中国自研CPU的设计之路

众所周知，以美国为首的西方国家一旦发起对中国的技术封锁或者施加不平等的关税，中国的经济就会面临战略上的负担，更不用说在芯片中内置的潜在恶意后门的影响了。因此为了摆脱长期以来中国对西方CPU的依赖，早在80年代初，中国就开始了自研处理器的倡议。这一举措早在中美贸易战爆发之前就已经开始了，美国长期以来一直阻挠中国通过收购和兼并来获得制造芯片的技术和设备的企图，这种情况最近愈演愈烈。

在政府投资和市场优惠政策的推动下，不少中国本土企业纷纷加入到了高性能CPU的研发之中，但很多都是非X86架构。华为已经为其台式电脑OEM厂商的主板产品线开发了鲲鹏920 Armv8处理器，而飞腾也在出货基于ARM的处理器芯片。鉴于Windows在ARM上的崛起，这一点很重要。龙芯也在继续推进其基于MIPS 的处理器。此外随着开放指令集的RISC-V的普及，中国也有越来越多的公司投入到RISC-V 处理器的研发中，比如阿里平头哥推出的高性能RISC-V处理器。

但是，原生x86-64处理器的无处不在是无法替代的，这给兆芯带来了机会。联想和惠普都已经在中国市场推出了基于兆芯的系统，其中联想推出了开天台式电脑、兆阳FF03笔记本和服务器产品。惠普也有一系列产品，包括搭载KX-U6780A处理器的惠普268 Pro G1 MT。

获得这些大型原始设备制造商的支持，更不用说中国内部较小的制造商的队伍，这是非常重要的。为了安全器件未来两年，所有政府和公共机构都将向中国本地化的硬件和软件的转移，这意味着兆信KX-U6780A很有可能会相对较快地找到某种成功的方法。

那么目前国产X86 处理器究竟达到怎样的水平？

继Anandtech网站测试过海光的X86处理器之后，Tomshardware网站今天测试了另一家国产X86——兆芯KX-6000系列。实际评测结果显示差距依然较大！

接下来我们看一下由Tomshardware网站提供的测试结果，在给出测试结果之前，我们先看一下兆芯X86发展路线图。

兆芯X86发展路线图

X86处理器的重要性无需多言，目前全球主要的X86芯片都是Intel及AMD旗下的，国产X86除了海光是获得AMD授权之外，还有上海兆芯从第三大X86厂商VIA威盛那里获得了授权。

去年6月份，兆芯发布了KX-6000系列处理器，根据官方消息，兆芯新一代处理器为单颗SoC芯片设计，包含了CPU、GPU和芯片组，具备高性能和低功耗的特点，非常适合PC、超极本、服务器和嵌入式计算等各种硬件平台。

同时，新一代处理器已完成多款软件产品的兼容性认证，并且有多个硬件产品已完成开发，可快速满足政府办公、金融、交通、教育、能源以及网络安全等领域的用户需求。

具体来说，KX-6000处理器基于16nm工艺，是国内首款主频达到3.0GHz的国产通用处理器，且支持双通道DDR4-3200内存。新一代兆芯国产通用处理器采用SoC设计，芯片集成度进一步增强，性能提升50%，性能功耗比是兆芯上一代产品的3倍，能够带来更具效率的交互体验，同时凭借性能和功耗方面的优化，开先KX-6000系列处理器可更好的满足移动平台设备的配置需要。

除了KX-6000之外，兆芯还在研发更先进的KX-7000，基于完全焕然一新的微架构，不仅支持DDR5，还将演进到PCIe 4.0总线。兆芯总工王惟林的介绍称，KX-7000的性能目标是，将达到同期AMD的水平。

以上是兆芯KX-6000系列的背景介绍。

下面简单介绍下TH网站的测试结果。

他们测试的是KX-6000系列中的KX-U6780A，频率2.7GHz，目前网上有过测试的基本都是这一款，而3.0GHz的KX-U6880A处理器基本上没露过面。

KX-U6780A还是一款SoC处理器，除了CPU之外还整合了GPU，其技术依然来自VIA旗下的S3 Graphics，大概只有超级老鸟才听说过S3当年的传奇了。

核显的性能测试如上所示，不用多说就知道并不乐观，比Intel的核显性能差距也有4-5倍，大概只有酷睿i5-7400的UHD 630核显的20%性能，当亮机卡还行，游戏就算了吧，DOTA2游戏720p最低画质都不行。

下面开始就是各种CPU性能及功耗了。

后面的详细性能可以不看，TH做了一个很不错的汇总，统一量化到了5GHz、同频内存下的IPC性能，KX-U6780A作为100%基准。

在LAME、GeekBench、CINBENCH及POV-Ray四个单核性能中，KX-U6780A的性能是远低于其他处理器，哪怕是A10-9700也要比它高出30-40%的IPC性能，大概只有AMD Zen架构的1/3到1/2 IPC性能。

下面详细的CPU性能、游戏性能、功耗等测试结果，不一一介绍了，看图就懂。

KX-U6780A处理器的CPU性能

兆芯KX-U6780A处理器功耗测试

功耗测试中，16nm 8核的KX-U6780A处理器也没占到便宜，基本上都是最高的。

兆芯KX-U6780A处理器的游戏性能

兆芯KX-U6780A处理器的渲染及压缩性能

结论：距离INTEL、AMD依然差距明显，但意义重大！

兆芯KX-U6780A到底应该如何评价？包括我在内，初看到成绩的大部分人都会认为这是什么垃圾CPU，8核都干不过4核处理器，核显更是比渣渣都不如，功耗又高了这么多。

不过静下心来看，兆芯KX-U6780A的出现依然是仅次于AMD及Intel的X86，而且是国产设计的，兆芯已经开始摆脱VIA自主设计X86内核。

在AMD及Intel十几年的积累面前，国内的X86太薄弱了，指望一两代CPU就达到Intel和AMD的水平，那是没可能的。

Tomshardware最后给出的评价也很客观，不认为KX-U6780A的性能让人印象深刻，但是它的意义重大，如何重大就不细说了，背后就是自主可控这四个字，所以有比没有强一万倍。

Tomshardware也畅想了未来的KX-7000系列处理器，兆芯之前放出的卫星还是很让人兴奋，只不过最终能实现多少还很难说，这要到2021年才能可能检验。