与以往的兆芯处理器相比，开先KX-6000系列x86处理器最大的进步就是采用了先进的16nm生产工艺。更先进的生产工艺不仅带来更小的晶体管面积，也预示着晶体管间电阻的降低，处理器工作电压、电流更低，从而使驱动它们所需要的功率、产生的热量也大幅减少，可以达到更高的工作频率，并最终在开先KX-6000系列x86处理器上实现了3.0GHz的工作频率，基本跟上了国外产品的步伐。

更值得一提的是，基于“五道口”架构的开先KX-5000系列处理器在架构上实现了与北桥的完全融合，使得其缓存数据的一致性直接在处理器内部就可以完成。这也就意味着处理器之间的交互不用再通过北桥，而是使用片内高速点对点直连网络互联，降低了延迟并提高了带宽，为将来更多核心的互联提供了基础（有点类似AMD处理器的ZEN架构）。

首先从六项性能测试来看，相对Core i5-7400处理器，兆芯开先KX-U6880处理器在性能上显然有明显的优势—它不仅在《鲁大师》处理器基准性能测试中较Core i5-7400领先约12.5%，在实际的应用性计算中也拥有明显的优势。如在7-Zip压缩与解压缩性能测试上，兆芯开先KX-U6880处理器的速度比Core i5-7400快了7.7%，在使用相同4K片源将其转码为1080p H.264视频时，兆芯开先KX-U6880的转码时间比Core i5-7400少用了多达13秒。

仅仅只用几年时间，兆芯就实现了在x86处理器技术上的大幅追赶。

而从新一代兆芯开先KX-U6880处理器初露头角的表现来看，毫无疑问是令人满意的。从2015年还是采用传统南北桥架构的ZX-C系列处理器，到现在可以匹敌Core i5-7400第七代酷睿、融合各类I/O功能、支持DDR4内存的兆芯开先KX-U6880处理器，，我们仅仅用了几年就大幅缩短了在x86处理器上的技术差距。

兆芯处理器的发展之路：从南北桥架构到开先KX-5000系列

自2014年首次推出基于x86架构的ZX-A双核处理器后，兆芯接下来就完成了代号“张江”、4～8核心处理器ZX-C、ZX-C+处理器的设计与量产，并推向了市场，得到了厂商与政府部门的采用。ZX-C与ZX-C+两类处理器均基于28nm CMOS工艺打造，主频最高2.0GHz，兼容x86指令集，支持CPU虚拟化技术，ZX-C+处理器还支持SM3和SM4高速国密算法指令。

采用兆芯开先KX-U6880处理器的整机系统，打开侧面板后，可以看到主板上没有芯片组，显得相当“空旷”。

当然从技术上看，ZX-C、ZX-C+同国外产品还有比较明显的差距：整个平台还采用的是较为早期的南北桥架构设计，处理器只是一个单纯的计算核心，需要通过北桥、前端总线与显卡、内存进行通信，同时缓存的同步也需要先将数据传输到北桥。所以系统传输数据的能力不仅会被前端总线狭小的带宽所限制，访问延迟也大为增加。

毫无疑问，展会上有实力的企业可以说数不胜数，但在刚刚结束的第20届中国国际工业博览会上，一款国产x86处理器却杀出重围，获得了工博会的最高奖项—金奖。我们知道，x86处理器领域的市场、技术长期被国外的企业垄断，那么这款处理器到底有何实力，能够击败众多竞争对手，获得整个行业的认同呢？接下来就让《微型计算机》来为您揭开这颗处理器的神秘面纱。

借助16nm生产工艺，开先KX-6000系列x86处理器不仅集成了内存控制器、PCIe 3.0控制器、DirectX 11显示核心，还整合了USB、SATA控制器、HD AUDIO音频芯片、视频编解码器、HDMI/DP视频输出模块,无需主板芯片组，是一个真正意义上的单芯片解决方案。

首先可以看到这台主机的主板就与其他主板明显不同——尽管它提供了PCIe、PCI、M.2插槽，但主板上却显得非常“空旷”，主板上没有芯片组，同样也就没有与之匹配的散热模块，这也就证明这些扩展接口均是由兆芯开先KX-U6880处理器所提供。第二点目前兆芯开先KX-U6880处理器采用的是BGA封装，处理器上只安装了一个非常简易的铝制风冷散热器，这显示出处理器的发热量并不高。

也就是说，根本无需主板芯片组，只要一颗处理器就可提供一台电脑主要需要的各类接口、功能。这一步可以说已经走在了英特尔、AMD两大国外处理器厂商的前面，毕竟现在绝大部分英特尔、AMD桌面级处理器都不具备I/O功能，电脑还必须搭配主板芯片组才能正常工作。

16nm降临 3.0GHz+高融合度打造更强中国芯

兆芯也设计了配套的ZX-200 IO扩展芯片，可以提供多个PCIe、USB、SATA、M.2接口，既可作成主板上的芯片组，也可单独设计成独立扩展卡，插在普通主板上，为用户提供更多的接口。

