国産x86 CPUとIntelの差はどれくらいあるのでしょうか？主流のクアッドコア製品の半分以下のパフォーマンス

今年6月、国家核工業集団のチーフエンジニアである魏少軍氏はインタビューで、「国産の肇鑫x86汎用プロセッサの自主研究開発と量産化の成功により、国産デスクトッププロセッサの性能は第12次5カ年計画開始時の国際全体レベルの7%未満から現在50%へと飛躍的に向上し、総合的な性能経験は80%に達した」と述べた。実際、国産の X86 チップのパフォーマンスは Intel と比べてどうでしょうか?テクノロジーの導入とイノベーションの吸収のプロセスではどのような進歩がありましたか?

数か月前、上海兆信の最新製品ZXDが2017年北京国際インターネット技術博覧会および世界サイバーセキュリティ会議で発表されました。 ZXD は Intel や AMD の CPU と比べるとまだ大きな差がありますが、Zhaoxin の最初の CPU ZXA と比べると確かに大きな進歩です。上海兆鑫は2013年に設立されて以来、最初の製品であるZXAから今日の最新製品であるZXDに至るまで、VIAの技術を基盤として製品のCPU単体性能を80%以上向上させるために数年を費やしてきました。

ZXC は ZXA と比べてどの程度パフォーマンスが向上しますか?

ZX-A は Zhaoxin の最初の CPU です。その技術はVIAから派生したものです。コア数は2、メイン周波数は1.6Gで、TSMCの40nmプロセスで製造されています。パフォーマンスに関しては、関連部門が実施した SPEC2006 テストによると、Ubuntu 14.04 オペレーティング システムと ICC コンパイラを使用したメイン周波数 1.6G の ZXC は、次の結果を達成しました。

SPECint2006:11.3

SPECint_rate2006: 20.5

SPECfp2006: 12.4

SPECfp_rate2006:18.7

STREAM テストのシングルスレッド スコアは次のとおりです。

コピー 5502.8MB/秒;

スケール 5042.9MB/s;

5321.6MB/秒を追加

トライアド 5252.7MB/秒

STREAM テストのマルチスレッド スコアは次のとおりです。

コピー 5191.1MB/秒;

スケール 5104MB/s;

5383.8MB/秒を追加

トライアド 5461.9MB/秒

ここでは、SPEC2006 が業界で比較的権威のあるテスト ソフトウェアであることを紹介します。 26 個のプログラムを通じて CPU をテストし、結果を計算します。スコアが高いほど、パフォーマンスは優れています。しかし、SPEC2006 テストは完璧ではありません。コンパイラなどの条件を指定しないことで不正行為が可能であったり、自動並列化のオン/オフによってスコアに差が出たり、ベーススコアとピークスコアに一定の差が出たりします。

それでも、一部のブラック ボックス テストと比較すると、SPEC は CPU の実際のパフォーマンスを客観的に反映できる比較的公平なテストです。結局のところ、大学入試のように、絶対に客観的なテストは存在しません。何らかの問題があるとしても、これは依然として最も運用可能で、比較的公平かつ合理的な評価方法です（北京と上海を除く）。

ZX-C は VIA テクノロジーの紹介と要約です。 ZXA の 2 つの CPU コアと比較して、ZXC には 4 つの CPU コアがあり、CPU コアは L2 キャッシュを介して相互に連携します。 ZXA と比較して、ZXC のマルチコア パフォーマンスが向上しました。 VIAから導入されたコアは、リソースの冗長性と不均衡の問題に対処するために再設計され、TSMCの28nm製造プロセスが採用されて消費電力が削減され、安定性が向上し、量産コストが削減され、CPUのメイン周波数がZXAの1.6GからZXCの2Gに増加しました。

さらに、 Zhaoxin は FSB インターフェイスも再設計し、FSB 周波数が 1066MHz から 1333MHz に増加しました。メモリアクセスユニットを再設計し、新しい L1/L2 メモリアクセス制御ユニットを設計し、メモリアクセスパフォーマンスを最適化しました。

これらの変更が最も直接的に現れるのはパフォーマンスです。関連部門が実施した SPEC2006 テストによると、Ubuntu 14.04 オペレーティング システムと ICC コンパイラを使用したメイン周波数 2.16G (Turbo) の ZXC の結果は次のとおりです。

スペクチント 2006:17

2006年 スペシエント率：50

スペックfp 2006:18.2

スペックレート2006：36.3

ZXA と比較して、ZXC はシングルスレッド固定小数点パフォーマンスが約 54% 向上し、マルチスレッドパフォーマンスが約 147% 向上しました。浮動小数点性能に関しては、ZXC はシングルスレッド性能が約 50%、マルチスレッド性能が約 50% 向上しました。

Ubuntu 14.04 オペレーティング システムと ICC コンパイラの場合、Specint 2006:17 の結果は次のようになります。 Specfp 2006:18.2 は Intel のものに大きく遅れをとっていますが、ZXC は ZXA に比べて大きな進歩を遂げています。

