為什麼中國有超級計算機但是中國的CPU不行？

12-31

那中國的超級計算機怎麼造出來的

首先，超級計算機的算力大小並不依賴狹義上的CPU，超級計算機需要的是浮點算力，而目前市售CPU先天就有不足（比如你電腦上的酷睿系列，xeon e7 e5 e3系列），比起gpu和其他協處理器都差的遠。

在天河一號和天河二號中，真正為超級計算機提供算力的是gpu和協處理器，就像你的pc，CPU調度，顯卡幹活一樣。

那時候的硬體都是直接買的，天河一號和天河二號基本都用到了Intel xeon E5

xeon phi ，甚至還有AMD的顯卡（真正的顯卡hd4870x2，連計算卡都不是）。

之後美國開始對華限制出口，主要是禁運xeon phi，nvidia Tesla這樣的產品，CPU倒是沒那麼嚴。

太湖之光就開始使用自研處理器了（感謝評論區的補充）。sw26010本質上和Intel lga介面的xeon phi的設計思路是相似的，眾核堆算力，至於工藝方面，是28nm，這個工藝放在2015年，可以說得上是主流工藝了，絕不算落後，而且能效絲毫不比Intel弱，還要強的多得多。當然，這種處理器給PC用毫無意義。

更有趣的是，與sw26010設計思路相似的xeon phi 7200系列，今年才上市。

所以啊，先問是不是，再問為什麼，中國的CPU當然行，還很行。

你問民用為什麼不行？沒專利，沒授權，適應不了市場。

反對 @趙澤藍的回答。

首先，比處理器核心數？？？

國外超算是有計算卡的，不知道計算卡流處理器要不要算進核心數呢？要是算這個，估計他們都幾十億核心了。

還有，架構不同比核心是什麼操作？

要不要和phi比一下能效？

同時期xeon 7120p，61核，1.25Ghz主頻，fp64峰值1.22Tflops，製程是22nm，tdp 300w。

sw26010，四片膠水260核，（含主處理器），每片計算核心是64核，fp64一共是3.5Tflops，到每片是0.8-0.9Tflops，但是能耗肯定會比phi低的多，總的來說是可以吊打Intel的。

製程28nm，至於原題主說的65nm，這絕對有問題，sw1610的swich晶元組是65nm的。而26010前代的sw1610都已經採用了40nm工藝，同時期兆芯也是28nm的，所以65nm是不可能的。

落後了嗎？

為什麼這位答主能把14年的產品變到10年去，給別人跪習慣了嗎？

很多學計算機的朋友會告訴你硬體設計。但其實啊，除了CPU設計的問題，另一個很重要的東西就是CPU加工。這屬於微納電子器件的範疇。一方面需要非常好的工藝流程（這種工藝往往需要長期的積累，這是一個材料學問題），另一方面製造高性能微納電子器件需要很精密的特種儀器與設備。這些工業儀器設備一台動輒幾百上千萬美金（可能大小也就半個客廳大罷了）。當然這背後，自然就是一個龐大的現有利益鏈條。

比如光刻機，做CPU最核心的設備。全世界最好的光刻機是荷蘭人製造的，長期供應intel，高通等少數企業。荷蘭人不敢得罪intel這種大金主（當然咯，他們也不太可能把最好的設備賣給中國公司）。

這東西設計，製造難度之大甚至不亞於太空梭發動機。而中國的精密光學儀器技術也是不行的。

另外，歡迎優秀的有志青年投身大硬體產業，加入清華大學，復旦大學，上海交大，電子科大，中科院物理所，半導體所，自動化所以及麻省理工學院，斯坦福大學，伯克利加州大學，伊利諾伊大學香檳分校以及德國柏林工業大學，慕尼黑工業大學，荷蘭代爾夫特工業大學等的相關科系，研究所。其他兄弟院校也很強，但以上算是整個微納電子加工產業研究的中心學校和研究所。

簡單的反問一句：中國CPU不行，那除了美國以外誰行？

日本？目前已經量產的最強日本CPU是SPARC64 XIfx ，它集成了32個SPARC核，浮點能力在1+TFLOPS，而我國的已經量產的最強CPU是申威26010，浮點能力超過3TFLOPS.應用處理器方面，日本目前沒有頂級應用處理器的產品。

台灣？他就沒有HPC用的CPU，至於應用處理器，大家都知道MTK X30和麒麟970的差距。X86方面，威盛投了共，很難說現在台灣還有X86.

