作为国产 X86 架构 CPU 中最特别的一个，海光 Dhyana 功用终究怎么？
有关国产芯片论题的新闻，时常会引来人们的和评论。在国内现在有很多家不同类型的芯片公司，触及架构掩盖 x86（海光、兆芯）、MIPS（龙芯、君正）、ARM 架构（华为海思等）、RISC-V 架构（阿里平头哥）等简直一切方向，其间海光所走的路途可谓最为特别。
贸易战期间，国产处理器与中科海光（Hygon）一度被推上了风口浪尖——美国曾向芯片业巨子 AMD 施压目的阻挠我国公司获取先进 CPU 技能，此事引得 AMD CEO 苏姿丰在不同场合进行了屡次表态。AMD 曾向海光进行过一代 Ryzen 和 EPYC 的 Zen 架构授权，根据这些技能，海光现已推出了「我国版 Zen 架构」芯片。
这个故事还得从 2016 年说起，其时 AMD 与我国天津海光先进技能出资有限公司（THATIC）签订了技能答应协议，前者将旗下的 x86 和 SoC IP 技能授权为我国公司用于芯片开发，AMD 则取得了价值 2.93 亿美元的现金（外加特许权运用费）。
关于动亟数亿美元出资的芯片职业来说，这笔买卖在现在看来好像有些难以了解，不过考虑到其时的状况：我国公司期望能够为高功用 X86 架构供给本土化解决计划，而 AMD 急需资金，所以咱们就看到了现在时而出镜的 Dhyana 处理器。它也成为了我国在面对贸易战极点状况下的备选计划之一。
但摆在这一切之前的问题是，已然 AMD 的 X86 架构授权有相当程度于英特尔，那么 AMD 再将自己的其间一部分授权给海光是可行的吗？实践上，它并没有违背英特尔与 AMD 之间的任何答应协议，并且更重要的是，它没有违背美国有关高功用核算知识产权出口的任何法令。
据介绍，美国政府为英特尔、AMD 等公司出产的处理器进行了价值标定，一旦其算力（FLOPS）和功耗的比值过高就会被以为是「功用过强」而被约束出口。不过早在 2015 年，AMD 就已向美国国防部、商务部等组织进行了请求，并取得了向我国供给技能转让的答应。
一切一切的方针，便是为了向我国供给 AMD 的 Zen 1 CPU 版别，并让这一版别可被称为是「我国制作」。多年以来，我国一向期望脱节关于西方技能的依靠。在这里，AMD 并未将完好的 CPU 架构交给了我国公司，它所做的是向海光答应了单核规划以及 SoC 布局，由后者进行完成化规划（一起 AMD 也少数参加了海光的规划作业）。终究这些规划会经由格罗方德（GlobalFoundries）以 14nm 工艺出产成为芯片发向商场。此外海光还会协助规划根据此架构的主板。
但是 2019 年，美国商务部将海光参加了实体清单，这意味着 AMD 难以持续向合资企业颁发任何其他 IP 答应。海光现在依然能够运用已取得答应的原始 IP，并且能够持续对其进行改善。
最近，海外媒体 anandtech 对这些芯片进行了初次评测，不过需求留意的是：测验的 CPU 皆为工程样品。
而根据 8 中心 Dhyana 芯片的台式工程机样品则没有显着的类型头绪。
如图所示，主板运用 microATX 办法，规划上十分「服务器化」，DDR4 内存卡插槽平行于——而非垂直于风路摆放，这有利于气流经过机箱快速散热。从插槽上看，评测拿到的是无插槽 BGA 规划，这意味着 CPU 与主板衔接在一起，无法替换晋级——这又类似于咱们常常会在笔记本或嵌入式体系上看到的规划。
这块 CPU 由一个六相电力体系供电，并且是一个纯 CPU 产品，没有集成显卡。还有一个 IPMI 操控器供给 2D 图画输出才能，它是一般会出现在服务器体系中的 ASPEED AST2500 芯片。与常见的 microATX 主板比较，海光体系只要三个扩展槽，其间两个是全长的 PCIe 3.0，另一个则是开放式的 PCIe x4。
一般这样的 CPU 并不需求芯片组支撑即可作业，因为它们现已集成了一些 SoC 等级的 IO 功用，不过一些 Ryzen CPU 的用户仍是会运用 X370 芯片组与之协作。海光芯片在这里运用的是 Lattice Semiconductor FPGA 作为芯片组。这为主板供给了一套独特的组合 IO：包含 SATA 端口、四个双 LED 屏幕输出，许多自界说衔接口、按钮以及一些无法辨认的东西。
比较之下，海光的双插槽服务器主板就显得十分强壮了。据，这些服务器是为核算以及存储使命规划的，每块 CPU 与四个分支衔接器配对，通向 4 个 U.2 接口硬盘或许 16 路 SATA。这些 CPU 具有接通八路内存的才能，但在本次测验中只运用了四通道。
