RISC-V 处理器在 2024 年 比你想像的更慢

RISC-V 处理器与arm 和 x86 架构的处理器性能比较

随着ARM在个人电脑和服务器计算中超越Intel的兴起,我一直对RISC-V架构持密切关注。这是一个令人兴奋的开源ISA,有可能reshapeCPU landscape,但有一个重要的限定:目前,RISC-V与2024年现代CPU相比速度很慢,甚至与Rasberry PI板相比也要慢。


RISC-V的速度有多慢?

您可以从Geekbench性能得分开始了解各种RISC-V处理器的性能:https://browser.geekbench.com/search?q=RISC-V。


我还未看到任何单线程得分高于150,多线程得分高于1500的记录。我最看到的最好结果是Sophgo Mango的单线程得分147,多线程得分1300。而RISC-V CPU的平均得分在Geekbench中约为80单线程和400多线程。


与之相比,苹果的M4系列的得分约为3800单线程和15000多线程。更公平的比较是Rasberry Pi系列的CPU,但即使如此,也无法接近。Rasberry Pi 5的单线程得分约为1000,多线程得分为2200,而Rasberry Pi 4的单线程得分为300,多线程得分为739。


因此,我能找到的最快RISC-V CPU是与高端苹果M系列芯片的25倍更慢,与Rasberry Pi 5的7倍更慢,与Rasberry Pi 4的2倍更慢。那些声称RISC-V是短期内可以替代x86或ARM的替代品的那些人,是在欺骗自己。


RISC-V为什么这么慢?

目前流行的RISC-V实现缺少现代CPU所依赖的用于速度的先进功能,例如复杂的流水线机制、乱序执行能力、高级分支预测和多级缓存层次。大多数商用的RISC-V芯片仍然是按序处理器,这意味着它们按顺序执行指令,而不是优化执行顺序以提高性能。这种架构上的简化会导致基本的性能上限,除非进行重大架构更改,否则难以克服。


RISC-V适合嵌入式系统

尽管性能存在局限性,但RISC-V在嵌入式应用中取得了显著的流行度,其中性能并非主要关注点。在这种情况下,成本和功耗效率比速度更重要。例如,Espressif的SoC系列主要移用了RISC-V。他们表明,RISC-V对IoT设备和其他嵌入式系统非常适合,其中低功耗很重要。


当前的道路

有几个项目正在解决RISC-V的性能限制。伯克利大学的SonicBOOM项目开发了一个实验性核心,其具有乱序执行和更多高级架构功能,但尚未广泛使用。同样,由知名的芯片设计师Jim Keller创立的Tenstorrent公司正在开发高性能的RISC-V处理器。虽然这些芯片尚未在主流基准测试中出现,但Tenstorrent的参与表明他们对使RISC-V在高性能计算中竞争有着严重的决心。


ARM的过去

ARM的轨迹为理解RISC-V的当前位置提供了有意义的背景。ARM最初在低功耗嵌入式系统中开始,最初面臨性能限制。通过多年的架构改进和生态系统发展,ARM逐渐扩展到移动设备、服务器,甚至高端桌面系统。如今,ARM的成功促成了Intel市场平稳,表明即使最初限制的架构也可以随着持续的开发和投资而挑战已tab定的大牌。


鉴于今天的场景,如果您需要高性能,RISC-V尚未准备好。虽然在研究实验室和新成立的公司中有一些有希望的进展,但目前市面上可用的RISC-V处理器在计算能力方面仍然远远落后于现代的x86和ARM实现。

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