差距挺大的，雖然Ascalon每GHz的性能介于LA664和LA864之間，但同等頻率對工藝的要求差距太大了。

　　Ascalon不如龍芯LA664和LA864，要么是因?yàn)椤肮柘扇恕北簧窕耍麑?shí)際水平就這樣；要么是RISC-V指令集架構(gòu)拖累了高性能實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致“硅仙人”不能發(fā)揮全部實(shí)力。反正不可能是故意不為Tenstorrent公司好好干活，因?yàn)镴im Keller自己就是CEO。