这台服务器实践上是由中科曙光（Sugon）规划的，有 12 个前面板 2.5 寸驱动器插槽。而关于 8 核桌面体系，测验过程中则将其置入一个规范的台式机渠道，并装备 CPU 电扇。两种体系都经过远程桌面拜访的办法进行了测验。
首先是简略的 Benchmark 跑分，CPU-Z 看起来不能彻底辨认海光的 CPU。跑分软件只能对 8 核桌面 CPU 的单核进行辨认，显现为 3.2GHz，除了对 AVX、AVX2 和 FMA3 的支撑信息外，也没有其他信息了。关于服务器 CPU，CPU-Z 则彻底无法运转。由此观之，跑分软件把 CPU 的每个中心都错以为一个独自设备了，并且 AMD 消费级 CPU 上的一些数据拜访办法也和海光芯片有所不同。
那么问题来了，与 AMD 的 Ryzen/EPYC 比较，海光处理器终究有哪些不同？整体而言，中心布局是相同的，缓存巨细、TLB 巨细和端口分配都相同，在根底等级上两者没有差异。CPU 依然是 64KB 四路 L1 指令缓存，32KB 八路 L1 数据缓存，512KB 八路 L2 缓存以及 8MB 十六路 L3 缓存，与 Zen 1 中心彻底相同。
在 Linux 内核晋级中有关加密改变的信息现已明示。这些更新环绕 AMD 虚拟化功用（SEV）的安全加密进行。一般关于 EPYC 处理器来说，SEV 由 AMD 界说的加密协议操控，在这种状况下为 RSA、ECDSA、ECDH、SHA 和 AES。
但在海光 Dhyana 处理器中，SEV 被规划为运用 SM2、SM3 和 SM4 算法。在更新中有关 SM2 的部分声明道，这种算法根据椭圆曲线加密法，且需求其他私钥/公钥交流；SM3 是一种哈希算法，类似于 SHA-256；而 SM4 是类似于 AES-128 的分组暗码算法。为支撑这些算法所需的额定功用，其他指令也被参加到了 Linux 内核中。在说明文件中指出，这些算法已在 Hygon Dhyana Plus 处理器上成功进行测验，也已在 AMD 的 EPYC CPU 上成功测验。
此外，海光与 AMD 原版芯片最大的规划差异在于吞吐量，虽然整数功用相同，但海光芯片关于某些浮点指令并未做流水线处理，这意味着吞吐量和推迟都减小了：
这些关于最根底的使命来说也会有所影响，下降吞吐量的规划会让 CPU 在并行核算时功用受限。别的一个最大的改变，以及 Dhyana 与服务器版的「Dhyana Plus」版别之间的不同在于随机数生成的才能。
能够看到，RDSEED（用于生成随机数算法的种子生成）在服务器版别的海光芯片上的处理速度慢了 10 倍以上，而用于实践生成根据硬件的随机数的 RDRAND 则比规范 Ryzen 快-在服务器芯片上亦是如此。
关于 AVX 和 AVX2 的功用，虽然 CPU 被标识为支撑这两个功用，但关于它们的 Benchmark 却失利了。而有关 AES 的测验，因为不支撑所以取得了低分：
还需留意的是，一般用于丈量 AMD CPU 功耗的办法在这里也无法运用了，看起来已被删去。
两个测验体系被安装了 Windows 10 Pro 与企业版。因为 AVX/AVX2 无法正常作业，测验的规模受到了约束。不过关于海光 CPU 来说，在实践运用中应该地是与 Linux 进行协作。
因为在 Zen 1 的根底上进行了很多的修正，海光 CPU 能够不必简略地称之为换壳 AMD 处理器了。但其功用比较同代原版 CPU 略差：整数功用根本相同，浮点功用明显下降——一般指令吞吐量只要基准水平的一半。海光 CPU 的随机数生成机制也被修正，加密引擎已被替换，不再对常见的 AES 指令进行加快，但掩盖了其他面向国内安全性的指令如 SM2、SM3 和 SM4。
为了能让 AMD 的规划顺畅转换为国产 x86 CPU，AMD 与海光成立了杂乱的合资公司，以便让中心技能持续由 AMD 保存，而国内公司能够在其之上进行修正。尔后这些芯片由 GlobalFoundries 进行出产（它是由 AMD 制作部分拆分出的半导体晶圆代工厂），终究制品打包出售给中科曙光等公司。
整体而言，海光 CPU 为我国供给了英特尔之外，x86 架构芯片的代替产品，在自产芯片，甚至当时贸易战布景下能够起到必定效果。而 AMD 自 2016 年的协作中也取得了急需的资金，为日后成功的开展带来了必定协助。但因为协作协议仅限于 Zen 1 而非现在成功的 Zen 2，海光芯片的竞争力受到约束，或许仅限于政府单位运用。想要制作愈加强壮的芯片，咱们还需尽力。
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