韓國？他也沒有HPC用的CPU。應用處理器方面，三星家的貓鼬和麒麟有一拼，各贏半年。

英國？ARM的老家，但是ARM本身並不做HPC這個級別的高性能ARM處理器。

德國法國義大利，沒有報道他們有HPC級別的CPU。

也就是說當今世界還有能力開發HPC級別CPU的也就3個國家，TG再慘，也能混個世界第三，更何況，我共遠勝日本，其實是世界第二。

至於說TG這邊依賴代工生產CPU，日本也一樣，從28nm開始富士通也依賴TSMC。TG目前還有個SMIC的28nm可用，未來還有14nm可以期待。日本人沒錢開發更先進的工藝，他們停留在45nm沒法前進了。

準確地說是：中國的CPU專利，不行。。。

外國開發CPU已經幾十年了，從80286開始（應該還有更早的），一直逐漸升級到現在的CPU，積累了大量的的硬體兼容和通訊方面的專利和協議。。。。

中國要生產CPU就只能給外國付高昂的專利費用，否則你就要建立一套你自己的通訊專利和協議，而且要讓其他電腦配件商都認可你這種專利和協議。這種市場環境出現的可能性很低，沒有市場環境，就沒有足夠的錢去循環研發，那要發展起來很難，不過國家還是堅持在做，但是效果並不太好。所以我們其實有CPU技術和生產能力，但是市場不認。

實際上，在微型計算機生產方面，中國錯過了兩代，第一代是家用計算機時代，這個沒辦法，第二代是手機集成晶元時代，這個搞得很尷尬，但是蘋果手機實際上給我們做了一個好榜樣，就是：質量過關的晶元技術是可以自己支撐一個生態圈的。

希望第三代智能控制晶元的核心專利權中國人能拿在自己的手中。

寫在前面：

1.關於配置：

特別需要注意的是，雖然後文提到了內存配置上使用DDR3，工藝製程不高，但是這並不是完全表明我們所持有的技術完全落後，具體配置是多方考慮的結果，列出配置只是想引起大家的注意（CPU並不強），可能產生了誤導，其實想告訴大家的是，神威的牛並不是超算CPU很牛，而是牛在並行度和設備的規模，資源的配置。說實話，我對超算了解的並不多，只是最近了解到關於高性能的消息，所以分享給大家。

2.關於構架：

可能這個詞我使用不恰當，錯誤的理解為處理器之間的並行方案，導致了一些誤導，請在閱讀時注意。

3.關於答主懂不懂超算：

答案是確實不懂，因為剛好前段時間有機會到清華大學高性能實驗室參觀，了解到了神威·太湖之光的一些故事，所以在這分享給大家，如果有什麼錯誤，歡迎提出，我會查實改正。

首先我們來看看目前世界第一的超算——神威·太湖之光

（圖源：清華大學官網）

關於神威到底有多牛，說實話，在了解到它之前，相信很多人對它的了解還在純國產，是世界超算第一。（答主是這麼以為的）

關於這個問題，我們首先需要了解它到底強在何處？

（圖源：top500官網，機翻）

整套系統使用了40960顆處理器，總計擁有10649600顆核心、1.31PB內存，理論峰值性能125435.9TFlops，實際最大性能93014.6TFlops，效率達74％，相比之下天河二號的效率只有62％。

這些數據看起來是有一些平淡，我們可以做一些對比

（圖源：維基百科）

可以看到，神威的計算速度已經是遠超其他國家太多，但在計算速度非常之高的同時，我們也應該注意到神威的處理器核心數是多麼的高。

神威的處理器核心數已經上了千萬級別，而第二名的天河二號也是百萬級別，再往下看第三第四，只有十萬級別。

在這裡，我想先說明的是，中國CPU並不牛X（並不處於頂尖水平），不管是科研用還是民用。

相關解釋我想其他答主也解釋到了，什麼封鎖啦，什麼咱們落後這麼多年追回來不是一朝一夕的事啦。

需要注意的是，神威·太湖之光的的配置（大誤！此為SW1600處理器數據，並非神威太湖之光採用的SW26010，SW26010相關製程工藝是不公開的）感謝 @Renault 指正。

