Процессоры Zhaoxin: китайский ответ x86
Содержание:
- Введение
- Архитектура X86 и лицензирование ISA
- Серверные процессоры Zhaoxin KH-40000
- Десктопные процессоры Zhaoxin KX-7000
- Встраиваемый процессор KX-6000G
- Поддерживаемые операционные системы
- Конкурентоспособность
- Устройства на базе Zhaoxin
- Сервер SuperCloud R3210 Z11 на базе Zhaoxin KH-40000
- ПК Lenovo Kaitian P90z G1t на базе KX-7000
- Материнская плата MBX-Z60A на базе KX-6640MA
- Выводы
Введение
Удивительно, но внутри китайского рынка микропроцессоров можно найти решения, представленные на всех популярных архитектурах CPU. Мы уже рассмотрели чипы на базе ARM от Kunpeng и CPU на базе уникальной архитектуры LoongArch LA464 от Loongson, а сегодня на повестке дня — процессоры компании Zhaoxin с архитектурой x86. В этой статье мы расскажем вам, что из себя представляют процессоры этого производителя, в чем их особенности, какие решения представлены на рынке и могут ли эти чипы конкурировать с аналогами.
Архитектура X86 и лицензирование ISA
Несмотря на то, что Китай является одной из ведущих технологических держав, индустрия создания микропроцессоров в стране до сих пор отстает от западных конкурентов, в частности, в стране долгое время не было собственных чипов на архитектуре x86, под которую написано множество современных программ и операционных систем. У Китая уже были свои разработки в области центральных процессоров, однако, все они были построены на базе сокращенного набора команд RISC, ввиду чего их функционал был не так широк, как у x86 чипов со сложным набором инструкций CISC. Прорыв случился в 1995 году, когда появилась архитектура CN x86, разработанная китайской компанией Centaur Technology, которая впоследствии перешла под контроль тайваньской компании VIA Technologies. В те годы VIA являлась одним из гигантов полупроводниковой индустрии и изготавливала популярные чипсеты для процессоров Intel и AMD, а также выпускала собственные CPU, такие как VIA C3 и VIA C7.
Чипсет VIA VT8237R для процессоров Intel Pentium 4. Источник: .
Ввиду увеличения конкуренции на рынке CPU, процветание VIA постепенно сходило на нет и к моменту начала 10-х годов компания фактически была на грани банкротства и последней попыткой восстановления стало создание совместного предприятия с правительством города Шанхай в 2013 году — так началась история компании Zhaoxin. В наследство от VIA, Zhaoxin получила целый ряд различных патентов, вроде наработок в области создания встроенной графики, технологии создания северных и южных мостов, а также архитектуры ядер процессоров VIA Isaiah, которая впоследствии будет использоваться в дебютных продуктах Zhaoxin. Так первым решением Zhaoxin стал процессор ZX-A, который на деле являлся перемаркированным VIA NANO X2. Эти чипы, разработка которых была заброшена компанией VIA в 2011 году, имели 40-нм техпроцесс, 2 ядра с частотой 1,6 ГГц и L2 кэш. Такой легкий и быстрый старт позволил компании опробовать возможности технологий VIA, а также стал фактором роста, благодаря чему в дальнейшем Zhaoxin начала производить решения на базе не только унаследованных патентов, но и собственных разработок.
Дебютные процессоры Zhaoxin, включая модели ZX-A, ZX-B и ZX-C с которых началась история китайского чипмейкера. Источник: .
На сегодняшний день компания Zhaoxin выпускает целый ряд линеек процессоров и продолжает производить свои чипы, хоть и с переменным успехом. На фоне некоторых других китайских производителей CPU, решения Zhaoxin вполне можно назвать прорывными, так как компании удалось сделать свои аналоги таких технологий, как Turbo Boost, виртуализацию VT-d, а также функционал Secure Boot.
Zhaoxin также выбрала весьма интересные сокеты для своих серверных чипов KH-40000 и десктопных процессоров KX-7000 — первые интегрируются в сокет LGA 4677, а вторые поддерживают сокет LGA 1700, либо могут впиваться в материнскую плату. Использование сокетов присущих для процессоров Intel обуславливается двумя факторами. Во-первых, эти 2 типа сокета являются очень распространенными как на территории Китая, так и за пределами страны, поэтому компаниям не придется разрабатывать собственные сокеты для интеграции чипов. Во-вторых, в Китае базируется очень много компаний, например, CoolServer, которые производят системы охлаждения CPU на сокетах LGA 4677 и LGA 1700, ввиду чего процессоры Zhaoxin поддерживают установку широкого ассортимента радиаторов, уже представленных на рынке. Эти факторы позволяют Zhaoxin удешевить стоимость серверных платформ на базе их чипов, вложив сохраненный капитал в создание новых, перспективных технологий.
