中国自己的X86处理器技术源自何方

从图中可以看出U3500芯片属于VIA Nano系列。其中的微架构为Isaiah（以赛亚）。支持的指令集到SSE4.1为止，并且支持x86-64指令集。

从C4600芯片cpuinfo的信息可以看出，C4600的设计厂商（vendor_id）还是VIA的Centaur公司，而没有改为ZX的标志。

美国Centaur公司和Glenn Henry

根据维基的资料显示：Centaur（半马人）科技公司，创立于1995年，创建者为Glenn Henry, Terry Parks, Darius Gaskins和Al Sato，其获得的投资来自于IDT公司。其公司的目标是开发兼容的x86处理器，目标定位为开发比Intel公司的x86芯片价格更低，功耗更小的芯片。早期的产品称为winChip，1999年9月，Centaur被IDT公司出售给VIA公司，其后续的产品为VIA C3和VIA C7，以及VIA Nano。Centaur公司的芯片主要面向嵌入式市场，包括移动市场，也就是面积更小、价格更便宜，功耗更低的x86芯片市场。Centaur的设计理念是对于面向特定市场需求“够用就好”。VIA Nano Isaiah（以赛亚），是Centaur第一款超标量、乱序执行的CPU，第一款64位的CPU，Nano芯片这时更为强调性能，而不再是追随性能功耗比的等式，但是其维持和C7相同的功耗（TDP）。

根据Centaur（半马人）公司的网站的介绍，Centaur（半马人）科技公司，位于德克萨斯-奥斯丁。主要设计高性能、低功耗的x86兼容的微处理器，号称具有最快的设计流程，设计周期是竞争对手厂商的三分之一。该公司没有管理者，所有的工程师直接向Centaur公司的创建者和总裁Glenn Henry汇报，Glenn Henry是前DELL公司的CTO和IBM的工程系列的Fellow（20年的Fellow）。1999年8月，Centaur公司被VIA公司收购。但是这次收购没有改变Centaur的文化，也就是Centaur作为VIA公司的子公司独立地运营，而不会受到VIA的影响。在Cyrix解散后，VIA公司的x86芯片的设计都是来自于Centaur公司，而VIA QuadCore C4650芯片也是出自Centaur公司的Glenn Henry之手。

图4 Glenn Henry

这里介绍以下Glenn Henry。Glenn Henry于1967年加入IBM，在IBM干了21年，担任首席架构师，是RISC工作站、AIX操作系统和AS/400等创新产品的主要研发管理者，于1985年获得IBM fellow的称号，1988年离开IBM加入DELL公司，为DELL公司负责研发的副总和CTO，1994年离开DELL公司，担任MIPS公司的咨询顾问，试图把x86和MIPS架构结合在一起，1995年Henry获得了来自IDT公司的投资，创建了Centaur公司，设计低功耗、低成本的x86处理器。

揭开以赛亚神秘的面纱

正如Intel在研发出酷睿2后一举翻身，AMD在开发出Zen之后终于做出能与Intel相比较的产品，一款CPU最关键的就在于其微结构，那么QuadCore C4650芯片的微结构究竟怎么样呢？

图5  The VIA Isaiah Architecture

Centaur公司的灵魂人物和总裁和Glenn Henry撰写的一篇文章“The VIA Isaiah Architecture”（图5），文章中分析了为什么采用3发射、乱序执行结构，和Intel的Core比较起来有什么优势，为了降低功耗，采用了什么样的权衡。文章介绍的非常详细，有兴趣的网友可以找原文品读。

从图6中可以看出，以赛亚采用类似于Core架构的设计，7个部件，2个定点I1和I2，2个浮点MA和MB，1个取数LD，1个存数ST和1个SA地址计算。也就是2个定点、2个浮点、2个访存。属于中规中矩的设计。

图6 以赛亚微结构框图

Cache的设计为64KB+64KB L1 cache，16路组相联，2MB的uninclusive的L2 cache。保留站的项数为76项（micro-ops，其micro-ops类似Intel处理器的uops，每条X86指令对应1-3条uops），规模和Intel的Core以及AMD的K10基本相当。其也采用了大量的低功耗技术，例如为了降低功耗，分支预测器的表项只有4K项，取指令时只取16字节大小等。

从文章中介绍和测试数据来看，该处理器结构在2008年而言是非常棒的微架构，兼顾了低功耗和适度性能。从性能上可以打赢当时的按序发射的Intel Atom，但是由于技术团队人数有限，在功耗控制实现上不是那么完美，所以导致其市场定位高不成低不就。在高性能上没法和Intel的Core和AMD的K10抗衡，在低功耗上又不能做到无风扇设计，没法和Atom以及近年来崛起的ARM相比。导致Nano的芯片主要用于上网本等市场，但是由于出货量较少，每片的成本相对较高，随着上网本市场的消亡，Nano芯片基本也退出了主流市场。

