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幾個(gè)月前，上海兆芯最新的產(chǎn)品ZXD在2017年北京國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會(huì)暨世界網(wǎng)絡(luò)安全大會(huì)上亮相。ZXD雖然相對(duì)于Intel和AMD的CPU還有不小差距，但相對(duì)應(yīng)兆芯第一款CPU ZXA而言，確實(shí)有著很大的進(jìn)步——自上海兆芯自2013年成立以來，從第一款產(chǎn)品ZXA，到如今最新的產(chǎn)品ZXD，上海兆芯用了數(shù)年時(shí)間實(shí)現(xiàn)以VIA的技術(shù)為基礎(chǔ)，將產(chǎn)品的裸CPU性能提升了80%以上。

ZX-A 是兆芯的第一款CPU，技術(shù)源自VIA，擁有2個(gè)核心，主頻1.6G，采用臺(tái)積電40nm制造工藝。就其性能來說，根據(jù)相關(guān)單位的SPEC2006測(cè)試，主頻1.6G的ZXC在采用Ubuntu 14.04操作系統(tǒng)，ICC編譯器的情況下，成績(jī)?yōu)椋?/p>

SPECint2006 ： 11.3

SPECint_rate2006： 20.5

SPECfp2006 ： 12.4

SPECfp_rate2006： 18.7

STREAM測(cè)試的單線程成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy 5502.8MB/s；

Scale 5042.9MB/s；

Add 5321.6MB/s

Triad 5252.7MB/s

STREAM測(cè)試的多線程成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy 5191.1MB/s；

Scale 5104MB/s；

Add 5383.8MB/s

Triad 5461.9MB/s

這里介紹下，SPEC2006是在行業(yè)內(nèi)相對(duì)比較權(quán)威的測(cè)試軟件，通過26個(gè)程序?qū)PU進(jìn)行測(cè)試，然后計(jì)算結(jié)果，分?jǐn)?shù)越高性能越好。不過SPEC2006測(cè)試也并非無懈可擊——可以通過不說明編譯器等條件作弊，是否打開auto parallelization也有有成績(jī)差異，還有base分值和peak分值會(huì)有一定的差別等等。

即便如此，相當(dāng)于一些黑箱測(cè)試而言，SPEC依舊是相對(duì)比較公正的測(cè)試，能夠比較客觀的反映CPU的實(shí)際性能，畢竟絕對(duì)客觀的測(cè)試是不存在的，就如同高考，即便存在這樣或那樣的問題，但目前來看，依舊是最具可操作性，相對(duì)公平合理的考評(píng)方式（北京、上海除外）。

ZX-C是對(duì)VIA技術(shù)的引進(jìn)消化吸收，相對(duì)于ZXA的2個(gè)CPU核，ZXC改為4個(gè)CPU核，而且CPU核之間核心通過 L2 Cache 交互，相比較ZXA而言，ZXC的多核性能有所提升。針對(duì)從VIA引進(jìn)的內(nèi)核存在資源冗余和不均衡的問題做了重新設(shè)計(jì)，并采用了臺(tái)積電28nm制造工藝，降低了功耗，提高了穩(wěn)定性，減少了量產(chǎn)成本，將CPU的主頻從ZXA的1.6G，提升到ZXC的2G。

另外，兆芯還重新設(shè)計(jì) FSB 接口，F(xiàn)SB 頻率從 1066MHz 提高到 1333MHz。對(duì)訪存單元進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了全新的 L1/L2 訪存控制單元，優(yōu)化訪存性能等工作。

而這些修改最直接的體體現(xiàn)就是在性能上，根據(jù)相關(guān)單位的SPEC2006測(cè)試，主頻2.16G（睿頻）的ZXC在采用Ubuntu 14.04操作系統(tǒng)，ICC編譯器的情況下，成績(jī)?yōu)椋?/p>

Specint 2006： 17

Specint rate2006： 50

Specfp 2006： 18.2

Specfp rate2006： 36.3

ZXC相對(duì)于ZXA，在單線程定點(diǎn)成績(jī)上提升了約54%，多線程提升了約147%；就浮點(diǎn)性能而言，ZXC相對(duì)于ZXA單線程性能提升了約50%，多線程性能提升了約50%。

雖然在Ubuntu 14.04操作系統(tǒng)，ICC編譯器的情況下，Specint 2006：17；Specfp 2006：18.2 的成績(jī)相對(duì)應(yīng)Intel有較大的差距，但相對(duì)于ZXA而言，ZXC的進(jìn)步著實(shí)不小。

之前介紹了，ZXC相對(duì)于ZXA，在單線程定點(diǎn)成績(jī)上提升了約54%，多線程提升了約147%；就浮點(diǎn)性能而言，ZXC相對(duì)于ZXA單線程性能提升了約50%，多線程性能提升了約50%。

