2018年10月，二代龍芯派正式發布。經歷了長達接近半年的跳票以後，在2019年4月終於開始對龍芯俱樂部的愛好者發貨了。拿到派以後，我就準備對它做一個詳細的測評。
龍芯派是龍芯公司用龍芯2K1000處理器做的一個開發板。第一代龍芯派在很多地方模仿了樹莓派，但有很多不足，諸如讀卡器速度太慢等；二代龍芯派在一代派的基礎上做了很多改進，體積變大，接口更加豐富。
外觀參數對比
你見過二代龍芯派嗎？如果沒有，現在你見過了。
▲二代龍芯真機圖
▲二代龍芯派接口，圖自龍芯開發者商城
中間散熱片下面安裝的，就是龍芯2K1000處理器。拆下散熱片，擦掉導熱矽膠，終於露出了龍芯2K1000處理器。
▲龍芯2K1000處理器
龍芯派的尺寸是nano-ITX 12cm×12cm，但設計的時候沒有考慮到接口的擺放，導致所有的四個面都有接口，而且接口的設計也不合理。
組裝好的龍芯派，四面都有接口。
▲第一面：DB9串口
▲第2面：Ejtag接口，reset按鍵和start按鍵，顯示屏接口，電源接口
▲第3面：GPIO插針以及PCIE接口
▲第四面：從左往右，分別是兩個USB口，一個OTG口，一個HDMI口以及兩個自適應千兆網口
▲局部細節1
SSD下面的四個晶片，兩個VP232是CAN收發器，ISSI的是存MAC的EEPROM。最右邊的GD是bios;如果需要用編程器手動刷新pmon，需要刷的就是這顆晶片。
▲局部細節2
兩顆紫光內存
▲局部細節3
16GB的金士頓固態硬碟
▲局部細節4
兩個RTL8211E的千兆乙太網晶片
▲局部細節5
ALC269音效卡晶片，保證龍芯派能出聲
▲局部細節6
Sii9022 RGB轉HDMI晶片
如果僅僅滿足於開箱曬圖，然後問一句「你怎麼看」，那和某些自媒體有什麼區別？作為硬核愛好者，當然要拿出基準程序，好好的測測二代龍芯派的性能了。
二代龍芯派使用的處理器是龍芯2K1000,採用40納米工藝生產，雙核，主頻1.0GHz。很明顯，這樣的處理器不是拿來和主流的x86處理器去競爭市場的。官方的宣傳海報宣稱，龍芯2K1000的性能相當於A53。恰好，樹莓派3的處理器是採用了4個A53核心的ARM處理器，因此我們決定將樹莓派和2K1000的性能做一個詳盡的對比。
我們採用的測試的方案用phoronix test suite作為基準程序，對比樹莓派3B+和二代龍芯派的性能。之前，我們用同樣的方法測試了龍芯3A3000的性能。詳情請看IT之家的投稿：
《IT之家網友投稿：全面深扒國產龍芯3A3000處理器性能細節》
https://www.ithome.com/0/395/791.htm
新發布的樹莓派4採用的BCM2711處理器擁有4個A72核心，1.5GHz的主頻，用28納米的工藝製造，性能太強，龍芯派肯定比不過。
▲二代龍芯派和樹莓派3B+參數對比
和樹莓派相比，龍芯派自帶16GB的SSD硬碟、散熱片、亞克力支架，並且帶有高速的PCIE接口，有更豐富的接口，從設計上更接近開發板。從價格上，二代龍芯派仍然是樹莓派的6倍多。龍芯派這麼貴，值得嗎？除了高額的情懷稅，它在性能上和樹莓派相比有優勢嗎？
我們用phoronix test suite對龍芯派的性能進行了測試，並且和openbenchmarking網站中查詢到的樹莓派3B+的數據進行了對比。順便也重複利用了一下龍芯3A3000處理器的數據，和樹莓派、龍芯派進行了對比。我們將數據大致分為單核性能、多核性能兩部分，然後每一部分再大致分為整數性能和浮點性能。有一些不好歸類的，單獨進行介紹。下面，我們將分別介紹我們的測試結果。
1. 單核整數性能
1.1 TSCP
TSCP是一個象棋性能測試的程序。可以認為這是一個以單核整數性能為主的測試。從測試結果來看，在使用了優化的數學庫（openlibm）的前提下，龍芯派的性能達到了樹莓派的85%;如果使用默認的libm，龍芯派的性能只有樹莓派的55%。使用openlibm，性能提高了53%。這是非常大的性能提升。使用libm的龍芯3A3000的性能是樹莓派的1.3倍，假如採用openlibm的話，性能大概是樹莓派的兩倍。
