干貨真正走向市場(chǎng)化 兆芯X86處理器技術(shù)水平如何？

　　近年來(lái)，我們很欣喜地看到中國的處理器產(chǎn)品有了巨大的進(jìn)步——從嵌入式領(lǐng)域、安全應用、服務(wù)器領(lǐng)域到超級計算應用，國產(chǎn)處理器的身影無(wú)處不在。但有所遺憾的是，之前的國產(chǎn)處理器大多應用在非常專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，一般很少涉足個(gè)人應用。因此為了讓普通人也能用到國產(chǎn)處理器，在經(jīng)過(guò)長(cháng)期的戰略規劃、技術(shù)研發(fā)準備后，我國的科研人員終于推出了多款針對辦公、影音播放、數據存儲，可以運行在包括Windows、LINUX和大部分國產(chǎn)操作系統下的X86 CPU：兆芯。這意味著(zhù)中國也有了與英特爾酷睿、AMD FX系列在技術(shù)架構、應用功能相似的X86處理器產(chǎn)品。那么我們的X86處理器具備怎樣的技術(shù)水平呢?

　　誰(shuí)打造了中國X86 CPU?

　　此次開(kāi)發(fā)中國X86 CPU來(lái)自一家新興企業(yè)——上海兆芯集成電路有限公司。該公司是一家成立于2013年4月的國資控股企業(yè)，其主要業(yè)務(wù)是為業(yè)界提供滿(mǎn)足國家戰略需求、高性能、低功耗、低成本的芯片及配套解決方案。

　　兆芯之所以會(huì )將CPU作為主營(yíng)業(yè)務(wù)，是因為兆芯承接了“核高基”國家重大專(zhuān)項，肩負著(zhù)打造國產(chǎn)桌面通用處理器的重任。處理器是計算機、服務(wù)器等設備的核心，把這個(gè)“核心”牢牢把控在自己的手里，繼而推動(dòng)電腦、服務(wù)器等設備的全面國產(chǎn)化，服務(wù)國家互聯(lián)網(wǎng)和信息化產(chǎn)業(yè)建設，是“核高基”重大科技專(zhuān)項立項的目的所在。

　　在兆芯公司成立時(shí)的2013年，我們國家已經(jīng)有了基于多種架構的國產(chǎn)處理器，比如采用MIPS架構的龍芯，采用Alpha 21164架構的申威處理器?；诓煌軜嫷奶幚砥?，它們的應用領(lǐng)域也不同，不同架構的國產(chǎn)處理器在各自的領(lǐng)域都已經(jīng)有了顯著(zhù)的成績(jì)，這是整個(gè)行業(yè)值得慶幸的事情。

　　但是，X86架構的CPU在桌面辦公領(lǐng)域占據絕對核心的地位，政府、企業(yè)辦公都脫離不了X86整機和服務(wù)器。這種龐大的用戶(hù)規模、突出的平臺兼容性讓X86架構的這種地位在很長(cháng)時(shí)間之內很難被撼動(dòng)。然而以前我國沒(méi)有自己的X86架構處理器，幾乎全部要依賴(lài)進(jìn)口。這不僅是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛處，還會(huì )影響到我國的網(wǎng)絡(luò )信息安全。因此兆芯公司選擇專(zhuān)注X86架構，這不僅僅是看中了其龐大的用戶(hù)規模和完善的平臺、生態(tài)，更重要的是能為國家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、以及需要網(wǎng)絡(luò )信息安全的國家戰略規劃做出貢獻。

　　兆芯處理器具備怎樣的技術(shù)水平?

　　在經(jīng)過(guò)數年的潛心研究后，兆芯成功地邁出了X86高端通用芯片的國產(chǎn)化步伐。自2014年首次推出基于X86架構的ZX-A雙核處理器后，兆芯接下來(lái)完成了ZX-C四核處理器的全新架構和代碼設計，并于2015年實(shí)現了ZX-C四核處理器的量產(chǎn)。同時(shí)，兆芯處理器也逐步建立了完善的產(chǎn)品體系以及可持續性的發(fā)展策略。其中ZX-C已由單一的處理器進(jìn)化為“開(kāi)先”系列，包括ZX-C四核和ZX-C+四核兩類(lèi)處理器，兩者均基于28nm工藝，主頻最高2.0GHz，兼容X86指令集，支持CPU虛擬化技術(shù)，ZX-C+四核處理器還支持SM3和SM4高速?lài)芩惴ㄖ噶?。高速?lài)芩惴ㄖ噶钍怯烧仔咀灾餮邪l(fā)的一套算法指令集，不僅能大幅提升SM3和SM4兩種國密算法的運算速度，還讓密碼學(xué)相關(guān)應用的開(kāi)發(fā)以及部署和推廣更為方便，這是市面上其他國外X86處理器所不具備的。

　　兆芯ZX-C處理器內部架構圖，四顆核心清晰可見(jiàn)。

　　兆芯ZX-C四核心處理器，采用28nm CMOS工藝打造，尺寸為21mm×21mm的FBGA封裝技術(shù)。其CPU核心采用超標量、多發(fā)射、亂序執行架構等設計，兼容X86指令，可支持原生64bit系統，并支持CPU虛擬化(VT)技術(shù)。

　　ZX-C處理器型號、技術(shù)規格一覽，可以看到其四核心、四線(xiàn)程設計、28nm生產(chǎn)工藝已與當前的主流X86處理器相差不大，也支持SSE 4.2、AVX、AVX2等常用指令集。不足是其處理器頻率稍低，內存控制器、PCIe控制器仍采用獨立于CPU之外的設計，均集成在主板北橋芯片組內部，通過(guò)FSB總線(xiàn)與CPU通信。