但ZXC也有自己的短板，那就是前端總線——對(duì)于圖像、音頻、視頻、游戲、FPGA綜合以及科學(xué)應(yīng)用等應(yīng)用，通常是對(duì)于大工作集的少部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行操作，前端總線就成為一個(gè)主要的性能瓶頸。

ZXC延續(xù)了VIA原本的前端總線（VIA V4 bus）的設(shè)計(jì)——前端總線（front-side bus，F(xiàn)SB）是早期Intel芯片的計(jì)算機(jī)通信的接口，和AMD公司的EV6類似，其連接CPU和北橋芯片，內(nèi)存控制器通常集成在北橋中——ZXC沒有將內(nèi)存控制器集成到處理器上，而是在橋片里。這樣一來，導(dǎo)致STREAM測(cè)試的成績(jī)就不太好看了。

根據(jù)STREAM 5.10測(cè)試的成績(jī)，單線程的成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy： 7685.0 MB/s

Scale： 7446.4 MB/s

Add： 8129.5 MB/s

Triad： 7981.7 MB/s

4 線程測(cè)試成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy： 7426.3 MB/s

Scale： 7504.0 MB/s

Add： 7656.8MB/s

Triad： 7787.7 MB/s

從中可以看出，ZXC的STREAM 測(cè)試成績(jī)是比較一般的，而且相對(duì)于ZXA而言提升也比較有限。

ZXD的最明顯改進(jìn)之處就在于更換了更好的DDR4內(nèi)存控制器，是國(guó)內(nèi)首款集成了DDR4內(nèi)存控制器的國(guó)產(chǎn)桌面CPU，而且ZXD還把內(nèi)存控制器集成到芯片里——相對(duì)于ZXC的DDR3內(nèi)存控制器，ZXD采用了DDR4內(nèi)存控制器，并把內(nèi)存控制器集成到芯片里，而非像ZXC那樣把內(nèi)存控制器集成在橋片里，而這個(gè)改變一定程度上提升了CPU的綜合性能。

此外，ZXD很有可能將FSB總線換了類似于Intel的dmi這樣的接口。兩者因素相加，使ZXC存在的短板不復(fù)存在。最典型的證明就是STREAM測(cè)試成績(jī)大幅提升。根據(jù)相關(guān)單位的測(cè)試，STREAM 5.10測(cè)試單線程成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy： 10942.4 MB/s

Scale： 10371.4 MB/s

Add： 10603.1 MB/s

Triad： 9850.1MB/s

多線程成績(jī)?yōu)椋?/p>

Copy： 12666.1 MB/s

Scale： 13060.3 MB/s

Add： 11270.2MB/s

Triad： 11302.6MB/s

從測(cè)試成績(jī)可以看出，ZXD的SRTEAM測(cè)試成績(jī)相對(duì)于ZXC有了顯著提升，彌補(bǔ)了過去的短板。并且通過更新了ddr4內(nèi)存控制器，在商業(yè)上還能有效應(yīng)對(duì)各家內(nèi)存大廠的DDR3內(nèi)存條停產(chǎn)的問題。

除了內(nèi)存控制器上的改進(jìn)之外，ZXD增加 X86 指令緩沖器，提供了更精確的循環(huán)緩沖功能，并通過整體流水線前后端各級(jí)優(yōu)化，大幅減少流水線級(jí)數(shù)，有效降低了分支預(yù)測(cè)失敗的性能損失......經(jīng)過一系列的改進(jìn)，直接體現(xiàn)在ZXD相對(duì)于ZXC的性能提升，根據(jù)相關(guān)單位的數(shù)據(jù)，在采用Ubuntu 14.04操作系統(tǒng)，內(nèi)存為 32GB DDR4內(nèi)存，硬盤為Intel 530 系列120GB 的SSD硬盤，編譯器為ICC，ZXD睿頻到2.2G的情況下，SPEC2006測(cè)試成績(jī)?yōu)椋?/p>

Specint 2006： 20.4

Specint rate2006： 63.3

Specfp 2006： 23

Specfp rate2006： 47.6

ZXD這個(gè)成績(jī)雖然相對(duì)于Intel和AMD依舊有不小的差距，就裸CPU性能而言，ZXD大約是Intel主流四核CPU的30%—40%。而且必須說明的是，兆芯對(duì)CPU架構(gòu)的修改還是相對(duì)有限的，目前所做的修改并非脫胎換骨的大換血，比如沒有實(shí)現(xiàn)類似于AMD從“打樁機(jī)”到Zen的提升和飛躍。

　　配圖來自兆芯官網(wǎng)

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