Glenn Henry曾在2008年接受记者Dave Altavilla的采访，在采访中Glenn Henry对低功耗的以赛亚架构处理器的一些解释（“VIA's Glenn Henry Speaks On New Low Power Isaiah Processor，by Dave Altavilla, January, 2008”）。以下为采访链接：

图7 Glenn Henry介绍“以赛亚”架构

图8 “以赛亚”架构Nano处理器版图

ZX-C QuadCore C4600和VIA QuadCore C4650关系密切

根据媒体报道：

《真正走向市场化，揭秘中国兆芯X86处理器》

《国货新贵 兆芯X86处理器来了!--开先ZX-C C4600处理器体验》

《兆芯傅城:国产X86通用处理器已接近国际水平》

这三篇报道算是比较全面的介绍兆芯的X86处理器。文章中介绍了是兆芯公司打造了中国X86 CPU，也介绍了兆芯ZX-C四核心处理器，ZX-C处理器是国家“十二五”核高基重大科技专项创新成果，采用28nm工艺等内容。

不过，这些报道中的一些内容经不起对敲，比如文章中称：兆芯ZX-C四核处理器的推出，让国产处理器的性能完成了从“十二五”初期不足国际主流水准10%到目前80%的跨越性提升。

其实，这段话并非媒体妄言，而是出自兆芯（VIA Alliance Semiconductor）在“十二五”科技成果展上的宣传资料。不过，兆芯官方宣传资料中达到国际主流水准的80%是不客观的。

但经过实际测试，即便是兆芯ZX-C四核处理器中主频达到2.0G的C4600，与Intel G1840和I5 4460相比较。从图10可以看出，就定点而言，I5 4460是ZX-C的3.3倍，G1840是ZX-C的2.4倍。就浮点而言，I5 4460是ZX-C的4.4倍，G1840是ZX-C的2.8倍。在这种情况下，宣称ZX-C达到国际主流80%，存在虚假宣传行为。

（图10）

言归正传，一起先来探究以下ZX-C处理器和VIA QuadCore C4650的关系。

根据2014年的报道“Report: VIA’s quad-core, 64-bit Isaiah II chip coming this summer -- 07/07/2014 by Brad Linder”。2014年的VIA的2GHz的Isaiah II QuadCore处理器的性能基本和AMD Kabini的Athlon 5350和Intel Atom的Z3770相当，详细参数见图11。

（图11）

以下为链接：

根据2015年的一篇文章，“VIA’s New 28nm C4650 QuadCore x86 Processor Spotted – Gaming and General Purpose Benchmarks Surface, Impressive Low-End Performance”。从中可以推测在至少在2015年，VIA已经有了VIA QuadCore C4650。以下为链接：

在2016年，兆芯宣布开始将量产100万套ZX-C四核X86处理器。这里先介绍下C4600和ZX-C的关系。根据兆芯官网资料，ZX-C可分为C4200/4210、C4400/4410、C4600/C4610三个类别，之间的差别在于主频，C4600是ZX-C系列处理器的2.0G主频版本，兆芯官方截图见图12和图13。

而且之前已经介绍了，从C4600芯片cpuinfo的信息可以看出，C4600的设计厂商（vendor_id）还是VIA的Centaur公司，而没有改为ZX的标志。

兆芯的C4600与VIA公司的QuadCore C4650有非常紧密的联系。这种联系存在两种可能：

第一种可能是，Centaur公司已经由威盛公司完全出售给了兆芯公司了，所以直接使用Centaur公司的标志，Centaur公司的技术成果也就顺理成章的成为国家“十二五”核高基重大科技专项创新成果。

第二种可能是，通过VIA的关系，兆芯直接把QuadCore C4650的设计或版图买过来，或者直接拿过来，重新在台积电流片，然后改头换面变成了国家“十二五”核高基重大科技专项创新成果。

以赛亚和以赛亚2到底有多少差异

根据资料显示：兆芯ZX-A处理器，如C4350AL的微结构是“以赛亚”，而ZX-C系列处理器，比如C4600的微结构是“以赛亚2”。那么，以赛亚和以赛亚2到底有多少差异呢?

下面对VIA Nano X2 C4350AL和兆芯C4600在进行测试。实验中为了尽可能较少不同的因素，将C4600和C4350al的频率都降到1.33GHz。不过，受条件有限的原因，还是有一些区别的——C4600使用内存为DDR3-1600，C4350al使用的内存为DDR3-1333，C4600编译选项最高采用SSE4.2，而C4350al编译选项最高支持到SSE4.1，另外，两个平台的前端总线（FSB）频率也不同，C4600为1333MHz，C4350al为1066MHz。

从图14的对比可以看出，在相同主频下，C4600和C4350al的SEPC2006的分值基本相当，也就是两者在相同频率下的性能基本相同。抛开主频的影响和编译器的影响，处理器性能的差别在于微结构的差别。