从1999年开始举办的上海工业博览会，在2007年正式更名为中国国际工业博览会，展会发展至今20年，不仅一直倍受全球各类顶尖企业的关注，而且还由国务院批准成为了唯一具有评奖功能的工业类展会。中国国际工业博览会已经成为企业公认的向潜在客户展示各类产品，体现企业最高实力的盛会。

接下来我们还通过完美解码播放器，体验了兆芯开先KX-U6880处理器的视频播放能力。而从测试结果来看，目前这款工程版产品已经具备非常不错的硬解能力，不管是播放VC1还是x264编码的影片，不管码率有多高，兆芯开先KX-U6880处理器都可以硬解播放这些影片，即便码率已经达到70Mb/s以上，其CPU占用率也只有2%～5%。

进步神速 正式版更值得期待

具体规格方面，开先KX-6000系列x86处理器提供了16条PCIe 3.0通道，两个SATA 3.0接口、2个USB 3.1 GEN1与4个USB 2.0接口，已经可以保证电脑连接各类扩展设备。当然如果用户需要更强大的扩展能力，也可考虑搭配兆芯ZX-200 IO扩展芯片，该芯片可以提供额外的PCIe通道、USB 3.1 GEN2接口，以及SATA 3.0、M.2等多个接口。

兆芯开先KX-U6880处理器实际产品展示

但值得称赞的是，兆芯并没有因为这种种的困难而放弃，毕竟从国家的角度来看，有些事情我们不能因为短期内不能产生巨大的效益就不做，如果有一天国外厂商对x86处理器的出口也设立种种刁难条款，如果贸易战波及IT硬件领域，x86处理器价格大幅上涨（实际上近期已经发生，英特尔x86处理器价格猛涨的情况），更关键的是我们如何保证在涉密单位，乃至整个国内企业的电脑中尽量杜绝可能存在的后门、提升安全性，那么发展自己的x86处理器就是最佳的选择。

接下来作为中国最具影响力的大众IT硬件媒体，《微型计算机》有幸独家获得了对兆芯开先KX-U6880处理器测试的机会，我们在现场将它的性能与Core i5-7400进行了对比。由于时间有限我们仅进行了部分测试与体验。

在利用内置显示核心播放高码率视频时，借助硬件解码功能，处理器的占用率很低。

由于开先KX-U6880处理器目前还处于工程测试阶段，并未上市，因此上海兆芯集成电路有限公司只展示了一台样机，我们暂时还无法见到处理器的真身，不过从这台样机内部的构成，我们已经可以基本证实兆芯开先KX-U6880处理器的一些主要特性。

同时主板上的处理器供电电路也显得非常简单，可以隐约看见散热器下大概有三颗贴片电感，外部有几颗一体式封装的MOSFET，以及几颗三洋SEPC固态电容，总之其处理器供电电路远比一般普通主板简洁，也凸显出尽管目前兆芯还未公开开先KX-U6880处理器的TDP，但它的功耗肯定不会太高，所以对主板供电不会带来太大的压力，设计比较简单。

最后我们还在AIDA64系统稳定性测试里同时开启处理器、FPU、CACHE烤机测试，测试采用兆芯开先KX-U6880处理器的平台在最高负载下的功耗。测试表明，在处理器待机状态下，整个平台（不包括显示器）的功耗在44W左右，处理器满载后，平台最大功耗在105W左右，从而可推算出尽管频率提升到3.0GHz，但开先KX-U6880处理器的TDP很可能仍保持在65W，16nm生产工艺带来的优势得以显现。

同时开先KX-5000系列处理器在内部整合了PCIe控制器、DDR4内存控制器，也使得它成为国产处理器中首款可以支持DDR4内存的产品。处理器可通过内部的高带宽直连总线访问内存、显卡。其中内存访问带宽提升了1～2倍，能够有效地发挥出DDR4内存的优势，对于处理器多核及多线程应用有显著的提升。

不过相对于国外产品，开先KX-5000系列处理器仍然存在不足，首要问题就是它仍采用较老的28nm工艺生产，因此这款处理器的工作频率与ZX-C、ZX-C+系列处理器类似，最高频率只能达到2.0GHz，与国外产品相比有明显差距。其次也是由于工艺的影响，它的融合度并不高，仅仅只整合了原主板北桥功能部分，内部并没有集成如USB控制器、SATA控制器这些南桥功能模块，所以就电脑平台而言，它仍然需要搭配兆芯的ZX-200 IO扩展芯片才能正常使用。

匹敌Core i5-7400，兆芯开先KX-U6880处理器性能实测

稍有落后的是，可能因为是工程版处理器的原因，在CINEBENCH R11.5处理器渲染性能测试中，兆芯开先KX-U6880的渲染速度还稍有落后，不过幅度不大，只有不到6%。

高速国密算法指令是由兆芯自主研发的一套算法指令集，不仅能大幅提升SM3和SM4两种国密算法的运算速度，还让密码学相关应用的开发以及部署和推广更为方便，这是市面上其他国外x86处理器所不具备的。