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winniewei 提交于 周二, 10/08/2019
释放8核心的威力,兆芯KX-5000系列通用处理器整机独家首测

为了提升数据安全性,提高计算机明仕亚洲优惠代码水平,走出一条独立自主的发展道路,我国一直在对高性能通用计算机架构进行深入研发。我们不仅推出了中科方德、中标麒麟、普华等国产自主可控操作系统,在2014年,兆芯还首次发布了支持国产操作系统、兼容x86架构的ZX-A双核处理器。

此后,兆芯不仅完成了代号“张江”的4~8核心处理器ZX-C和ZX-C+的设计与量产,更进一步推出了整合DDR4内存控制器与PCIe控制器,采用SoC设计的开先KX-5000系列、开先KX-6000系列等多款自主研发的通用处理器。

那么兆芯通用处理器能给我们带来怎样的体验,是否能满足用户的需求呢?为了验证产品的实力,兆芯特地向《微型计算机》评测室发来了两款采用兆芯开先KX-5000系列处理器的国产整机,接下来就让我们通过实际测试来得出答案吧。

1 从南北桥架构到开先KX-5000系列

在之前的ZX-A、ZX-C、ZX-C+兆芯处理器平台上,它们采用的还是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。因此兆芯再接再厉,特别推出了采用SoC(System-on-Chip)设计、核心架构名为“WuDaoKou”、代号ZX-D的新一代开先KX-5000系列通用处理器。

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▲开先KX-5000系列处理器采用的“WuDaoKou”架构示意图,与AMD Zen架构类似,也是每4颗核心组成一个簇,即一个模块,模块之间通过点对点直连网络互联,每个模块中的四颗核心共享4MB二级缓存。

兆芯对开先KX-5000系列处理器内核的微架构进行了重新设计,其中开先KX-5000系列处理器的整数流水线相比ZX-C大幅减少了分支预测失败的开销,同频性能更强,并保持工作频率不变,而核心面积和功耗仅略微增加。此外,CPU内核重新设计了访存单元及发射队列结构,实现了内核缓存访问性能翻倍。末级缓存实现了最新的替换算法,在容量不变的情况下大幅减少了某些程序的缓存缺失率。

同时,开先KX-5000系列处理器缓存的性能与容量均有了很大提升。在开先KX-5000系列的8核心处理器中,每4颗核心共享4MB二级缓存,总计拥有8MB二级缓存。

更重要的是,处理器与北桥的完全融合,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,其架构与AMD的Zen架构非常类似,可以说是“英雄所见略同”。

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,也使得它成为国内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。

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▲兆芯开先KX-5000系列处理器采用BGA封装,直接焊接在主板上,将原北桥部分的内存控制器、PCIe 控制器、集成图形核心全部整合在处理器内部。这款处理器采用28nm工艺生产,工作频率在1.8GHz~2.0GHz。

此外,兆芯也为开先KX-5000系列处理器设计了型号为ZX-200的IO扩展芯片(即类似于英特尔Z370、AMD X370,提供扩展能力与功能模块的主板芯片组),可以提供9条PCIe 2.0通道,11个USB接口,其中包括两个原生的USB3.1接口。

当然最值得提及的是,兆芯开先系列处理器还支持SM3和SM4高速国密算法指令。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、部署和推广更为方便。同时,兆芯开先系列处理器还兼容全系列Windows(包括Windows 10神州网信政府版),以及中科方德、中标麒麟、普华等国产操作系统。

在产品布局上,与英特尔的Core i3、Core i5类似,兆芯此次在开先KX-5000系列上布局了多款产品,定位较低的如KX-5540、KX-5640,其核心频率在1.8GHz~2.0GHz,采用四核心四线程设计;定位较高的产品在数字型号前则有英文U,如KX-U5680、KX-U5580,均采用8核心8线程设计,彼此间的不同主要在工作频率的设定上。此外兆芯还针对服务器、存储领域推出了基于“WuDaoKou”架构的开胜KH-20000系列,与开先KX-5000系列相比,它们支持最高128GB DDR4内存,并支持RDIMM/ECC内存。

2 家用、办公全胜任     联想开天M6200系列台式机

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联想开天M6200系列台式机采用了工作频率为1.8GHz的兆芯开先KX-U5580处理器,并具有较强的整机配置。首先这款台式机采用了兼顾扩展空间与体积的18L小机箱。虽是立式机箱造型,但它采用了短款机身设计,不论是高度还是宽度,只有普通ATX机箱的约2/3,可以有效节约空间,碳素黑与银色的搭配则让这款机箱更具质感。同时这款机箱的顶部还设计了顶部提手,不论是单位还是家庭用户,都能轻松地搬运、移动它。更巧妙的是,这款机箱的前置面板设计了隐藏式前置接口,提供了四个USB与前置音频输入输出接口,再加上DVD刻录机,功能非常全面。