在都使用libm的情況下，龍芯派中的2K1000處理器性能是龍芯3A3000的43%。考慮到龍芯2K1000主頻只有3A3000的2/3,而且只有雙發射（3A3000是四發射），這個性能還算正常。
1.2 壓縮算法
採用三種壓縮算法，分別統計了壓縮文件的耗時。從數據可以看出，龍芯派的性能比樹莓派差。在Pbzip、LZMA和GZIP三種算法上，龍芯3A3000和龍芯派與樹莓派相比，性能分別是3.89、1.86、1.50倍和83%，71%和79%。在壓縮算法上，龍芯派表現欠佳。
運行Pbzip、LZMA和GZIP這三個程序，龍芯派的性能分別為龍芯3A3000的21%、38%、和52%。需要注意的是，pbzip2考察的是程序的多核性能。
2. 單核浮點性能
2.1 Scimark2
Scimark2是一個單核性能測試程序。測試的內容包括一系列算法，包括雅克比逐次超鬆弛法、稠密LU矩陣分解、稀疏矩陣乘、快速傅利葉變換、蒙特卡羅。
從Scimark2數據來看，即使龍芯2K1000處理器的主頻只有1.0GHz，其性能也遠遠超過主頻1.4GHz的BCM2837B0處理器，浮點運算模塊功能很強大。不過，在龍芯3A3000面前就露餡了，綜合性能只有3A3000的1/4。最讓人意外的是蒙特卡羅性能，龍芯3A3000居然比龍芯派還要糟糕，猜測是在libm部分性能沒有優化。
從Scimark2的綜合性能看，龍芯派的性能是樹莓派的2.13倍，然而只有龍芯3A3000的26%。
2.2 Aobench
在龍芯派上，分別用libm和openlibm進行了編譯，我們發現用openlibm的時候性能比libm快50%以上。龍芯派的速度只有樹莓派的70%。值得注意的是，我們發現使用libm的龍芯3A3000速度居然比樹莓派還要慢。可見龍芯用的libm數學庫性能有多麼的糟糕。
在使用libm的情況下，龍芯派的性能是龍芯3A3000的62%。
2.3 Himeno
Himeno基準是一個使用點Jacobi方法的壓力泊松線性解算器，數值越大性能越好。測試表明，龍芯3A3000和龍芯派性能都超過樹莓派，性能分別是後者的2.65倍和2.05倍。我們還發現，和使用libm相比，使用openlibm龍芯派的性能提高了42%。
使用libm時，龍芯派單核性能是龍芯3A3000的54%。
3. 多核整數性能
3.1 7zip
7zip是一個常用的benchmark程序，反映的是處理器的多核、整數性能。同樣是4核處理器，同樣是1.4GHz的主頻，龍芯3A3000的性能是樹莓派的2.6倍。龍芯派核數只有樹莓派的一半，7z性能是樹莓派的56%，看起來表現還可以。和單核龍芯2F相比，龍芯派的7z性能是前者的2.4倍。龍芯派多核性能只有3A3000的22%。
3.2 多重序列對比
MAFFT（多重序列對比）是一個多線程程序，統計程序運行的時間，數值越短越好。根據測試，龍芯3A3000和龍芯派的性能分別是樹莓派的1.83倍和0.61倍。龍芯派性能是3A3000的33%。
3.3 Primesieve
Primesieve是多線程的質數生成程序，根據計算用的時間考察處理器的整數性能。從測試結果來看，龍芯3A3000的性能是樹莓派的2.8倍。龍芯派的多核性能只有樹莓派的66%，3A3000的24%。
4. 多核浮點性能
4.1 TTSIOD 3D Renderer
TTSIOD渲染測試是多核性能測試，測試結果為渲染的速度。從測試結果來看，龍芯3A3000的多核性能是樹莓派的1.75倍；龍芯派的多核性能是樹莓派的47，3A3000的27%。
4.2 Smallpt
Smallpt是多線程光線渲染測試程序，數值越低，性能越好。從以上的數值可以看到，3A3000的性能是達到了樹莓派的4.9倍；龍芯派的性能是樹莓派的1.25倍，3A3000的23%。
雙核的龍芯派，多核性能超過了4核的樹莓派！
4.3 高性能共軛梯度
從高性能共軛梯度看，龍芯派的性能只有龍芯3A3000的1/3。我沒有找到樹莓派3B+的測試數據。
5. 其他
5.1 音頻編碼