（圖源：Report on the Sunway TaihuLight System）

可以看到是，2010年神威CPU還處於65納米工藝，帶有DDR3的內存。

65納米是什麼概念？DDR3又是什麼概念？連「秒天秒地」的R11配的處理器都比這工藝好。

雖然製程不公開，但是我們能夠看到神威太湖之光所用處理器與同期因特爾眾核處理器進行比較。（感謝 @Renault 指正關於時間的錯誤）

（圖源：Report on the Sunway TaihuLight System）

評論區提出GDDR5與DDR3是同代產品（感謝評論區指正，此段刪除）

也就是說，神威這麼強的運算能力是堆出來的，（不過超算比的就是並行度和設備的規模）可以說是「大力出奇蹟」。

更需要注意的是，神威可以算作是「大力出奇蹟」的典範，但是，這個力來得十分巧妙。

神威的處理器雖然看起來並不是很出色，但是整個超算強就強在並行處理十分的巧妙。可以猜到的是，咱們的CPU落後人家這麼多年，還被技術封鎖，短期內超越並不十分可能，我們科研人員將目光轉向了處理器的相互連接上面，這也是為什麼神威能夠被其他國家（比如日本、美國）稱讚的點。

這個點是神威可以讓人家輸得心服口服的點，能效比超級超級超級高，至少說現階段是這樣。

咱們把目光聚集到神威的能耗上

神威的能耗為15.371 MW，這個能耗看起來挺大，但是比天河二號的能耗為17.808 MW，也就是說，神威在提升浮點運算能力的同時，還把能耗降下來了（這也讓天河二號穩居全球超算能耗第一）。

更更需要注意的是，神威的能效比才是咱們抬得起頭的理由。

6.074 GFLOPS/W （真想把這個數值加粗再加粗）簡單來說就是一瓦能計算的60億次的浮點運算數。

這是什麼概念？以能效比著稱的「泰坦」單位性能不過是2.1 GLOPS/W 。

（不過比較上表，你會發現因特爾KNL處理器提示能最高達到9.6 GLOPS/W）

能效比相當高才是最讓人津津樂道的一點，咱們CPU就是比不上牙膏廠，但是咱能效比就是高！

所以呀，中國有超級計算機，還是世界第一的超級計算機，與中國的CPU行不行沒有關係，因為，咱CPU本來也就不行。

------------你一定會想看看這個「一問一答」------------

問：為什麼第五的紅杉擁有百萬級的核心數還是在第五？

答：這能很好的說明核心數並不是簡單的取勝條件，更好的構架才是中心。

------------「下面都是感謝指正與閑扯」------------

看到這個問題剛好和最近了解到的消息有聯繫，就放大話要回答這個問題，現在我懂了，答題太TM累了，以後還是好好潛水。

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感謝評論的兩位， @李某 @立華橘，你們的評論是我堅持下來的關鍵，在我準備刪答案的時候看到你們的評論，我才靜下心來繼續寫完。

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感謝 @Renault 的指正，處理器數據引用錯誤，非常抱歉，已更正。

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我把Report on the Sunway TaihuLight System的地址貼在這，感興趣的可以訪問看到更多關於神威·太湖之光的資料 Report on the Sunway TaihuLight System

// 找我的錯誤

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感謝 @寄信遲的指正，功率單位錯誤。

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關於 @Renault 提到答主「跪久了」的問題，這個吧，我說我長得帥，也會有人說我丑，我說我長得丑，至少我女朋友不會認同，所以呀，我跪不跪，跪不跪得久，你可以隨便說，我不反駁。

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因為今天停電一天，還在更正資料還出現了很多問題，非常抱歉。但還是很開心，這算我真正意義上的知乎首答，能拿這麼多贊我已經非常開心，感謝各位的贊與感謝。比心心。

作為一個比較關注電子產品的學生來強答一波，很多東西不準確請原諒

其實超算的CPU我們做出來了，現在世界排名第一的神威太湖用的就是國產的申威，但是為什麼不把這塊CPU用到普通電腦里呢？是因為它不能跑Windows系統，如你所見，現在的電腦幾乎全是Windows，而要跑Windows要使用x86框架（用其它框架開虛擬機也可以跑Windows，不過穩定性功耗之類的很差，意義不大，就好像微軟與高通合作的那次），但是由於x86框架的專利握在英特爾和AMD手中，國產CPU要使用這種框架就要向人家交天價專利費，這種已經形成技術和商業壟斷的行業哪有國產的容身之地？