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▲整机I/O背板设计了丰富的扩展与音视频接口

而在显卡方面,除了处理器自己内置的显示核心外,整机还配备了来自AMD的Radeon RX 550显卡,这款显卡拥有512个流处理器,2GB GDDR5显存,默认核心工作频率为1183MHz,显存工作频率为等效7000MHz,具有流畅运行主流网络游戏的能力。同时在存储部分,这款台式机的配置也很不错—它不仅配备了一块容量为1TB,转速达7200转的西数1TB蓝盘,还配备了一块三星 256GB M.2 NVMe SSD,用于安装操作系统或各类软件。

在开天M6200系列台式机上,联想一般为其安装的是基于Linux核心的中科方德桌面操作系统,与中标麒麟操作系统类似,该系统提供了类似Windows,美观、易用的操作界面。不过为了让大家更好地了解兆芯处理器的性能,在此次体验上我们特别换装了Windows 10操作系统。

产品规格

处理器:兆芯开先KX-U5580处理器
显卡:Radeon RX 550显卡+处理器内置显示核心
主板:ZX-200 IOE主板
内存:DDR4 2400 8GB
硬盘:三星 256GB M.2 NVMe SSD+西数1TB蓝盘
尺寸:30.2cm×16.5cm×39.5cm
接口:PS/2+USB 2.0×8+前置3.5mm耳机输出+前置3.5mm麦克风输入+5.1声道音频输出接口+RJ45千兆网络接口+HDMI×2+VGA×2+DP+COM口
裸机重量:6745g

基准性能达到主流电脑水准

由于采用的是Windows系统,所以本次我们也用大家常见的评测软件对处理器性能、整机性能进行了简单的测试。首先从《鲁大师》测试来看,联想开天M6200的整机性能突破了10万分,兆芯开先KX-U5580处理器的《鲁大师》处理器性能也突破了34000分,达到了主流产品的水准。软件对该机的评价是“可以流畅运行一般游戏及播放高清影音”。

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▲联想开天M6200系列台式机的整机性能已经可以满足运行一般游戏、播放高清影音的需求。

同时从CINEBENCH R20 612cb的处理器渲染性能,以及总分为928.3分的CPU-Z多线程性能来看,处理器整体性能虽然与现在的英特尔、AMD产品有一定差距,但整体多核心性能还是达到了较老酷睿i7四核心处理器的水平,如Core i7-4720HQ,其CPU-Z多线程性能在960分左右。当然兆芯开先KX-U5580处理器的核心数量达到了8颗,因此在单线程性能上,它还有一定幅度的提升空间。

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办公、游戏、4K视频 三不误

理论性能的测试是一方面,对于用户来说,最为重要的还是实际体验。从我们的使用来看,借助独立显卡、Windows 10操作系统,联想开天M6200系列台式机可以提供给用户与其他采用国外处理器整机相近的体验效果。首先在网页浏览方面,我们同时开启了包括新浪、腾讯、搜狐、汽车之家、爱奇艺、优酷、bilibili在内的20个大型门户、视频与专业网站网页。

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▲打开20个网页,并同时播放两个在线视频、一个直播视频时的处理器占用率只有20%。

从体验来看,各网页均能很流畅地上下拖动浏览,在线视频、直播视频的播放也没有出现任何卡顿或音画不同步的现象。打开任务管理器可以看到,在如此“重负”下,兆芯开先KX-U5580处理器的占用率只有20%。

同时在视频播放上,联想开天M6200系列台式机也有非常不错的表现。它不仅可以流畅播放常见的1080p视频,更可轻松播放那些码率在100Mbps、200Mbps的高质量4K视频。如在平均码率为101Mbps的少女时代《Oh,4 in 1》4K MV,平均码率为248Mbps的《鸭子飞了》4K视频中,其处理器占用率只有10%~13%,播放各类超清视频完全不在话下。

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▲播放平均码率为248Mbps的《鸭子飞了》4K视频时,兆芯开先KX-U5580处理器的占用率很低。

由于配备了SSD,联想开天M6200系列台式机也能带给用户较好的日常使用体验,从按下电源键到进入Windows操作系统桌面的时间也就在25秒左右。开启各类Word、PPT文件基本都是秒开模式,在PhotoShop中打开一张由5D MARK Ⅲ单反拍摄的2200万像素照片时,只需约2.4秒左右的时间。在进行常见的图片处理工作时,也能提供极快的响应速度。如在对图片加入半径为50的高斯模糊效果,在执行锐度为50的锐化效果时,耗时都在0.1秒以内。