對於音頻編碼，我們做了兩組測試，分別將WAV音頻用MP3和FLAC進行編碼，耗時越短越好。從測試的結果來看，在MP3編碼表現上，龍芯3A3000和龍芯派均快於樹莓派，速度分別是樹莓派的4.6倍和2.1倍；在FLACi編碼上，差距沒有那麼大，速度分別是樹莓派的1.27倍和1.10倍。究其原因，MP3編碼是一種有損壓縮算法，而FLAC是一種無損壓縮算法。推測前者需要進行較多的浮點運算，而後者主要是整數運算。
5.2 緩存性能測試
從緩存性能看，龍芯3A3000性能超過同主頻的樹莓派，在讀取/修改/寫入的性能測試中，龍芯3A3000的性能是樹莓派的4.4以上,寫入速度速度是樹莓派的1.5倍。但在第三項讀取速度測試中，和樹莓派相比優勢不明顯。而龍芯派，前兩個測試性能明顯優於樹莓派，而讀取速度只有樹莓派的一半。
5.3 內存性能測試
內存性能測試，簡單一句話，龍芯派落後於樹莓派。龍芯派內存頻率默認為400MHz，樹莓派內存頻率默認為450MHz，估算一下龍芯派內存性能只有樹莓派的89%。根據龍芯2K1000處理器手冊，內存接口最高頻率為533MHz。很明顯，龍芯派的設計沒有發揮出內存的速度。
5.4 網絡服務性能測試
Apache測試反映了系統在運行網絡服務時的多核性能。根據我們的測試，龍芯3A3000表現良好，運行Apache性能是樹莓派的1.86倍。龍芯派的表現不佳，性能分別只有樹莓派的44%，龍芯3A3000的24%。
5.5 解釋性語言
我們對比了龍芯派和樹莓派運行兩種腳本語言的性能。龍芯派的性能悲劇了。運行PHP性能和python的性能分別只有樹莓派的36%和93%。如果要拿龍芯派跑PHP程序，還得三思而後行。
從Perl語言的性能來看，龍芯派的性能只有樹莓派的46%左右。從Python、Perl、PHP三種解釋性語言的運行效果來看，性能都不是很好。原因可能有兩個：一個是這些測試主要反映程序的整數性能而非浮點性能，一個是龍芯派上Python、Perl、PHP的解釋器都沒有進行優化。
5.6 SQLite
SQLite測試，耗時越短越好。從測試結果來看，龍芯派速度是樹莓派的2.13倍。
總結
上面的測評實在是太羅嗦了，能不能告訴我誰更強一些？一圖勝千言，先放一張圖。
▲✅代表優勢項，❌代表劣勢項
在21項測試中，龍芯派贏了7個，樹莓派贏了其中14個。作為一個只有1GHz主頻的雙核處理器，和1.4GHz主頻的4核處理器做比較，能夠贏7個，還是有些讓人意外的。我們來嘗試分析一下龍芯派和樹莓派相比的優勢和劣勢：
1. 價格太高。1399元的價格，和樹莓派220元的價格相比實在是太！高！了！不過，據小道消息龍芯正在做乞丐版教育版的龍芯派，價格會有大幅下降。
2. 主頻太低。同樣是40納米工藝的處理器，龍芯2K1000主頻只有1.0GHz，而樹莓派3B+的處理器主頻高了40%。IPC再好，主頻不夠高也白搭。好比一個技能全面的蠅量級拳王，碰到重量級拳手的話就會被一拳撂倒。
3. 軟體生態不夠好。在測試中可以明顯看到，作業系統自帶的libm性能非常糟糕，沒有進行充分的優化，導致龍芯派在很多測試項目上成績非常差。用libm的龍芯3A3000性能甚至會不如用openlibm的龍芯派。這個情況已經存在很久了，但我沒有看到一點改善的跡象。也許是我用龍芯的姿勢不太對吧！:(
1. 純國產的CPU，自主可控。沒有買國外的CPU核，也不用給ARM公司交昂貴的指令集授權費用，也不需要擔心美國制裁。對於普通用戶來說，這個優勢聊勝於無吧！對於特殊行業的用戶來說，可能是非常重要的。
2. 軟體全開源。從BIOS到作業系統，統統開源。
3. GS264處理器核很優秀。1GHz的龍芯2K1000能夠在某些項目上打敗1.4GHz的A53處理器，足以說明GS264處理器核的優秀。如果看同主頻的性能，龍芯還會在更多項目上領先（假如不考慮功耗問題的話……）
總之，二代龍芯派在部分性能上接近了樹莓派上的4核A53處理器，提供了豐富的接口，可以在工業控制、計算機教育等領域發揮重要的作用。和龍芯3A3000處理器相比，龍芯2K1000單核性能大約是前者的40%～50%，多核性能是前者的20%～25%。期待龍芯派能在性能、價格、軟體生態上有更多的進步，讓它能夠更加親民、易用。
致謝
感謝龍芯某個不能提他名字的銷售對此文章的支持！感謝龍芯派群老鼠老師和flygoat兩位對文中部分錯誤的修正。