再說說手機上的CPU，其實現在國產面臨的問題跟以前差不多，只不過現在我們有的企業有底子了，所以還有很大的希望，說實話手機上的「CPU」面臨的專利問題比電腦CPU更複雜，手機上的那塊最重要的晶元其實叫soc，它集成了CPU，gpu，基帶等重要部件，但幸運的是手機CPU的框架專利在一個ip設計公司arm手中，它只設計不製造，所以專利費比較合理，這才有了國產CPU的容身之處，但還有一個非常難搞的東西，那就是基帶的專利，電信2g3g的基帶專利握在高通手中，所以在兩年前所以可以用用電信卡的手機都只能用高通，如果想支持電信就只能向高通交高價專利費，不過有點奇怪的是高通之前授權過台灣威盛可以用它的基帶專利，所以前幾年幾乎所以大中華區手機CPU廠都是透過威盛使用電信基帶的，之前華為麒麟950為了可以支持電信外掛了威盛的55nm基帶，MTK現在的全網通好像也是用威盛的授權，所以我們也很好理解為什麼小米和三星的晶元沒有全網通，交那麼多專利費還不如直接用高通的，不過值得欣慰的是華為似乎有能力開始跟高通進行專利的交叉授權了

說到底還是先下手為強後下手遭殃的道理，手機和電腦上的系統也一樣，等人家的生態形成壟斷的時候，再怎麼努力都是徒勞的

中國的超級計算機目前採用的CPU基本是國外廠商的解決方案，如此前(2016年)性能排名第一的天河二號，就是使用了Intel的Xeon phi處理器作為計算節點;

不過目前在TOP500中排名第一的神威·太湖之光超級計算機已經採用了國產的申威26010 處理器，與之前採用Intel處理器的超算相比，有了性能/能耗比的提升，在知乎上已經有人作出過分析。

很想知道在題主眼裡，除了美國，哪個國家的CPU能稱得上「行」？

德國？英國？法國？日本？韓國？俄羅斯？加拿大？印度？

因為超算更重要的是互聯架構。

首先說一下超級計算機與cpu的關係

我們平時口中所說的cpu是狹義上的，專指供個人電腦微型計算機使用的集合晶元，已經不僅僅是中央處理器的功能，市售cpu一般集合了部分北橋晶元（是的，部分：北橋的數據匯流排直接交給了處理器完成，其餘的全部北橋功能和南橋功能合併為新的單橋），核芯顯卡等等。

所以超級計算機與普通市售cpu的關係不大。

另外，超級計算機的能力也不僅限於cpu，更要看協處理器的能力。

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再來說一下國產市售cpu

現在國產cpu深受國家重視，並且早已經在中低端和高端方面各有建樹，最為經典的例子便是「兆芯」，絕對純國產，民族企業，兆芯的實測效果很好，很多OEM廠商已經採用，比如惠普（hp），清華同方等等國際和國內的品牌都有使用，產品形態也涉及各種方面筆記本、台式機、NUC形態產品都有。

當然，我並不是說國產cpu已經可以和英特爾，AMD比肩，但不可否認的是也在奮起直追了。

———————————感謝————————————

感謝評論區的答友做出的指正

如果還有問題請大家一定指出並請多擔待

謝謝

CPU屬於高端核心集成電路，中國在這方面落戶是全方位的。

1.製造工藝。先進的CPU和先進的製造工藝密不可分，INTEL有自己的工藝廠(工藝領先TSMC,三星)，國內製造工藝差國外許多，先進的工藝設備歐美不賣你，還有諸多專利，先進工藝的研究也需要人，且工藝方面的投資巨大，一條工藝線幾百億，不過最近國家在大力投入，希望看到成效，中芯在挖梁效松，應該能帶來不少東西。

2.投資大，沒回報，風險高。

3.CPU已形成生態圈。桌面級的X86，嵌入式的ARM，軟硬體生態圈成熟穩定，沿著他們的路走，專利壁壘依然卡死你，自己另建圈子只能指望國家買單，想在商業市場謀求生存幾乎不可能，參看龍芯。這也是自己做CPU幾乎不可能賺錢的原因。也可以看到太湖之光用的是自己的CPU，但這種近似於專用的CPU投入一段時間是比較容易見效的，但消費級市場上用的CPU，想突破，太難。