Процессоры Zhaoxin широко используются в государственных и коммерческих инфраструктурах с целью уменьшить зависимость страны от иностранных микропроцессорных технологий. Китайское правительство активно финансирует разработчиков полупроводниковых технологий, в частности, по одной из государственных программ страна выделила не менее 29 млрд долларов на развитие своей базы интеллектуальной собственности в области полупроводниковых технологий. Часть этих средств также получила компания Zhaoxin, поэтому в ближайшие годы не идет речи о том, что Zhaoxin уйдет с рынка разработки CPU, что подтверждается выходом чипов, о которых мы подробно поговорим ниже.
Процессоры Zhaoxin на архитектуре x86-совместимой архитектуре Yongfeng. Источник: .
Серверные процессоры Zhaoxin KH-40000
Zhaoxin KH-40000 (2022 года выпуска) — это серия серверных процессоров на базе собственной x86-совместимой архитектуры Yongfeng, построенные на 16-нм техпроцессе, поддерживающие память DDR4 и стандарт PCIe 3.0. Эти чипы поддерживают интеграцию в двухпроцессорные системы и используют современные расширенные наборы инструкций для x86 чипов SSE4.2, AVX, AVX2. Также в Zhaoxin KH-40000 интегрированы китайские национальные алгоритмы криптографического шифрования, такие как SM2, SM3, SM4, благодаря чему эти чипы можно применять в китайских государственных инфраструктурах с повышенными требованиями к безопасности. Помимо этого, процессор KH-40000 может иметь вплоть до 64 МБ кэш-памяти L3. По первоначальной задумке Zhaoxin, чипы Zhaoxin KH-40000 должны были выйти с поддержкой памяти DDR5, стандартом PCIe 4 и 7-нм техпроцессом. Однако, планам компании не суждено было сбыться ввиду обострения пандемии COVID-19 и ужесточения санкций США в отношении китайских разработчиков CPU, в результате чего реализацию задумки отложили на неопределенный срок.
Передовой серверный процессор KH-40000. Источник: .
Характеристики Zhaoxin KH-40000
В данный момент представлены 3 версии процессоров Zhaoxin KH-40000 — 32-х, 16-ти и 12-ти ядерные модели:
|
Характеристика |
KH-40000/32 |
KH-40000/16 |
KH-40000/12 |
|
Техпроцесс |
16-нм TSMC |
16-нм TSMC |
16-нм TSMC |
|
Архитектура |
Yongfeng |
Yongfeng |
Yongfeng |
|
Сокет |
LGA 4677 |
LGA 2066 |
LGA 2066 |
|
Кол-во ядер |
32 ядра / 32 потока |
16 ядер / 16 потоков |
12 ядер / 12 потоков |
|
Тактовая частота |
2.0 — 2.7 Ггц |
2.0 — 2.7 Ггц |
2.0 — 2.7 Ггц |
|
Контроллер памяти |
8-ми канальный DDR4-3200 |
4-х канальный DDR4-3200 |
4-х канальный DDR4-3200 |
|
Объем памяти |
2 ТБ ECC REG |
1 ТБ ECC REG |
1 ТБ ECC REG |
|
Пропускная способность памяти |
200 Гбайт/с |
100 Гбайт/с |
100 Гбайт/с |
Помимо вышеперечисленных характеристик, процессор KH-40000/32 поддерживает 128 линий PCIe 3.0, а младшие модели имеют лишь 64 линии PCIe 3.0. Характеристики TDP не были учтены, так как Zhaoxin не поделились этой информацией на своем сайте.
32-х ядерная модель процессора KH-40000. Источник: .
