通向性能大爆發(fā)的前夜 2016年處理器市場總結

　　事物在發(fā)展過程中，都有不同的階段，而對于處理器這條產品線來說，2016年就是那進入爆發(fā)一刻的前夜——就AMD而言，2016是新一代ZEN架構處理器加速沖刺的一年，ZEN處理器的各種研發(fā)、流片工作已經全部完成，ZEN將在2017年展現出它的全部威力。同樣，在2016年英特爾也加緊推出了其采用14nm+工藝的Kaby Lake移動版處理器，并將在2017年帶來性能更加強大的臺式機版產品。因此簡單來看，2016年就是處理器通向那性能大爆發(fā)的前夜，只不過在這一夜卻并不那樣平靜，處理器廠商依然給消費者帶來了眾多驚喜。

　　AMD：大力推廣多核心運算

　　隨著編程語言、編程技巧的提高，各類游戲、應用軟件對多核心處理器的支持也越來越好。因此傳統(tǒng)處理器廠商AMD在2016年的一個重點就是加大力度普及多核處理器。首先在去年第二季度，AMD在倍受玩家關注的千元級處理器市場推出了最新的8核心處理器：FX-8370。經過工藝上的改良，FX-8370處理器的最大加速頻率達到4.3GHz之高。

　　同時它還配備了名為“幽靈”的四熱管大型散熱器，可借助“幽靈”散熱器穩(wěn)定超頻到4.8GHz，算術性能達到可觀的99.47GOPS，其性能在中高端處理器中非常突出。當然，AMD也沒有忘記主流市場的消費者。在2016年發(fā)布的新速龍845就是其中值得一提的產品，它采用了更先進的CARRIZO核心，核心面積相比上代產品縮小了23%，功耗降低了40%。同時它仍采用了四核心設計，并擁有3.8GHz的加速頻率，價格卻不到400元，這讓它在市場上得到了主流消費者與網吧業(yè)主的青睞。

　　AMD：不斷提升能耗比的APU

　　依靠工藝的進步，AMD的APU在2016年也保持了高速更新，首先最值得關注的就是A10-7860K處理器。雖然這款產品采用的也是Kaveri Refresh核心，但A10-7860K的TDP熱設計功耗卻從A10-7850K的95W大幅降低到45～65W（動態(tài)調整），而它的處理器加速頻率仍保持在4.0GHz，GPU頻率還從720MHz提高到757MHz，使得這款APU具備更高的能耗比。

　　憑借更高的能耗比，適中的價格，A10-7860K在去年的主流APU市場成為了焦點。

　　同時AMD還在2016年推出了一款旗艦級APU產品—A10-7890K APU。得益于工藝上的優(yōu)化，這款APU的處理器與圖形核心工作頻率都有不小的提升。其加速頻率達到4.3GHz，擁有多達512個流處理單元的GPU核心工作頻率則進一步增加到866MHz。從實際使用來看，A10-7890K APU已具備在全高清分辨率、中等畫質設定下流暢運行《坦克世界》、《使命召喚：黑色行動3》的能力，令它成為高配整合電腦中的首選核心。

　　AMD：率先在整機產品采用新一代APU

　　在2016年，AMD還發(fā)布了基于Bristol Ridge架構的新一代APU。Bristol Ridge和Kaveri APU關系不大，反而可看做是之前移動版APU：Carrzio架構的進化版本。它的CPU部分采用了改進版本的“挖掘機v2”，GPU部分改進至GCN 1.3（或者稱為GCN 3.0）。Bristol Ridge的主要特色在于它具備更高的同頻性能，并大幅提升了顯示核心的工作頻率，旗艦產品A12-9800的GPU加速頻率達到1108MHz之高。當前，Bristol Ridge APU主要用在惠普、聯(lián)想等廠商的整機產品上，預計2017年會出現在零售端市場上。

　　總體來看，獨顯平臺方面，AMD提供了完整的多核心處理器解決方案—從不到400元的四核心處理器再到700多元的FX-8300八核心處理器，乃至上千元的高頻八核心產品；而在APU方面，同樣從幾百元到最高千元出頭的多款APU也讓用戶能以很低的成本就擁有四核心處理器，以及可流暢運行主流游戲大作的GPU核心。

　　這些產品都遵循了AMD長久以來“相同價格、性能更強”、“相同性能、價格更低”的產品設計策略，而這正是AMD面對強敵能不斷發(fā)展、生存的主要武器。顯然，如再借助內部設計與性能上取得大幅進步，即將上市的ZEN架構處理器Summit Ridge，AMD處理器在2017年的表現將更值得期待。

