龙芯主频为什么低？
一、 目标不同，策略也不同：国产CPU的“生存之道”
首先得明白，龙芯走的是一条跟Intel、AMD这些国际巨头完全不同的路。他们的首要目标不是追求极限的绝对性能，也不是直接跟人家在消费级市场打“性能对标”。龙芯从诞生之初，核心使命是保障国家信息安全和产业自主可控。这意味着在设计之初，他们就必须考虑：
指令集自主可控： 龙芯采用了MIPS指令集（后来转向自主的LoongArch），这是为了摆脱对ARM、x86等指令集的依赖。指令集的自主设计意味着架构的根本性创新，这本身就是一项浩大而艰巨的工程，需要时间积累和完善。
生态建设： 芯片光有性能还不行，得有人用，有软件适配。为了推动国内软件生态发展，龙芯需要与国内操作系统、数据库、中间件、应用软件等厂商深度合作。这种合作往往需要对现有软件进行移植和优化，而不是直接堆叠最新的技术。
应用场景的侧重： 早期和现阶段，龙芯的重点应用场景更多地集中在政务、金融、能源、通信等对安全性、稳定性和可控性要求极高的领域，以及一些对高主频不那么敏感的通用计算和服务器场景。在这些领域，CPU的性能并非越高越好，而是要平衡性能、功耗、成本和安全性。
二、 技术积累与追赶：从“能用”到“好用”的演进
我们不能用看Intel最新i9处理器的眼光去衡量龙芯。CPU的设计是一个螺旋上升的过程，需要持续的技术迭代和积累。
架构设计的复杂性： CPU核心的设计，尤其是高性能CPU核心，涉及到指令流水线、乱序执行、分支预测、缓存一致性、功耗管理等极其复杂的技术。每一步的优化都需要海量的时间和人力投入。
制程工艺的依赖： 芯片的主频很大程度上受制于制造工艺。国际领先的CPU厂商能获得最先进的制程（比如台积电的5nm、4nm），这本身就能带来更高的性能和更低的功耗。而国内的芯片制造工艺相对滞后，这就如同给龙芯“戴”上了工艺的“紧箍咒”。即使龙芯设计出了再好的微架构，也可能因为无法使用最先进的制程而限制了最终的主频发挥。
IP核的选择与授权： 早期很多国产CPU设计会依赖购买第三方IP核（比如CPU核心IP），这会受到供应商的技术限制和商业策略影响。龙芯坚持自主设计CPU核心，虽然挑战巨大，但长远来看是技术自主的必由之路。
三、 性能指标的“多维度”考量：并非只有主频
讨论CPU性能，不能只看“主频”这一个数字。CPU的实际性能，是一个由多个维度共同决定的结果：
IPC（每时钟周期指令数）： 这是衡量CPU微架构效率的关键指标。一个CPU每时钟周期能执行多少条指令，比单纯的时钟频率更重要。龙芯在IPC方面一直在努力追赶，并且在某些特定指令集上表现不俗。
核心数量： 现代CPU往往拥有多个核心（多核），通过并行处理来提升整体性能。多核协同能力、任务调度效率也会影响最终的体验。
缓存设计： CPU缓存（L1、L2、L3 Cache）的大小、速度和层次结构对CPU的性能至关重要，它影响着CPU访问数据的速度。
内存控制器： 内存控制器的性能直接影响CPU与内存之间的数据交换效率。
指令集和微架构优化： 针对特定应用场景，进行指令集和微架构的优化，能够显著提升性能。例如，LoongArch指令集的设计就考虑了国内的应用需求。
所以，龙芯主频相对较低，更多的是一种“战略选择”和“现实制约”的综合结果。
战略上， 他们要优先保障自主可控和生态建设，这需要投入资源去攻坚指令集、CPU核心设计以及软件适配。
现实上， 受到国内芯片制造工艺的限制，以及在设计和验证上与国际顶尖水平的差距，想要在短时间内达到Intel、AMD那样极致的高主频，确实难度极大。
打个比方：
就好比你现在想造一辆世界级的赛车。
Intel/AMD 可能是已经有成熟的赛车制造流水线，并且能拿到最顶级的引擎、变速箱、轮胎等零部件，所以能造出速度最快的车。
