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兆芯王惟林:详解兆芯新一代开先KX-5000系列处理器 (2017.12.28)

2017年12月28日,“先进 安全 自主可控CPU发展论坛暨兆芯开先KX-5000系列新品发布会”成功举办,在邀请全产业链合作伙伴共讨国产CPU及产业发展方向之外,兆芯开先KX-5000系列处理器、开胜KH-20000系列处理器、ZX-200 IO扩展芯片的正式发布,更吸引了各界人士的广泛关注。兆芯总工程师王惟林在活动期间发表主题演讲,详细介绍了开先KX-5000系列处理器等新品的特性及性能指标。

兆芯总工程师王惟林发布主题演讲,向与会领导及嘉宾详细介绍开先KX-5000系列处理器

“开先”、“开胜”两大品牌全面覆盖整机、服务器、嵌入式工控产品

“开先”是兆芯面向台式机、笔记本电脑、一体机、工控整机及嵌入式设备等产品自主设计研发的国产高端通用处理器品牌。“开先”取“开创领先”之意,更有兆芯开创我国自主可控x86通用处理器之先河的意义,诠释出了兆芯积极开创探索,以及不断争取领先的奋斗精神。

“开胜”是兆芯面向各类型服务器推出的品牌,其寓意“旗开得胜,更胜一筹”。当今世界,大数据、云计算发展迅猛,应用空间不断扩大,已成为信息产业发展及信息安全的关键影响因素,“开胜”强调了兆芯在上述领域的开拓精神,更传达出一种志在必得的责任感。

首个支持双通道DDR4内存的国产x86通用处理器

开先KX-5000系列处理器是首款支持双通道DDR4内存的国产自主可控x86通用处理器,采用28nm工艺,单芯片集成21亿个晶体管,集成8个CPU核心和GPU,GPU部分支持4K超高清解码,此外,开先KX-5000还集成了DDR4内存控制器、显示接口、PCIe总线等,是一颗集成度超高的SoC芯片。

开胜KH-20000系列处理器是兆芯面向服务器等设备推出的CPU产品,该系列产品提供8核版本,最大支持128GB内存,并且支持服务器产品必需的ECC UDIMM/RDIMM内存。

ZX-200 IO扩展芯片既可以搭配兆芯开先KX-5000系列处理器和开胜KH-20000系列处理器,也可以搭配第三方厂商的芯片用以接口扩展。ZX-200向下兼容PCIE 2.0规范,内部集成SATA和USB控制器,可扩展出4个SATA3接口,以及2个USB3.1 Gen2(支持TYPE-C规范),3个USB 3.1 Gen1以及6个USB 2.0共计11个USB端口,此外,还包括RGMII端口,具备功耗低、扩展性强、技术规范先进等显著优势,可广泛应用于整机(包括便携终端)、服务器、嵌入式工控等领域,满足更多的市场需求。

支持多屏4K视频播放 性能显著提升

据介绍,“Wudaokou”是开先KX-5000系列处理器的微架构命名,这是兆芯完全自主设计开发的微架构,在流水线、访存单元带宽、分支预测、乱序执行算法等方面均重新设计或大幅优化。此外,多节点互联结构、内存直连访问接口、核显直连结构等也都经过了全新的设计。

开先KX-5000系列处理器全面兼容x86指令,支持CPU虚拟化,支持SM3、SM4国密算法,可完美运行全系列Windows,以及中科方德、中标麒麟、普华等国产操作系统。相比上一代产品,开先KX-5000系列处理器的单核性能提升在25%左右,整体性能提升140%左右,内存访问带宽增长了120%,应用体验性能显著提升,能够全面满足主流桌面应用,以及包括4K超高清视频观影等多种娱乐应用需求。

从公布的第三方机构测试成绩上看,开先KX-5000系列8核处理器的内存带宽测试成绩为12GB/s(STREAM 1C COPY)和17GB/s(STREAM 8C COPY);SPEC CPU 2006测试结果为19.9(SPECint2006)和115.0(SPECint_rate2006),两项测试结果均较上一代产品显著改善。而在主流性能测试软件的结果上,已有专业媒体发文表示开先KX-5000系列处理器的性能与Intel i3 6100相当。