　　英特爾：整合更多核心 主攻高端與服務器

　　在主流消費級市場，英特爾去年仍以前年發(fā)布的第六代酷睿處理器為核心，如Core i7 6700K、至強E3-1230V5仍是去年的明星產品。因為主流領域的市場需求得到滿足，所以在去年英特爾的更新重點放在了消費級高端與服務器領域，其所依賴的就是Broadwell-E/Broadwell-EP核心。

　　由于本次從Haswell-E/Haswell-EP進化至Broadwell-E/Broadwell-EP屬于英特爾架構改進中的“核心不變、工藝改進”的步驟，也就是傳說中的“Tick”步驟，因此整體核心只是微調。如亂序調度器窗口更大（從60提升至64）、允許更多的指令被重新排隊，相應地提高了IPC，其IPC性能略微提升了5%。

　　與上代產品相比，Broadwell-EP在核心數、線程數、緩存容量上的提升是最主要的更新之處。

　　架構方面的總體改進并不大，包括core和uncore的前端、指令解碼、緩存、各種功能單元、總線、接口等，都基本維持了和Haswell-EP一樣的設計。尤其是從Ivy Bridge-EP就開始使用、在Haswell-EP上大幅度改善調整的環(huán)形總線，在Broadwell-E/Broadwell-EP上得到了全盤繼承。

　　相比之前的Haswell-EP上最多掛載18個處理器核心，Broadwell-E/Broadwell-EP上最高可掛載24個處理器核心，其雙向、分組環(huán)形總線的設計和緩沖器方案，使得英特爾能夠在更多核心的情況下，實現核心資源的有效調配和控制。因此Broadwell-E、Broadwell-EP處理器的一個主要更新就是推出了核心數更多的產品。

　　消費級產品方面，英特爾推出了最高擁有10核心的Core i7 6950X；服務器領域上，英特爾更帶來了擁有22核心的至強E5-2699V4處理器，以及擁有24核心的至強E7-8890V4。而這只是開始，在2017年英特爾還將很快推出多達32核心、64線程，基于Skylake-EP核心的至強E5-2699V5。究其原因，還是在于現在支持多核心運算的軟件越來越多，不論是家用運用環(huán)境還是服務器應用環(huán)境，都可以通過增加處理器核心數量在體驗上獲得一定的改善，因此核心數量的增加還將持續(xù)進行下去。

　　英特爾：全面應用14nm 頻率獲得小幅提升

　　另一方面，英特爾處理器在去年的最大改變就是全面采用了14nm，包括采用Broadwell-E/Broadwell-EP核心的高端處理器與服務器產品。它們不僅更節(jié)能、可以容納更多的元件、生產成本更低，也帶來了處理器工作頻率的提升。

　　在2016年年底露面的Kaby Lake主要改進了14nm生產工藝，在體系架構上并無大的改進。

　　如在Broadwell-E處理器核心上，它還帶來了一個新特性—支持Intel Boost Max Technology（IBMT）3.0技術，與睿頻2.0技術配合（而非取代），使得處理器最大睿頻達到了4GHz。而它的TDP依舊與Haswell-E一樣為140W，在其核心、線程數進一步增加的同時，TDP依舊不變，足見14nm工藝確實不容小覷。

　　在去年第四季度推出的至強E5-2699A V4處理器擁有高達2.4GHz的基準頻率、3.6GHz的加速頻率，再配合22核心、44線程設計，使得它的多線程運算性能十分強大。

　　而在服務器處理器方面，盡管至強E5 V4版本的核心數已達到最高22顆，但英特爾仍為它設計了較高的工作頻率。其最新推出的E5-2699A V4處理器的基準頻率達到2.4GHz，睿頻加速最高頻率甚至可到3.6GHz，而TDP卻仍僅有145W。因此在去年架構沒有大幅改變的情況下，通過核心數量的增加與頻率的提升，英特爾高端處理器與服務器產品在性能上仍獲得了明顯的進步。

　　英特爾：“擠牙膏”的代表——Kaby Lake開始嶄露頭角

　　主流市場方面，英特爾Kaby Lake只是Skylake的加強版而已，主要改進了14nm生產工藝。

　　優(yōu)化后的14nm工藝使用了更高的鰭片與更寬的柵極間距，可減小驅動電流，降低漏電概率；而更寬的柵極間距則可以降低晶體管密度，允許每個晶體管產生的熱量有更多的空間擴散，這有助于降低內核溫度并提升頻率，這也就是說Kaby Lake可以使用更高的工作頻率，具備更好的超頻能力。如其旗艦版Core i7 7700K的默認頻率就達到4.2GHz，而Core i7 6700K的默認頻率為4.0GHz。

