怎么計(jì)算ARM核CPU的算力？

在同構(gòu)處理器時(shí)代，我們一般使用主頻來衡量一個(gè)處理器的性能。而到了異構(gòu)處理器時(shí)代，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、多媒體編解碼對(duì)海量數(shù)據(jù)的計(jì)算需求，我們一般使用浮點(diǎn)運(yùn)算能力來衡量一個(gè)處理器的性能。

每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)（Floating Point Operations Per Second，F(xiàn)LOPS），又稱為每秒峰值速度。浮點(diǎn)運(yùn)算在科研領(lǐng)域大量使用，現(xiàn)在的CPU除了支持整數(shù)運(yùn)算，一般還支持浮點(diǎn)運(yùn)算，有專門的浮點(diǎn)運(yùn)算單元，F(xiàn)LOPS測(cè)量的就是處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算能力。FLOPS的計(jì)算公式如下：

浮點(diǎn)運(yùn)算能力 = 處理器核數(shù) * 每周期浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù) * 處理器主頻

除了FLOPS，還有MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS等單位，它們之間的換算關(guān)系如下。

MFLOPS：megaFLOPS，每秒10^6次浮點(diǎn)運(yùn)算，相當(dāng)于每秒一百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算
GFLOPS：gigaFLOPS，每秒10^9次浮點(diǎn)運(yùn)算，相當(dāng)于每秒十億次浮點(diǎn)運(yùn)算
TFLOPS：teraFLOPS，每秒10^12次浮點(diǎn)運(yùn)算，相當(dāng)于每秒一萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算
PFLOPS：petaFLOPS，每秒10^15次浮點(diǎn)運(yùn)算，相當(dāng)于每秒一千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算
EFLOPS：exaFLOPS，每秒10^18次浮點(diǎn)運(yùn)算，相當(dāng)于每秒一百億億次浮點(diǎn)運(yùn)算

1946年，世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)誕生于美國賓夕法尼亞大學(xué)，運(yùn)算速度為300FLOPS。早期樹莓派使用的博通CM2708 ARM11處理器，主頻為1GHz，運(yùn)算速度為316.56MFLOPS。2011年發(fā)射的“好奇號(hào)”火星探測(cè)器，使用的是IBM的PowerPC架構(gòu)的處理器，主頻為200MHz，運(yùn)算速度相當(dāng)于Intel 80386處理器的水平，差不多在0.4GFLOPS上下。

Intel的Core-i5-4210U處理器運(yùn)算速度為36GFLOPS，Microsoft Xbox 360運(yùn)算速度為240GFLOS，ARM Mali-T760 GPU主頻600MHz，運(yùn)算速度為326GFLOPS，NVIDIA GeForce 840M運(yùn)算速度為700GFLOPS，相當(dāng)于0.7TFLOPS。

“吃雞游戲 ”絕地求生的標(biāo)配顯卡NVIDIA Geforce GTX 1060運(yùn)算速度為3.85TFLOPS，GTX 1080 Ti運(yùn)算速度為11.5TFLOPS。最新的NVIDIA Tesla V100顯卡，運(yùn)算速度為125TFLOPS，是世界上第一個(gè)突破100萬億次的深度學(xué)習(xí)GPU。

2008年，中國第一臺(tái)闖入世界前10的超級(jí)計(jì)算機(jī)：中國“曙光”5000A超級(jí)計(jì)算機(jī)，計(jì)算速度為230TFLOPS，相當(dāng)于0.23PFLOPS。我國首臺(tái)千萬億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”運(yùn)算速度為2.566PFLOPS，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“泰坦”超級(jí)計(jì)算機(jī)算力為17.59PFLOPS，“天河二號(hào)”的運(yùn)算速度為33.86PFLOPS，無錫“神威·太湖之光”的運(yùn)算速度為93.01PFLOPS，霸占超級(jí)計(jì)算機(jī)榜首多年。2019年11月18日發(fā)布的排在第一的是IBM設(shè)計(jì)的Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度為154.5PFLOPS，即0.1545EFLOPS。2020年11月最新發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜發(fā)布，Summit被日本的Fugaku富岳反超，富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)是首次采用全ARM架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其中包含了7,299,072個(gè)core，算力為442PFLOPS，相當(dāng)于0.442EFLOPS，算力差不多是summit的三倍。

2013年比特幣的全網(wǎng)算力為1EFLOPS，2018年5月，比特幣的全網(wǎng)算力為35EFLOPS。2020年5月，比特幣的全網(wǎng)算力峰值高達(dá)70EFLOPS以上，隨著比特幣價(jià)格的上下波動(dòng)，比特幣的全網(wǎng)挖礦算力也隨之上下起伏。

Google公司在2017年發(fā)布的TPU v2處理器運(yùn)算能力達(dá)到了180 TFLOPS，2019年發(fā)布的TPU v3版本，算力是420 TFLOPS。華為2018年發(fā)布的昇騰910 AI處理器，CPU算力達(dá)到640 TOPS@INT8，浮點(diǎn)運(yùn)算能力為320 TFLOPS@FP16。這些都是服務(wù)器端的CPU算力，不用考慮功耗，所以算力都很高。

為了對(duì)比一下算力差距，將單位統(tǒng)一到 GFLOPS 后的數(shù)據(jù)如下：