干货真正走向市场化 兆芯X86处理器技术水平如何？

　　近年来，我们很欣喜地看到中国的处理器产品有了巨大的进步——从嵌入式领域、安全应用、服务器领域到超级计算应用，国产处理器的身影无处不在。但有所遗憾的是，之前的国产处理器大多应用在非常专业的领域，一般很少涉足个人应用。因此为了让普通人也能用到国产处理器，在经过长期的战略规划、技术研发准备后，我国的科研人员终于推出了多款针对办公、影音播放、数据存储，可以运行在包括Windows、LINUX和大部分国产操作系统下的X86CPU：兆芯。这意味着中国也有了与英特尔酷睿、AMD FX系列在技术架构、应用功能相似的X86处理器产品。那么我们的X86处理器具备怎样的技术水平呢?

　　谁打造了中国X86 CPU?

　　此次开发中国X86 CPU来自一家新兴企业——上海兆芯集成电路有限公司。该公司是一家成立于2013年4月的国资控股企业，其主要业务是为业界提供满足国家战略需求、高性能、低功耗、低成本的芯片及配套解决方案。

兆芯之所以会将CPU作为主营业务，是因为兆芯承接了“核高基”国家重大专项，肩负着打造国产桌面通用处理器的重任。处理器是计算机、服务器等设备的核心，把这个“核心”牢牢把控在自己的手里，继而推动电脑、服务器等设备的全面国产化，服务国家互联网和信息化产业建设，是“核高基”重大科技专项立项的目的所在。

　　在兆芯公司成立时的2013年，我们国家已经有了基于多种架构的国产处理器，比如采用MIPS架构的龙芯，采用Alpha 21164架构的申威处理器。基于不同架构的处理器，它们的应用领域也不同，不同架构的国产处理器在各自的领域都已经有了显著的成绩，这是整个行业值得庆幸的事情。

　　但是，X86架构的CPU在桌面办公领域占据绝对核心的地位，政府、企业办公都脱离不了X86整机和服务器。这种庞大的用户规模、突出的平台兼容性让X86架构的这种地位在很长时间之内很难被撼动。然而以前我国没有自己的X86架构处理器，几乎全部要依赖进口。这不仅是我国集成电路产业发展的痛处，还会影响到我国的网络信息安全。因此兆芯公司选择专注X86架构，这不仅仅是看中了其庞大的用户规模和完善的平台、生态，更重要的是能为国家信息产业发展、以及需要网络信息安全的国家战略规划做出贡献。

　　兆芯处理器具备怎样的技术水平?

　　在经过数年的潜心研究后，兆芯成功地迈出了X86高端通用芯片的国产化步伐。自2014年首次推出基于X86架构的ZX-A双核处理器后，兆芯接下来完成了ZX-C四核处理器的全新架构和代码设计，并于2015年实现了ZX-C四核处理器的量产。同时，兆芯处理器也逐步建立了完善的产品体系以及可持续性的发展策略。其中ZX-C已由单一的处理器进化为“开先”系列，包括ZX-C四核和ZX-C+四核两类处理器，两者均基于28nm工艺，主频最高2.0GHz，兼容X86指令集，支持CPU虚拟化技术，ZX-C+四核处理器还支持SM3和SM4高速国密算法指令。高速国密算法指令是由兆芯自主研发的一套算法指令集，不仅能大幅提升SM3和SM4两种国密算法的运算速度，还让密码学相关应用的开发以及部署和推广更为方便，这是市面上其他国外X86处理器所不具备的。

　　兆芯ZX-C处理器内部架构图，四颗核心清晰可见。

　　兆芯ZX-C四核心处理器，采用28nm CMOS工艺打造，尺寸为21mm×21mm的FBGA封装技术。其CPU核心采用超标量、多发射、乱序执行架构等设计，兼容X86指令，可支持原生64bit系统，并支持CPU虚拟化(VT)技术。

　　ZX-C处理器型号、技术规格一览，可以看到其四核心、四线程设计、28nm生产工艺已与当前的主流X86处理器相差不大，也支持SSE 4.2、AVX、AVX2等常用指令集。不足是其处理器频率稍低，内存控制器、PCIe控制器仍采用独立于CPU之外的设计，均集成在主板北桥芯片组内部，通过FSB总线与CPU通信。