“从这些测试结果来看,兆芯开先KX-5000系列8核处理器的性能已经基本达到第六代酷睿处理器Core i3-6100的水平。Core i3-6100处理器在FrizChess象棋算力测试中的成绩为7588千步/秒,CINEBENCH R11.5 CPU渲染得分4.35pts,7-zip综合评分在11236左右。从还在使用南北桥架构、FSB总线的ZX-C处理器到性能追上第六代酷睿i3处理器,对于兆芯国产x86处理器来说,这的确是一个非常大的进步。” —— 微型计算机

9000人月/1500亿条仿真指令 通向KX-5000之路

据介绍,兆芯开先KX-5000系列处理器的设计开发工作从2013年年底就已经开始筹备,到正式发布经历了若干个重大的关键时期,包括了架构设计、流片、系统调试等,总共花了3年左右的时间。

在各方面的投入上,兆芯开先KX-5000系列处理器的研发工作人力投入累计9000个人月;使用了4000个计算核心和200TB的存储空间,应用了10台硬件加速器和仿真平台作全系统验证,仿真指令超过1500亿条组合;测试软件项目超过300种,测试激励超过4000小时;在系统验证阶段更针对CPU、GPU、内存控制器、PCIe等进行了包括功能、性能、功耗、良率、压力和老化等方面的全方位测试。

开先KX-5000系列处理器还通过了Windows硬件设备质量认证,并全面适配了包括Windows 7、Windows 10、Windows 10神州网信政府版、中科方德、中标麒麟、普华等操作系统,而这些还只能算是整个研发历程中的沧海一粟。

向更高主频、先进工艺、全新微架构及领先标准前进

在产品发展路线上,兆芯总工程师王惟林表示,兆芯目前采用的是Tick-Tock的开发模式,下一代开先KX-6000系列处理器的研发测试工作正在紧密进行,这款全新的CPU将采用16nm工艺,同时在主频上朝向更高的目标推进。再接下来的开先KX-7000系列处理器将采用全新的微架构,同时接口升级到同期标准,从而令芯片性能达到更高的水平。

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兆芯王惟林:详解兆芯新一代开先KX-5000系列处理器 (2017.12.28)

2017年12月28日,“先进 安全 自主可控CPU发展论坛暨兆芯开先KX-5000系列新品发布会”成功举办,在邀请全产业链合作伙伴共讨国产CPU及产业发展方向之外,兆芯开先KX-5000系列处理器、开胜KH-20000系列处理器、ZX-200 IO扩展芯片的正式发布,更吸引了各界人士的广泛关注。兆芯总工程师王惟林在活动期间发表主题演讲,详细介绍了开先KX-5000系列处理器等新品的特性及性能指标。

兆芯总工程师王惟林发布主题演讲,向与会领导及嘉宾详细介绍开先KX-5000系列处理器

“开先”、“开胜”两大品牌全面覆盖整机、服务器、嵌入式工控产品

“开先”是兆芯面向台式机、笔记本电脑、一体机、工控整机及嵌入式设备等产品自主设计研发的国产高端通用处理器品牌。“开先”取“开创领先”之意,更有兆芯开创我国自主可控x86通用处理器之先河的意义,诠释出了兆芯积极开创探索,以及不断争取领先的奋斗精神。

“开胜”是兆芯面向各类型服务器推出的品牌,其寓意“旗开得胜,更胜一筹”。当今世界,大数据、云计算发展迅猛,应用空间不断扩大,已成为信息产业发展及信息安全的关键影响因素,“开胜”强调了兆芯在上述领域的开拓精神,更传达出一种志在必得的责任感。

首个支持双通道DDR4内存的国产x86通用处理器

开先KX-5000系列处理器是首款支持双通道DDR4内存的国产自主可控x86通用处理器,采用28nm工艺,单芯片集成21亿个晶体管,集成8个CPU核心和GPU,GPU部分支持4K超高清解码,此外,开先KX-5000还集成了DDR4内存控制器、显示接口、PCIe总线等,是一颗集成度超高的SoC芯片。

开胜KH-20000系列处理器是兆芯面向服务器等设备推出的CPU产品,该系列产品提供8核版本,最大支持128GB内存,并且支持服务器产品必需的ECC UDIMM/RDIMM内存。