Десктопные процессоры Zhaoxin KX-7000
Zhaoxin KX-7000 (2024 года выпуска) — это десктопный 8-ми ядерный процессор на базе архитектуры x86 Century Avenue с 16-нм техпроцессом, ориентированный на интеграцию в ПК потребительского и коммерческого сегмента рынка. Zhaoxin заявляет, что производительность этих чипов вдвое превышает производительность прошлого поколения десктопных процессоров KX-6000. Несмотря на то, что Zhaoxin не смогла реализовать планы на DDR5 и PCIe 4.0 в своих передовых серверных чипах, эти технологии были задействованы в более поздних чипах KX-7000, вышедших 2-мя годами позже, однако, техпроцесс остался неизменным, что связано с политикой TSMC в отношении китайских компаний. Отличительной особенностью этих чипов является наличие встроенного графического чипа ZX-C1190, который поддерживает аппаратное кодирование и декодирование H.265/H.264 до 4K. За безопасность чипов Zhaoxin KX-7000 отвечают китайские национальные стандарты аппаратного ускорения шифрования SM2, SM3 и SM4, а для большей функциональности были интегрированы расширенные наборы инструкций SSE4.2, AVX, AVX2. Кэш процессора достигает 32 МБ L3, что весьма неплохо для десктопного 8-ми ядерного решения.
Десктопный процессор KX-7000 и Intel Core i9 13900k полностью идентичны друг другу, ввиду чего оба чипа поддерживают сокет LGA 1700, однако, они не поддерживают обратную совместимость материнских плат. Источник: .
Характеристики Zhaoxin KX-7000
|
Характеристика |
KX-7000 |
|
Архитектура |
x86 Century Avenue |
|
Техпроцесс |
16-нм TSMC |
|
Сокет |
BGA / LGA 1700 |
|
Кол-во ядер |
8 ядер / 8 потоков |
|
Тактовая частота |
3.2 — 3.7 ГГц |
|
Контроллер памяти |
2-х канальный DDR4-3200 / DDR5-4800 |
|
Объем памяти |
128 ГБ (без ECC REG) |
|
Пропускная способность памяти |
76 Гбайт/с |
|
TDP |
95 Вт |
Встраиваемый процессор KX-6000G
Вместе с выходом серверных процессоров KH-40000 в 2022 году, Zhaoxin также выпустила 4-х ядерный, энергоэффективный SoC-чип KX-6000G на архитектуре Lujiazui со встроенным графическим процессором с ядрами ZX C1080, который поддерживает популярные графические API, такие как DirectX12, OpenCL 1.2 и OpenGL 4.6, а также набор видеовыходов DP, HDMI, VGA. Кроме того, чип KX-6000G имеет функцию аппаратного ускорения 4K видео, поддерживает алгоритмы шифрования SM2, SM3 и SM4. Примечательно, что для снижения TDP, производитель отказался от использования кэш-памяти L3, что отражается на производительности чипа, однако, это не является критическим фактором для встраиваемых систем. Zhaoxin заявляют, что по сравнению с предыдущим поколением встраиваемых решений, производительность новых CPU выросла в 4 раза, энергоэффективность решения увеличилась на 60%, а также на 50% уменьшилось энергопотребление в режиме ожидания. TDP процессора KX-6000G меняется в зависимости от частоты ядер Zhaoxin KH-40000 и может варьироваться от 15-ти до 35-ти Вт. KX-6000G могут применяться в самых разных устройствах — от планшетов и ноутбуков до тонких клиентов, терминалов и различных встраиваемых устройств. Выход этих процессоров свидетельствует о том, что китайская микропроцессорная индустрия продолжает развиваться и на местном рынке появляются решения, закрывающие потребности всех сегментов рынка.
Материнская плата Avalue EMX-KX60G SoC-чипов Zhaoxin KX-6000G. Источник: .
Характеристики KX-6000G
|
Характеристика |
KX-6000G |
|
Архитектура |
Lujiazui |
|
Техпроцесс |
16-нм TSMC |
|
Сокет |
BGA |
|
Кол-во ядер |
4 ядра / 4 потока |
|
Тактовая частота |
2.0 — 3.5 Ггц |
|
Контроллер памяти |
2-х канальный DDR4-3200 (без ECC REG) |
|
Объем памяти |
128 ГБ |
|
Пропускная способность памяти |
50 Гбайт/с |
|
TDP |
до 35 Вт |
Поддерживаемые операционные системы
Поскольку процессоры компании Zhaoxin имеют архитектуру на базе x86, они совместимы с большинством популярных операционных систем, вроде Windows и различных дистрибутивов Linux. Однако, в целях снижения зависимости Китая от западных технологических решений, для чипов Zhaoxin была введена специальная операционная система от китайских разработчиков Tongxin Software — Unity OS (UOS). базируется на дистрибутиве (Hiweed Linux), который разработан на базе международного дистрибутива Debian.
Интерфейс операционной системы Unity OS. Источник: .