4.設計水平。國外設計了半個世紀，中國才開始多久，路還長，但這個持續投入可能是最容易突破的。

說了這麼多，做不做？個人覺得還是得做，畢竟沒有自己的東西底氣不足，中國人嗎，啥都要爭第一，但真的是任重而道遠，諸君共勉。

另外我是個知乎手機app用戶，在手機端無法進行引用操作，我實在無法達成app不存在的功能，我對比表示無可奈何。

這一條我無法直接回答，但是可以參見我的另外一條回答。我貼在後邊。

超級計算機，那是人類智慧的集中體現，是一個國家在信息時代的立足之本啊。我國的起步始於八十年代，1983年銀河-1公布，這是中國人的第一台億次計算機。那時候真是舉國歡騰，世界矚目啊。

後來，足足等了9年，直到1992年才發展出了銀河-2，運算能力10億次。按照摩爾定律，這不科學啊！這9年發生了什麼？

讓我們回到1983年，中國人的驕傲，銀河計算機剛剛發布的時候。銀河系列計算機屬於國家工程，就是用來展示實力、振奮國威的，所以發布伊始，就通過各種媒介開展輿論攻勢，自然是無人不知無人不曉。美國大使館的經濟參贊就主動找上外交部，提出想參觀一下銀河，向友邦學習一下。

美國，那可是掌握人類最高科技的國家啊，竟然主動提出要學習一下，外交部激動了，這是重大外交勝利啊，迫不及待的就同意了。然後這位參贊就去實地考察了銀河的機房，美國人把我們的機房誇的天花亂墜，在場的工作人員和隨行人員的自尊心都得到了極大的滿足。這時美國人提出了一個請求：這麼優秀的計算機，一定工藝十分精湛，能否讓我看一下你們的計算機主板，哪怕就看一眼也好。

然後隨行人員立刻同意了這個要求，安排技術人員把計算機的一塊備用主板拿出來給美國人看了大概一兩分鐘，美國人連挑大指，不住稱讚，然後轉身離去。

幾天後……

僅僅幾天後……

就在大家還在為這次外交勝利大書特書的時候……

銀河，在美國矽谷的團隊，27人失蹤了11人

銀河，在美國負責機密採購任務的13人，除了6人通過特殊渠道逃回國內，其餘7人失蹤

湖水平靜，暗潮洶湧

整整九年，銀河才重整旗鼓，這中間多少血淚，多少冤魂？誰又能說得清？誰又真心關心過？

神威為什麼突然解密？中國超算的處理器長期無法自產，為何轉眼就能夠批量生產？

到此為止，不能多說了！！！

表面上計算機消耗的是電力，產出的是數據，實際上是國人用智慧、用血汗、用生命，灌溉的智慧種子，為子孫後代留下一片綠茵芳草……

戰爭從未遠離，只不過有人把死神擋在牆外而已

因為cpu不對中國禁售

1.工藝。加工精度還不夠，這個是全產業鏈的事，畢竟我們目前是工業大國，還不算工業強國。

2.設計。抄襲過多，缺少創新。

3.起步晚。晶元講究架構。arm架構都已經佔領市場了，我們非要弄一個自己的架構，到處不兼容的話也沒有應用市場。

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超算證明了我們的系統集成能力很強，也是中國工業水平的一個代表。

能造就造，不能全造就買一部分咯。

就像中國航發多年扯後腿，飛機該造還得造啊。

再怎麼說買幾個核心部件也好過買整機吧。

中國國產的CPU真的沒有那麼爛，也就落後國際先進水平五年十年，雖然在民用市場沒有競爭力，但是某些場合下非要用的話還是有得用的。這種感覺就好像是，舊款手機沒人買，舊款汽車還是有人要的。。。吧。。。。

