干貨真正走向市場化 兆芯X86處理器技術水平如何？

　　近年來，我們很欣喜地看到中國的處理器產品有了巨大的進步——從嵌入式領域、安全應用、服務器領域到超級計算應用，國產處理器的身影無處不在。但有所遺憾的是，之前的國產處理器大多應用在非常專業的領域，一般很少涉足個人應用。因此為了讓普通人也能用到國產處理器，在經過長期的戰略規劃、技術研發準備后，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和大部分國產操作系統下的X86 CPU：兆芯。這意味著中國也有了與英特爾酷睿、AMD FX系列在技術架構、應用功能相似的X86處理器產品。那么我們的X86處理器具備怎樣的技術水平呢?

　　誰打造了中國X86 CPU?

　　此次開發中國X86 CPU來自一家新興企業——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，其主要業務是為業界提供滿足國家戰略需求、高性能、低功耗、低成本的芯片及配套解決方案。

　　兆芯之所以會將CPU作為主營業務，是因為兆芯承接了“核高基”國家重大專項，肩負著打造國產桌面通用處理器的重任。處理器是計算機、服務器等設備的核心，把這個“核心”牢牢把控在自己的手里，繼而推動電腦、服務器等設備的全面國產化，服務國家互聯網和信息化產業建設，是“核高基”重大科技專項立項的目的所在。

　　在兆芯公司成立時的2013年，我們國家已經有了基于多種架構的國產處理器，比如采用MIPS架構的龍芯，采用Alpha 21164架構的申威處理器。基于不同架構的處理器，它們的應用領域也不同，不同架構的國產處理器在各自的領域都已經有了顯著的成績，這是整個行業值得慶幸的事情。

　　但是，X86架構的CPU在桌面辦公領域占據絕對核心的地位，政府、企業辦公都脫離不了X86整機和服務器。這種龐大的用戶規模、突出的平臺兼容性讓X86架構的這種地位在很長時間之內很難被撼動。然而以前我國沒有自己的X86架構處理器，幾乎全部要依賴進口。這不僅是我國集成電路產業發展的痛處，還會影響到我國的網絡信息安全。因此兆芯公司選擇專注X86架構，這不僅僅是看中了其龐大的用戶規模和完善的平臺、生態，更重要的是能為國家信息產業發展、以及需要網絡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水平?

　　在經過數年的潛心研究后，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年實現了ZX-C四核處理器的量產。同時，兆芯處理器也逐步建立了完善的產品體系以及可持續性的發展策略。其中ZX-C已由單一的處理器進化為“開先”系列，包括ZX-C四核和ZX-C+四核兩類處理器，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，ZX-C+四核處理器還支持SM3和SM4高速國密算法指令。高速國密算法指令是由兆芯自主研發的一套算法指令集，不僅能大幅提升SM3和SM4兩種國密算法的運算速度，還讓密碼學相關應用的開發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。

　　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。其CPU核心采用超標量、多發射、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。

　　ZX-C處理器型號、技術規格一覽，可以看到其四核心、四線程設計、28nm生產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FSB總線與CPU通信。