Unity OS имеет практически такой же интерфейс, что и у операционной системы Windows 11 — такой интерфейс достался UOS в наследство от дистрибутива Deepin. Предустановленный набор приложений в Unity OS может варьироваться в зависимости от выбранной версии, но все они имеют базовый набор программ, характерный для всех ОС. Из интересного можно выделить редактор кода для Python, а также интегрированный чат-бот с искусственным интеллектом, который, к сожалению, распознает только китайские иероглифы. В качестве пакетного менеджера используется программа Linglong, разработанная UnionTech. Поскольку UOS в первую очередь была разработана для нужд правительства КНР, эта операционная система имеет различные системы защиты, например, функцию управления доступом на основе ролей, встроенные механизмы шифрования данных, интегрированные инструменты отслеживания трафика и выполняемых операций.
Запуск операционной системы Windows 10 на китайском ноутбуке с процессорами Zhaoxin KX-6640MA. Источник: .
Конкурентоспособность
Производительность чипов Zhaoxin нельзя назвать эталонной для международного рынка микропроцессоров, однако, для китайского сегмента рынка они весьма неплохи и способствуют развитию индустрии создания CPU на базе x86 в КНР. К примеру, результаты теста SPEC CPU2006 говорят о том, что серверный чип KH-40000 лишь немного уступает устаревшим чипам AMD EPYC 7601 на архитектуре Zen первого поколения, которые вышли в 2017-ом году, а в некоторых параметрах идет на равных или даже обходит их, демонстрируя большую производительность, но только в рамках производительности на ядро.
Сравнение производительности процессоров AMD EPYC 7601 с чипами KH-40000/16. Источник: .
Специалисты японского IT-журнала PC Watch также провели сравнение десктопных чипов Zhaoxin KX-7000 2024 года выпуска с процессорами Intel Core i3-8100 2017 года выпуска и Ryzen 5 5600G 2021 года выпуска. Несмотря на то, что эти процессоры вышли в совершенно разные годы, все они ориентированы под использование в офисных и домашних ПК, за счет чего их можно более рационально сравнить с производительностью процессоров KX-7000.
Вот какие результаты показали тесты чипов KX-7000, Intel Core i3-8100 и Ryzen 5 5600G:
|
Бенчмарк |
KX-7000 8 ядер / 8 потоков |
Core i3-8100 4 ядра / 8 потоков |
Ryzen 5 5600G 6 ядер/ 12 потоков |
|
CPU-Z / ST |
335,9 |
422,2 |
615,3 |
|
CPU-Z / MT |
2517,2 |
1618,4 |
4790,5 |
|
Cinebench R23 / MT |
3 595 |
3 585 |
10 387 |
|
3DMark / Time Spy |
42 |
469 |
1 440 |
|
Потребление энергии в CB R23 |
112 Вт |
64 Вт |
102 Вт |
Как видно из таблицы, в тесте однопоточном тесте CPU-Z чип KX-7000 набрал 335,9 баллов, что значительно ниже, чем у Intel Core i3-8100 (422,2) и AMD Ryzen 5 5600G (615,3) — отставание составляет примерно 30% от чипа Intel и 50% от чипа AMD. Поскольку китайский процессор имеет 8 физических ядер, в многопоточном тесте CPU-Z он значительно обгоняет Intel Core i3-8100 с 4-мя ядрами несмотря на наличие многопоточности, однако, 12-ти поточный Ryzen 5 5600G однозначно превосходит KX-7000, демонстрируя 4790,5 баллов к 2517,2 баллам (разница в 1,5 раза). Из этого следует вывод, что KX-7000 может показать неплохую производительность в рабочих нагрузках, которые задействуют все ядра процессора, однако, он сильно отстает в приложениях, требующих высокой производительности на одно ядро.
В многоядерном тесте Cinebench R23 процессор KX-7000 набрал 3595 баллов, поэтому он идет на равных с Core i3-8100 (3585 баллов), но в 3 раза уступает гораздо более технологически совершенному Ryzen 5 5600G (10 387 баллов). При этом, энергопотребление KX-7000 примерно 2 раза превышает TDP Core i3-8100, выравниваясь с уровнем TDP чипа Ryzen 5 5600G. Это свидетельствует о том, что аппаратный дизайн процессора KX-7000 имеет серьезные недостатки и Zhaoxin еще предстоит поработать над совершенствованием техпроцесса, чтобы хотя бы выровняться с чипом Ryzen 5 5600G, от которого KX-7000 значительно отстает.