多方面原因。

首先，超算是個砸錢就能出成果的地方，不涉及到量產，即便是神威26010那個處理器，也僅僅是在這台超算上有使用，並無法大量產生根本不要提上市銷售了。願意其他各位知友已經說得很明確，第一是缺少相對軟體的支持，各大操作系統比如windows或者ubuntu都不支持，自然沒有市場，沒有市場也就沒有銷量，沒有銷量當然沒人願意生產。還記得TDSCDMA么，現階段強行推出我國自己的處理器架構必然導致TDSCDMA那種不倫不類的下場。這點神威那個處理器真的十分反人類，連個像樣的Toolchain都沒有，貌似只有OpenACC，完全無法使用啊。再加上Scratchpad memory這種設計讓大部分的Cache優化瞬間化為烏有，應用度十分有限。

在加上國際市場打壓（買不到光刻機），專利問題（主流x86架構無法使用），造不出主流家用CPU是可以理解的。但並不是中國的CPU不行，很多ASIC國內都是不錯的，還有各種網路原件採用的MIPS架構的CPU都是國產的呢。

理論上，不計成本，單純堆CPU數量，就可以造出性能更強的超算，當然，這裡面還有更多複雜的問題要解決，但嚴格來講，只要有錢，就可以完成更強超算。

再說CPU，目前世界上有能力設計製造CPU的廠商屈指可數，加上GPU和arm處理器也就那幾家，而製造各種大型計算設備的公司則很多，可見CPU設計製造和計算機設計製造的難度不是一個層面的。

以個人計算機為例，CPU只有Intel和AMD兩家（不考慮龍芯和arm架構）而品牌商卻有惠普、戴爾、聯想、華碩……可以說在超算領域，中國達到了整機設計製造的較高水準，卻仍舊沒有掌握核心技術。

哇，我真的服了，也不知道是我回答的方式有問題還是真的好多人沒有辦法理解，我知道CPU數量不是超算最核心的指標，我也知道蓋大樓不是僅靠磚瓦水泥混凝土就能蓋得無限高，但是反過來，更高的樓一定會用更多建築材料。100顆CPU，因為系統架構沒做好，只能在80%的效率下運轉，再弱也一定會好過50顆CPU的機器，而且這個問題是討論中國超算很強，為什麼CPU領域中國沒有那麼厲害，我不覺得我的回答是錯誤的啊，這題要是問超算怎麼搭建怎麼製造，我絕對不會來摻合，沒必要拿自己是計算機專業還跟什麼樣導師學習過來顯示優越性吧，重申一遍，看清楚什麼題再來噴人，不同的題有不同答法，有些問題是可以把題目本身簡化，用定性方式分析的，只要能達到題主希望達到的目的就可以了，如果其他評論人有更好的答案可以提出，沒必要挨個排隊過來說我回答的內容有問題。

另外說一句，我也是計算機專業畢業的，雖然在學校的時候是個學渣，不過計算機組成原理之類的入門課程我還是記得一些的，當然沒跟玩超算的nb老師學過姿勢，也沒拿超算挖過礦，so what？我用有限的知識寫出了自己覺得是正確的答案有問題么？你們這些自詡為「專家」的人也沒幾個能從頭到尾解釋明白你們所謂的原理吧，如果你的個人簡介里寫著天河一號設計師，我是真的服你。

再多嘴一句題外話，我個人很尊重那些奮戰在中國超算一線的科學工作者，我也覺得中國超算是很令人值得驕傲的。同時我也為龍芯驕傲，希望龍芯能夠在民用級市場貢獻更多力量。

一是這些超算除了少量國產，本來基本都是用的國外的晶元。下面是隨手截的一張圖，可以看到top19除了神威是用的國產u之外基本都用的intel/NVIDIA。

二是超算更強調核心的浮點運算能力，主頻偏低，神威裡面用的申威也就1.4ghz，單核性能弱，如果用在桌面pc肯定要性能不足。實際上申威甚至不是傳統意義上的cpu，不能以這些表面參數來推測性能。

而且由於各種專利技術限制，國產cpu只能跑定製系統，沒法運行Windows，日常就更見不到了，就更加深了國產u這種好像沒人用的錯覺。不過目前京東好像能買到龍芯筆記本，題主要有信仰，可以買個玩玩……

每次看到這種問題，都感覺中國在和一個名叫「外國」的世界發達國家聯合體敵對。非發達國家都不夠格加入「外國」。

cpu並不是不行，只是沒有x86吧

為什麼中國有超級計算機 但是中國的CPU不行？

為什麼中國有超級計算機但是中國的CPU不行？