ZXDのパフォーマンスがさらに向上し、ZXCの最大の欠点を補う

前述のように、ZXC は ZXA と比較して、シングルスレッド固定小数点パフォーマンスが約 54%、マルチスレッドパフォーマンスが約 147% 向上しました。浮動小数点性能に関しては、ZXC は ZXA と比較してシングルスレッド性能が約 50%、マルチスレッド性能が約 50% 向上しました。

しかし、ZXC にも独自の欠点があります。それは、フロントエンド バスです。画像、オーディオ、ビデオ、ゲーム、FPGA 合成、科学アプリケーションなどのアプリケーションでは、通常、大規模な作業セットのデータの小さな部分で操作されるため、フロントエンド バスが大きなパフォーマンスのボトルネックになります。

ZXC は、VIA のオリジナルのフロントサイド バス (VIA V4 バス) の設計を継承しています。フロントサイド バス (FSB) は、CPU とノース ブリッジ チップを接続する AMD の EV6 に似た、初期の Intel チップのコンピュータ通信インターフェイスです。メモリ コントローラは通常、ノース ブリッジに統合されていますが、ZXC ではメモリ コントローラをプロセッサに統合せず、ブリッジ チップに統合しました。その結果、STREAM テストの結果はあまり良くありません。

STREAM 5.10 テストの結果によると、シングルスレッドの結果は次のとおりです。

コピー：7685.0 MB/秒

スケール: 7446.4 MB/秒

追加: 8129.5 MB/秒

トライアド: 7981.7 MB/秒

4 スレッドのテスト結果は次のとおりです。

コピー：7426.3 MB/秒

スケール: 7504.0 MB/秒

追加: 7656.8MB/秒

トライアド: 7787.7 MB/秒

このことから、ZXC の STREAM テスト結果は比較的平均的であり、ZXA と比較すると改善は比較的限られていることがわかります。

ZXD の最も明らかな改善点は、より優れた DDR4 メモリ コントローラーへの置き換えです。 DDR4メモリコントローラを統合した国内初のデスクトップCPUです。さらに、ZXD はメモリ コントローラをチップに統合しました。 ZXC の DDR3 メモリ コントローラと比較すると、ZXD は DDR4 メモリ コントローラを使用し、ZXC のようにメモリ コントローラをブリッジ チップに統合するのではなく、メモリ コントローラをチップに統合します。この変更により、CPU の全体的なパフォーマンスがある程度向上しました。

さらに、ZXD では FSB バスが Intel の DMI に似たインターフェースに置き換えられた可能性があります。これら 2 つの要素の組み合わせにより、ZXC の欠点が解消されます。最も典型的な証拠は、STREAM テストのスコアが大幅に向上したことです。関連部門が実施したテストによると、STREAM 5.10 テストのシングルスレッド スコアは次のとおりです。

コピー: 10942.4 MB/秒

スケール: 10371.4 MB/秒

追加: 10603.1 MB/秒

トライアド: 9850.1MB/秒

マルチスレッドの結果は次のとおりです。

コピー: 12666.1 MB/秒

スケール: 13060.3 MB/秒

追加: 11270.2MB/秒

トライアド: 11302.6MB/秒

テスト結果から、ZXD の SRTEAM テスト結果は ZXC に比べて大幅に改善され、過去の欠点を補っていることがわかります。また、DDR4 メモリ コントローラを更新することで、大手メモリ メーカーによる DDR3 メモリ スティックの生産中止の問題にも効果的に対処できます。

メモリ コントローラの改良に加えて、ZXD では X86 命令バッファが追加され、より正確なループ バッファ機能が提供され、パイプライン全体のフロント エンドとバックエンドの最適化によってパイプライン ステージ数が大幅に削減され、分岐予測の失敗によるパフォーマンスの低下が効果的に軽減されています。一連の改良により、ZXC と比較した ZXD のパフォーマンス向上に直接反映されています。関連ユニットのデータによると、Ubuntu 14.04オペレーティングシステム、32GB DDR4メモリ、Intel 530シリーズ120GB SSDハードディスク、ICCコンパイラ、ZXDターボ周波数2.2Gを使用した場合、SPEC2006テスト結果は次のとおりです。

スペクチント 2006: 20.4

2006年 特定率：63.3

スペックfp 2006:23

スペックレート2006：47.6

ZXD のパフォーマンスは依然として Intel や AMD に大きく遅れをとっていますが、CPU 単体のパフォーマンスで見ると、ZXD は Intel の主流クアッドコア CPU の約 30% ～ 40% です。また、Zhaoxin による CPU アーキテクチャへの変更はまだ比較的限られていることも指摘しておく必要があります。これまで行われた変更は完全なオーバーホールではありません。たとえば、AMD が「パイルドライバー」から Zen にアップグレードして飛躍したのと同じような成果は得られていません。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。