ZX-200 IO扩展芯片既可以搭配兆芯开先KX-5000系列处理器和开胜KH-20000系列处理器,也可以搭配第三方厂商的芯片用以接口扩展。ZX-200向下兼容PCIE 2.0规范,内部集成SATA和USB控制器,可扩展出4个SATA3接口,以及2个USB3.1 Gen2(支持TYPE-C规范),3个USB 3.1 Gen1以及6个USB 2.0共计11个USB端口,此外,还包括RGMII端口,具备功耗低、扩展性强、技术规范先进等显著优势,可广泛应用于整机(包括便携终端)、服务器、嵌入式工控等领域,满足更多的市场需求。

支持多屏4K视频播放 性能显著提升

据介绍,“Wudaokou”是开先KX-5000系列处理器的微架构命名,这是兆芯完全自主设计开发的微架构,在流水线、访存单元带宽、分支预测、乱序执行算法等方面均重新设计或大幅优化。此外,多节点互联结构、内存直连访问接口、核显直连结构等也都经过了全新的设计。

开先KX-5000系列处理器全面兼容x86指令,支持CPU虚拟化,支持SM3、SM4国密算法,可完美运行全系列Windows,以及中科方德、中标麒麟、普华等国产操作系统。相比上一代产品,开先KX-5000系列处理器的单核性能提升在25%左右,整体性能提升140%左右,内存访问带宽增长了120%,应用体验性能显著提升,能够全面满足主流桌面应用,以及包括4K超高清视频观影等多种娱乐应用需求。

从公布的第三方机构测试成绩上看,开先KX-5000系列8核处理器的内存带宽测试成绩为12GB/s(STREAM 1C COPY)和17GB/s(STREAM 8C COPY);SPEC CPU 2006测试结果为19.9(SPECint2006)和115.0(SPECint_rate2006),两项测试结果均较上一代产品显著改善。而在主流性能测试软件的结果上,已有专业媒体发文表示开先KX-5000系列处理器的性能与Intel i3 6100相当。

“从这些测试结果来看,兆芯开先KX-5000系列8核处理器的性能已经基本达到第六代酷睿处理器Core i3-6100的水平。Core i3-6100处理器在FrizChess象棋算力测试中的成绩为7588千步/秒,CINEBENCH R11.5 CPU渲染得分4.35pts,7-zip综合评分在11236左右。从还在使用南北桥架构、FSB总线的ZX-C处理器到性能追上第六代酷睿i3处理器,对于兆芯国产x86处理器来说,这的确是一个非常大的进步。” —— 微型计算机

9000人月/1500亿条仿真指令 通向KX-5000之路

据介绍,兆芯开先KX-5000系列处理器的设计开发工作从2013年年底就已经开始筹备,到正式发布经历了若干个重大的关键时期,包括了架构设计、流片、系统调试等,总共花了3年左右的时间。

在各方面的投入上,兆芯开先KX-5000系列处理器的研发工作人力投入累计9000个人月;使用了4000个计算核心和200TB的存储空间,应用了10台硬件加速器和仿真平台作全系统验证,仿真指令超过1500亿条组合;测试软件项目超过300种,测试激励超过4000小时;在系统验证阶段更针对CPU、GPU、内存控制器、PCIe等进行了包括功能、性能、功耗、良率、压力和老化等方面的全方位测试。

开先KX-5000系列处理器还通过了Windows硬件设备质量认证,并全面适配了包括Windows 7、Windows 10、Windows 10神州网信政府版、中科方德、中标麒麟、普华等操作系统,而这些还只能算是整个研发历程中的沧海一粟。

向更高主频、先进工艺、全新微架构及领先标准前进

在产品发展路线上,兆芯总工程师王惟林表示,兆芯目前采用的是Tick-Tock的开发模式,下一代开先KX-6000系列处理器的研发测试工作正在紧密进行,这款全新的CPU将采用16nm工艺,同时在主频上朝向更高的目标推进。再接下来的开先KX-7000系列处理器将采用全新的微架构,同时接口升级到同期标准,从而令芯片性能达到更高的水平。