В тесте встроенной графики 3DMark Time Spy при запуске DirectX 12 KX-7000 показал критическое отставание в 10 раз от чипа Core i3-8100, которые сами по себе имеют посредственное графическое ядро Intel UHD Graphics 630, и 35-ти кратное отставание от Ryzen 5 5600G с гораздо более производительной встроенной графикой Vega. Из этого можно следует вывод, что китайские чипы имеют критически слабое графическое ядро, и инженерам компании еще предстоит серьезно переработать свою графическую архитектуру, так как в этом направлении чипы KX-7000 демонстрируют внушительное отставание.
Устройства на базе Zhaoxin
Ниже мы подробно опишем 3 устройства на базе процессоров Zhaoxin:
Сервер SuperCloud R3210 Z11 на базе Zhaoxin KH-40000
SuperCloud R3210 Z11 — это двухсокетный сервер на базе передовых 32-х ядерных процессоров Zhaoxin KH-40000, полностью произведенный в Китае (по заявлению компании SuperCloud). Это устройство появилось в результате сотрудничества Zhaoxin и компании SuperCloud (китайское подразделение компании SuperMicro) и применяется в корпоративных и государственных инфраструктурах КНР. SuperCloud R3210 Z11 поставляется с предустановленной операционной системой Unity OS, что позволяет интегрировать серверы в критически важные дата-центры Китая ввиду ее повышенных показателей безопасности. Чтобы улучшить производительность серверов в задачах с параллельными вычислениями, SuperCloud RS3210 Z11 поддерживают интеграцию видеокарт от китайского производителя Moore Threads. Сервер SuperCloud R3210 Z11 имеет следующие характеристики:
- Кол-во процессоров — 2x KH-40000/32;
- Слоты памяти — 32 слота DDR4;
- Максимальный объем памяти — до 4-х ТБ ECC REG;
- Стандарт интерфейса — PCIe 3.0;
- Кол-во слотов PCIe — 6;
- Источники питания — 2x 1600 Вт.
Сервер SuperCloud R3210 Z11 на базе процессоров KH-40000. Источник: .
ПК Lenovo Kaitian P90z G1t на базе KX-7000
Lenovo Kaitian P90z G1t — это передовой персональный компьютер от компании Lenovo на базе десктопных процессоров KX-7000, оснащенный встроенным ИИ-помощником Xiaotian Intelligence. Lenovo Kaitian P90z G1t имеет компактный корпус и емкий твердотельный накопитель на 512 ГБ с возможностью установки дополнительных HDD и SSD, модулей Wi-Fi и Bluetooth. Также в стандартной комплектации компьютер имеет 16 ГБ оперативной памяти и поддерживает возможность расширения объема памяти до 128 ГБ.
ПК с ИИ-помощником Lenovo Kaitian P90z G1t на базе процессоров KX-7000. Источник: .
Материнская плата MBX-Z60A на базе KX-6640MA
MBX-Z60A — это материнская плата для ПК на базе 4-х ядерных процессоров KX-6640MA от российско-китайского производителя электроники Dannie. Эта материнская плата имеет форм-фактор micro-ATX, 2 слота памяти DDR4 с частотой до 3200 МГц, 2 слота расширения PCIe x16, набор видеовыходов VGA, HDMI и DisplayPort. Эти материнские платы нацелены на импортозамещение западных вычислительных решений и они будут использоваться как в корпоративных, так и государственных инфраструктурах. Интересно, что материнские платы отечественного отделения компании Dannie производятся в РФ на технологических мощностях фабрики СМТ и сборочной линии Электростали.
Материнская плата MBX-Z60A с интегрированным процессором KX-6640MA. Источник: .
Выводы
Несмотря на обилие различных производителей центральных процессоров в Китае, стране критически важно иметь отечественного производителя x86, которым и является компания Zhaoxin. Конечно, на китайском рынке представлены и другие x86 решения, например, процессоры компании Hygon, которые гораздо более производительнее чипов Zhaoxin. Однако, Hygon производят свои процессоры на базе x86 архитектуры от AMD, поэтому они могут иметь различные уязвимости, которые могут нанести серьезный ущерб сетевым инфраструктурам КНР. Именно поэтому Zhaoxin продолжает получать финансирование от Китая и создает свои серверные, десктопные и встраиваемые решения, двигающие местную индустрию создания микропроцессоров на собственной архитектуре x86 вперед. Если вы хотите опробовать все преимущества решений Zhaoxin в своих сетевых инфраструктурах, то компания ServerFlow может оформить доставку этих чипов из Китая и предоставить их вам по справедливому ценнику.