　　Kaby Lake的配套核芯顯卡支持硬件編/解碼更多格式的4K視頻，可以減小CPU的播放功耗，延長移動平臺的續(xù)航時間。

　　此外根據泄露出的評測數據來看，Kaby Lake的風冷超頻頻率可以穩(wěn)定在5.0GHz。因此Kaby Lake處理器的改進實質還是提升能耗比—在同樣功耗下，工作在更高的頻率上。同時Kaby Lake配套的核芯顯卡對4K視頻的回放進行了改良，增加了H.265 Main.10、VP9 8/10-bit格式的硬件解碼與編碼，不僅可流暢播放更多格式的4K視頻，也可大幅降低4K視頻播放或編碼時的功耗。

　　綜合來看，在處理器領域英特爾近幾年來執(zhí)行的“Tick-Tock”戰(zhàn)略并不是讓用戶很滿意，尤其是在主流消費級產品領域—“擠牙膏”幾乎成了每一代英特爾新處理器的特征。那么什么時候才能再出現從奔騰4到酷睿那樣翻天覆地的變化呢？這或許還得看競爭對手能給英特爾帶來多大的壓力，我們期待在預計2018年發(fā)布的10nm Cannon Lake上能看到這樣的奇跡。

　　兆芯：大有潛力的國產x86處理器

　　在以往每年的年終特刊處理器盤點中，我們一般只會總結AMD與英特爾兩家，且與消費級應用緊密相關的x86處理器。而在去年總結文章的最后，我們認為兆芯這一主攻消費級應用、在2016年行業(yè)市場上有所斬獲的國產x86處理器，也是值得一提的。從技術層面來說，兆芯與AMD、英特爾尚有差距，其主力產品有開先ZX-C四核和ZX-C+四核兩類處理器，兩者均基于28nm工藝制造，主頻最高2.0GHz，兼容x86指令集，支持CPU虛擬化技術。

　　規(guī)格上來看，它們并不出眾，但它們的優(yōu)勢在于有針對中國政府、軍隊的安全性設計。特別是ZX-C+四核處理器支持SM3和SM4高速國密算法指令。對于一般消費者來說，他們是用不到SM3、SM4國密算法的，該算法主要嵌入到商業(yè)、電信、金融應用中，并在這些應用建立通訊信道的時候，啟用這兩種加密算法。

　　最簡單的例子，我們的銀行卡、手機卡、社保卡、身份證都有使用國密算法用來保護信息、通訊指令。而在計算機應用中，國密算法則是主要保護那些按保密法規(guī)定、涉及機密的文件、黨政機關文件，以及來自電子政務網的文件傳輸都會采用類似加密。傳輸的時候軟件自己就會進行加密，再到另一端進行解密。

　　兆芯ZX-C處理器內部架構圖，四顆核心清晰可見。

　　但是如果處理器不支持SM3、SM4算法指令集，那么它們就會用軟件加速進行加密、解密，速度會很慢。而兆芯的ZX-C+處理器由于在硬件設計上先天就支持SM3和SM4高速國密算法指令，因此其加密、解密速度會明顯快于普通x86處理器。

　　同時根據MC評測室的多次測試來看，即便是“低配”開先ZX-C四核處理器也可以輕松完成Word文檔編輯、多網頁瀏覽、1080p高碼率高清視頻播放、圖片編輯等辦公應用，與AMD、英特爾的產品在進行這些應用時也沒有明顯差別。甚至在搭配低端獨立顯卡的時候，ZX-C處理器也可在高畫質設定下流暢運行《英雄聯(lián)盟》、《穿越火線》等主流網絡游戲。

　　也正是基于其的確具備可用性，兆芯ZX-C處理器已被聯(lián)想、同方、儀電等國內整機廠商采用?；谡仔綵X-C處理器的聯(lián)想開天M6100臺式機、開天A610K一體機、昭陽CF03筆記本等產品也通過了國家強制性3C認證、能效一級認證以及中國節(jié)能認證、綠色環(huán)境標志認證，并正式入圍政府采購的節(jié)能產品目錄和綠色環(huán)境標志產品目錄。同時，采用兆芯國產x86通用處理器的整機也先后在上海市所屬的近400家單位正式應用。

　　因此我們認為，如果兆芯處理器未來的生產工藝能按時順利升級到16nm，并完成主板北橋芯片組與CPU的整合，實現架構上的飛躍，那么兆芯處理器不僅將進入更多的政府單位，甚至有可能進入消費級市場，讓普通PC也用上我們的國產處理器。