龙芯 则是要在自己新建的工厂里，从头开始设计发动机、底盘、传动系统，并且现在能拿到的零部件（制造工艺）还不够顶级。虽然最终造出的车可能在速度上暂时不如人家，但它拥有完全自主的知识产权，而且为了适应国内的赛道（应用场景），它可能在某些方面（比如耐用性、安全性）做了特别的设计。
总结一下：
龙芯的“低主频”不是一种“失败”，而是在特定历史时期、特定国家战略目标下，进行“自主可控”和“生态建设”的必然选择。他们正在努力追赶，并且在很多方面已经取得了显著的进步，尤其是在国产化替代和安全性方面，其价值不容忽视。未来的发展，还需要持续的技术投入、生态支持以及制造工艺的突破。
所以，当你看到龙芯处理器的参数时，不妨多从“自主可控”、“安全可靠”、“应用适配”这些角度去理解它的价值，而不仅仅是纠结于一个“主频”数字。
网友意见
不请自来，本人非业内人士，说的不对的地方欢迎理性讨论
这是个“制成+流水线设计”匹配的综合结果
先说为什么10多年前的Intel主频就高到3-4G？
答：因为当时他们采用的是长流水线设计。
什么是流水线？
CPU的流水线指的是从指令输入、解码、分配、执行、存取、写回、等整个流程，可以把它理解为一个产品从原材料备货、分类、装配、生产、出库、物流的全过程，CPU就是工厂，工厂流水线的长短是按照需求灵活设计的。
流水线越长，每一级流水线分工细致，设计越简单，花费时间少，因此更容易工作在高主频下，但是一旦某个环节出错，那就得重新走一遍流程，将会浪费很多时间。效率（实际性能）就会降低。
由于CPU执行指令特别快，一些运算单元经常处于等待上一个单元输入结果的状态，因此设计了一个“分支预测”的重要功能，就是在某个单元等待时预先执行另一个可能用到的指令，然后把计算结果交给下一个单元继续执行。
臭名昭著的奔腾4有史上最长的31级流水线，分支预测成功率仅有60%，也就是说40%的预执行的指令都浪费电，纯发热，这也就是奔腾4 Netburst架构效率低、功耗高的原因。而现在的Intel大多在99%以上。
流水线越短，每一级流水线要做的工作越多，设计就越复杂，花费的时间越多，更难工作在高主频下，但是效率（实际性能）高。
Intel和AMD是多少级流水线？
I7是16级，酷睿2是14级，奔腾4 31级
AMD推土机22级，Ryzen没公布，据说14级
龙芯是多少级流水线
官方资料有写，龙芯3A3000是12级流水线，28nm工艺（我猜测这才是龙芯目前难做高频的主要原因），3A4000还没发布不知道。
制成不变下如何才能提高主频？
举个不一定恰当的例子，你是个流水线工人，流水线传送带速度固定5秒过1个工人面前，要求你在5秒钟之内完成一瓶饮料罐装，封口，贴牌，装箱，你觉得困难吗？做得到工厂就可以在5秒每单位的频率下工作，做不到就要降低工厂频率，或者把你的工作拆成两级流水线。
让流水线的每一级都能提高处理速度，这非常困难，非常考验设计人员的技术和经验，这个经验又反过来指导总设计师决策总体到底用多少级流水线效率更高，必要时候可能要加长流水线来换取高主频，这是个工程上的权衡问题，也是考验每一级流水线设计能力的问题。
再说制成问题
这个问题很简单，制成越小，线路越短，电子经过的半导体元件越多，运算速度越快，发热越小，同个单元在越小的制成下完成速度越快。反过来影响流水线长度的设计。
看明白这些，你就应该明白龙芯采用12级短流水线明显是面向未来更小工艺设计的，因为这么短的流水线很难在当前采用的28nm制成下工作在高主频上。
让龙芯提高频率只有三条路，1优化各级流水线性能（最难），2提升工艺（看流片厂商），3加长流水线。其中加长流水线是代价（牺牲效率提升功耗）最大，效果（提升频率）最容易的。
那么你觉得是现在加长流水线提升频率降和功耗，同时降低执行效率，还是等新制成+慢慢优化？
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