考虑到Windows系统的采用,接下来我们还进行了让人好奇的游戏性能体验—结果显示,采用兆芯开先KX-U5580处理器的联想开天M6200系列台式机在Windows操作系统下,也具有运行主流游戏的能力。首先,在设置为1920×1080全高清分辨率、中高画质的《英雄联盟》游戏中,联想开天M6200系列台式机就能提供较为流畅的运行帧速。

在游戏开始场景中,帧速可以保持在40~50fps左右。在单人打兵、打野的游戏初期阶段,游戏帧速也能维持在30fps以上。当然在后期团战中,由于场景复杂,在一个场景中同时出现的玩家数量的提升,游戏运行时,偶尔还是会有卡顿的现象。总体来看,一局游戏玩下来,其平均帧速基本能够达到30fps,已具可玩性。

而在另一大网红游戏《坦克世界》中,联想开天M6200系列台式机的表现则要更好一些。即便在1920×1080全高清分辨率、高画质设置下,其在游戏中的帧速也基本保持在30fps以上,在不少场景中的帧速更能维持在40fps以上。如当坦克在城市中前进,在与敌方坦克交火的场景中,帧速都稳定在40fps以上。这也给游戏带来了很好的流畅度,整局游戏运行中,我们没有感觉到明显卡顿,游戏平均运行帧速达到了39.1fps。

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▲在全高清分辨率下,联想开天M6200系列台式机可以较为流畅地运行《坦克世界》这类主流3D游戏。

3 小巧的办公用机    秉时biens XES30微型计算机

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这是一台体形非常小巧的电脑,其采用的卧式机箱较一般ATX机箱要小约1/3,主要瞄准那些需要节省办公空间或需要简洁美观的办公场合。内部配置上,这款电脑同样采用了KX-U5580 8核心8线程处理器,工作频率为1.8GHz,配备了8GB DDR4内存,显卡则使用了处理器的内置显示核心。硬盘方面,这款电脑采用了来自希捷的酷鱼系列500GB 7200转台式机械硬盘。

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▲体形虽小,但整机也为用户提供了充足的各类接口。

系统方面,秉时biens XES30选用的是中标麒麟桌面操作系统V7.0。这款操作系统基于Linux核心,专门针对国产处理器设计。从我们的体验来看,这款操作系统的设计界面、风格非常类似于Windows XP,因此对于普通人来说,无需培训就可轻松上手。同时,这款操作系统也配备了金山WPS表格、文字、演示等常用办公处理软件,以及FIREFOX火狐浏览器、SMPlayer视频播放工具,在软件配置上完全可以满足用户的办公需求。

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▲中标麒麟桌面操作系统V7.0的设计颇有一些Windows XP的风格,普通用户无需培训即可上手。

产品规格

处理器:兆芯开先KX-U5580处理器
显卡:处理器内置CHX001系列显示核心
主板:ZX-200 IOE主板
内存:DDR4 2400 8GB
硬盘:希捷酷鱼系列500GB
尺寸:26.7cm×26.2cm×10.8cm
接口:PS/2+USB 2.0×4+USB 3.0×4+前置3.5mm耳机输出+前置3.5mm麦克风输入+5.1声道音频输出接口+RJ45千兆网络接口+HDMI+VGA+COM口×2+并口×1
裸机重量:4220g

网页多开、文本图片处理无压力 轻松办公

首先得益于高效的中标麒麟桌面操作系统V7.0,尽管机器配备的是机械硬盘,但该机从按下电源键到进入操作系统的时间也就34秒左右,时间并不算多。网页浏览方面,我们同时开启了包括新浪、腾讯、搜狐、汽车之家、爱奇艺、优酷、bilibili在内的20个大型门户、视频与专业网站网页,其中的两个网页播放高清视频、一个网页播放汽车之家的视频直播。这些网站的设计复杂程度远远大于一般企事业单位、公司的网站。在兆芯开先KX-U5580处理器与内置显示核心的强强联手下,结果让人很满意,各网页仍可很流畅地上下拖动浏览,在线视频、直播视频的播放也没有出现任何卡顿或音画不同步的现象。

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▲虽然不是Windows系统,但中标麒麟桌面操作系统V7.0不仅能为用户提供各类办公软件,比如金山WPS办公软件、功能与PhotoShop相似的GIMP图片编辑器,还能提供满足政务、企事业单位要求的公文模板。

