x86自主新架构呼之欲出！国产CPU性能或大幅提升

电子发烧友网报道（文/黄山明）近日，兆芯在其官方公众号中宣布，或将在2022年推出全新自主架构设计的服务器处理器以及桌面处理器，将进一步丰富兆芯的产品线，为用户的应用平滑迁移和信息安全提供强有力的保障。

图源：兆芯

作为国内x86CPU的代表，兆芯也是全球除了英特尔、AMD外，唯一能够制造x86架构的CPU企业。如果说龙芯是国产自主CPU的代表，那么兆芯的x86CPU将是有机会在消费市场与英特尔同台竞技的产品。

兆芯的x86之路

CPU作为消费电子产品中最重要的部件，在当前信息化时代的重要性更是不言而喻。但从市场来看，受惠于英特尔与AMD的长期耕耘，让x86在PC端一骑绝尘，哪怕是后来的Arm架构都无法撼动x86的地位。

这主要由于x86已经在服务器、PC端建立了庞大的生态系统，包括主流操作系统Windows都是基于x86而开发的。强大的生态环境让x86几乎已经立于不败之地，很多软件也针对x86而进行设计。

但对于中国而言，国防安全至关重要，必须要采用完全国产的CPU，因此有了龙芯。而对于政府部门与相关机构而言，最好有一款既能够运行相关软件，又能够完全自主的芯片，于是有了兆芯。

有意思的是，作为能够合法使用x86架构的少数企业之一，兆芯是如何拿到这个架构的，要知道英特尔基本不会对外授权x86，如果英特尔这么做，早就没有Arm啥事了。

所谓x86授权，其实指的就是x86家族的专利交叉授权协议，而指令集本身，不过是一串数字，没有任何法律保护，可以用模拟器随意模拟最新的指令集。

但是需要注意的是，尽管指令集没有专利保护，但这些指令集的实现方式，也就是具体的硬件电路是可以申请专利的，这也是为何如今CPU设计想要绕开英特尔、AMD来实现是非常困难的。

为了保障相关部门人员能够放心使用通用软件，就必须使用x86架构，过去全球拥有x86知识产权的只有三家公司，美国的英特尔、AMD以及中国台湾的VIA威盛。兆芯便通过与VIA合资，成功获得了x86的合法产权，不再受制于英特尔与AMD。

而VIA获得生产x86CPU主要来自于收购Cyrix和Centaur，有意思的是，其中Cyrix其实并没有与英特尔达成任何协议，而是通过净室逆向工程生产了兼容英特尔引脚的CPU。

英特尔愤而起诉Cyrix没有授权便生产了x86CPU，但是却败诉了，原因在于Cyrix的486兼容CPU并没有使用任何英特尔的专利。更离奇的是，Cyrix反诉英特尔侵权，最终双方和解并达成专利交叉授权协议。

1999年VIA购买了Cyrix，也拥有了生产x86CPU的能力。而在2001年，英特尔起诉VIA的CPU和芯片组侵犯了该公司的专利，不过随后VIA反诉英特尔，生成英特尔的CPU侵犯了Centaur的专利，随后VIA与英特尔和解，签署了10年期的专利交叉授权协议。后来，这一授权又延长到了2018年。

如今双方的专利交叉授权已经到期，不过不用担心，在此之前的专利交叉授权永久有效，也就是说兆芯可以使用2018年以前的x86，但无法再获得英特尔最新的x86架构。

还在被称为“牙膏厂”的英特尔长期使用Skylake架构来挤牙膏，IPC指令集都没什么变化。直到近两年，英特尔才开始向消费级CPU加入了新的AI指令集与AVX512，但AMD还不支持这些AI指令集，因此除了英特尔自研闭源的AI加速库以外，几乎所有软件都可以运行在兆芯当前的CPU上。

与此同时，与兆芯合并的VIA过去不只有CPU，还有北桥、南桥、音频芯片等技术，可以认为目前兆芯能够提供一个完整的PC解决方案。打个比方，假如在极端情况下，英特尔无法在中国出售处理器，兆芯的产品可以作为最佳的备选。

自研架构的兆芯开始打破英特尔的桎梏

目前，兆芯同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术，具备相关IP自主设计研发的能力。对比龙芯而言，由于x86架构的优势，让兆芯拥有更广的应用场景，并不需要为生态系统而担忧。

在兆芯官网上，PC及服务器处理器目前最新的产品是KX-6000及KH-3000系列，在2019年发布，采用16nm工艺，最高8核3.0GHz。从性能表现上来看，有相关机构做过测试，兆芯KX-U6780A的单核性能已经相当于i5-7400的44%，而多核性能大约在82%。

兆芯目前对外出售的处理器型号（图源：兆芯）

而在兆芯本身公布的CPU发展路线图来看，KX-7000系列将采用全新自主架构设计，搭配DDR5、PCIE4.0等特性，并且有业内人士预测，该系列将采用7nm制程工艺。

兆芯总工王惟林曾公开表示，KX-7000的性能目标是要达到AMDCPU同期的水平，当然目前来看，AMD已经推出了5nm制程的Zen4，性能更为强劲，如果KX-7000能够达到7nm制程的Zen3便已经很了不起了。

当然，兆芯的价值不止于此，即便目前的处理器已经能够支持大多数通用软件运行，这对于市场而言无疑是极其重要的。

举个例子，虽然不少企业目前的信息系统与PC都进行了升级，但大多数企业的电脑仍然运行的是Windows7或WindowsXP系统，比如高铁车头的维护程序，部分银行取款机程序，都是运行在XP系统下。

而电脑是有寿命的，运行10年以上就需要更换，仅靠PC二手市场采购老硬件，在可靠性上难以保证。比如美国的航天飞机在停飞前，要更换硬件设备，只能被迫去二手市场淘8086。

主要是因为原有的业务核心功能一样，业务也没有变化，重新开发系统不过是浪费而已。要更换新电脑，过去的接口以及驱动乃至软件都无法支持，这时候就体现出兆芯的价值，可以支持XP下的全套驱动，可靠性比二手市场的强太多。

并且，有了兆芯，可以让许多行业不再遵循安迪比尔定律，因为许多软件升级后，核心功能进步很小，但对于系统需求却提升很多。大多数情况下，用户只需要核心功能，不需要新版的附加功能。

在兆芯的硬件控制下，许多行业可以一直选择使用老版本软件，比如AutoCAD2000好用，就可以一直用下去。如果Word2003可以支持目前的工作，就不必升级最新的版本，还减少了兼容性问题的产生。

因为软件版本的升级对于整个公司而言其实是一笔不小的开销，并且兼容性问题需要上下游企业互相通气之后才能解决。这也是兆芯目前的真正价值。

当然兆芯也并没有固步自封，就像如今宣布将采用新架构来设计处理器，拥有x86架构的兆芯也必然会进行兼容。届时，国内将拥有一款高性能，且不用考虑生态环境的全国产CPU。

小结

如果说龙芯依靠完全自主，打造第三套信息生态系统的话，那么兆芯就是依托x86生态的国产CPU。但目前同样存在着尽管性能较低，但价格不低的问题，让普通消费者很难买单。当然，兆芯本身已经可以满足大多数通用软件的运行，未来自研架构的出现，也将在性能上更进一步。至少兆芯的出现，让我们除了英特尔，多了一种选择。