同时在开启各种办公文档方面也是如此,我们找来了两个页数、容量较大的DOC文档进行测试。第一个文档的容量为35MB、页码数达116页,内含众多文字、图片。通过金山WPS软件,秉时biens XES30微型计算机只需2.5秒就能快速地打开它。打开后无论是编辑,还是上下拖动页面都没有任何明显卡顿的现象。第二个文档对电脑则是一个较大的考验,它是一个容量不大约27.8MB,但页码数达到964页的资料型文档,从体验来看,打开它就需要多花一些时间,耗时约25秒。总体来看在进行办公文档类的处理时,该电脑能提供与其他PC差不多的响应与处理速度。

PDF文件方面,我们特别采用容量较大的《微型计算机》杂志类PDF文件对电脑进行考验,测试中使用了容量从125MB到155MB、250MB三类容量的杂志文件。从测试结果来看,其表现还是不错的。尽管容量较大,但这三个文件的开启时间都不长,每个文件的开启时间在4.9s~8.8s左右,在PDF中无论是上下翻动页码,还是放大缩小每页的内容,都没有任何卡顿的感觉,整体速度表现不错。

图片处理上,秉时biens XES30微型计算机在GIMP图片编辑器中打开一张由5D MARK Ⅲ单反拍摄的2200万像素照片时,只需约7秒左右的时间,在进行常见的图片处理工作时,也能提供较快的响应速度。如在对图片加入半径为50的高斯模糊效果时,耗时约4.9秒,在执行锐度为50的锐化效果时,耗时也只需要约8.7秒左右。

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▲在Linux环境下,兆芯开先KX-U5580处理器的显示核心也具备不错的影音播放能力,在中标麒麟桌面操作系统V7.0下,可流畅播放码率达80Mb/s的高清视频,且音画完全同步。

相对于兆芯开先ZX-C处理器平台,我们在秉时biens XES30微型计算机上所感受到的最大进步是开先KX-5000系列处理器自身的视频播放能力大幅提升。在开先ZX-C处理器上,它只能流畅播放码率在20Mbps以内的各种1080p影音文件。而秉时biens XES30微型计算机则可轻松播放各类高码率视频,包括峰值码率超过80Mb/s、采用MPEG-2编码的《阿里山》视频片段,以及平均码率在50Mbps、采用H.264编码的《北京烤鸭》4K视频,它都能非常流畅的播放,没有音画不同步的现象。

4 两款整机足以胜任普通办公、家用需求

综合以上体验来看,我们认为这两款使用兆芯开先KX-U5580处理器的整机都能胜任普通办公,甚至家用的需求。从秉时biens XES30微型计算机来看,虽然它的系统基于Linux核心,不能玩Windows游戏,但采用国产操作系统并没有给用户带来任何不便—从齐全的文字、表格、PPT、图片编辑工具,到独有的、满足政务要求的公文模板,流畅的多网页浏览、高码率视频播放能力,可以说在日常办公应用中,国产处理器搭配国产操作系统带来的体验效果,已经与使用国外处理器的办公电脑没有区别。

借助独立显卡、SSD的加入,采用兆芯开先KX-U5580处理器的联想开天M6200系列台式机也有很好的表现。它不仅能轻松胜任网页浏览、在线视频播放,以及Office、PhotoShop办公软件的运用,更具备播放高码率4K超清视频,运行主流3D游戏的能力。可以说这台PC已经能满足普通办公、家庭使用的需求。

同时,得益于兆芯处理器的低功耗设计,这两套整机的使用成本都不高。秉时biens XES30微型计算机的最高满载功耗仅56W,在进行文字办公、影音播放时的功耗一般不会超过50W。联想开天M6200系列台式机虽然多出了独立显卡、SSD,但这两个配件也没有给该机增加太大的功耗。在CPU满载的时候,整机功耗仅增加到68W,只有当CPU、显卡均处于满载状态的时候,整机功耗才会提升到105W左右。对于追求性能的企事业单位来说,这款采用兆芯开先KX-U5580处理器的联想开天M6200系列台式机依然不会带来太高的使用成本。

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▲兆芯开先KX-U5580处理器的温度也很低,通过AIDA64满载烤机半小时后,处理器的温度只有58℃。

当然更值一提的是,兆芯处理器对SM3和SM4高速国密算法指令的支持,完全自主化的设计、生产,使得这两款整机在安全性上具有国外同类产品无法比拟的优势。因此现在基于兆芯处理器的各类台式机、一体机、笔记本电脑等各类形态办公用机能得到整机行业市场的广泛采用,也可谓是情理之中、水到渠成。我们也期待采用兆芯处理器的电脑能早日进入家用市场,让普通用户也能体验到我国通用处理器的魅力。

来源:兆芯

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