amd芯片更容易死机吗?intel稳定性高?

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这两年 PC 硬件市场可谓水深火热,特别是显卡因为矿潮、缺芯等方面的影响价格一路上涨。

原本能买一台电脑的预算变成只能买一张显卡,这让很多玩家深感绝望。

然而随着比特币挖矿难度逐渐增大、以太坊 2.0 消息、大量矿卡流入市场、奸商前期大量囤货,显卡厂商官方现货等,GPU 市场明显供大于求。

造成最近几月显卡价格不断跳水、一天一个价,部分型号甚至已跌破首发价。

正巧「618」临近,不少玩家重新燃起了购买电脑、升级硬件的念头。

对于选购电脑,小龙一直是推荐大家自己购买硬件组装。网上的整机难免存在一些硬件缩水、库存货、甚至以旧充新等问题。

还有不少奸商拿着二手淘汰硬件、洋垃圾拼凑,给个华丽大气的机箱,打着高性能游戏主机的标语来坑害小白用户,网上到处都有这样的例子。

自己购买硬件进行组装电脑绝对是很有成就感的一件事情,并且在这个过程中能学习到很多硬件相关知识,方便以后升级维护。

今天这篇文章给准备新装机的小伙伴儿讲解下硬件选购需要注意的地方以及应该避开的坑,避免被奸商割韭菜。首先需要了解一台电脑硬件主要构成部分:主板、CPU、GPU、CPU 散热器、内存条、硬盘、电源、机箱、机箱风扇。

主板作为电脑硬件的载体,它把各个硬件紧密的联系在一起,承载各硬件电力传输和数据交换,是电脑中十分重要的部件。

主板根据尺寸与扩展能力不同,可分为 ATX 标准大板、MATX 中尺寸、ITX小主板。对应的 ATX 标准主板接口数量更丰富齐全,扩展性更好,适合追求高性能标准尺寸主机用户,ITX 主板尺寸小,扩展性相对较差,适合小巧的 mini 主机。

从左至右分别为ATX、MATX、ITX主板在硬件选择过程中也要考虑到主板的兼容性,与主板搭配的其他硬件必须受其支持。目前消费级个人电脑主板品牌众多、型号各异,实际上分为两大阵营:即 Intel 与 AMD 阵容,两种阵容主板 CPU 接口并不兼容。大伙儿在挑选时一定要先确认好自己的阵容。另外,即使同一阵容下主板 CPU 接口也并非一致,例如 Intel 阵容下的 60 系主板 H610、B660、Z690 只支持 12 代英特尔 CPU。Intel CPU 往往不兼容隔代主板,而 AMD 阵容主板通常支持多代 CPU。推荐品牌:华硕、微星、技嘉。

CPU 即电脑的中央处理器,是运算中心和控制中心,可以理解为电脑的大脑。

目前 CPU 有 Intel 与 AMD 两大品牌。根据性能定位、规格不同,Intel 分为奔腾、赛扬、酷睿、志强。奔腾、赛扬 CPU 适合入门家用和办公。

酷睿定位主流消费群体,我们常听的 I3、I5、I7、I9 便属于酷睿家族。

如上图,其中 I9、I7、I5、I3 代表定位,I9 定位最高端,其他依次递减,后面的数字 9、10、11、8 代表CPU代数,例如 I3 8100 表示 I3 第八代,再后面的三位数字代表具体的型号;最后结尾的字母后缀「X」代表该型号 CPU 中最高级,同代性能最强;结尾为「K」,表示支持超频,超频需搭配 Z 开头的主板使用,例如 I7 10700K,需要搭配 Z490 主板才能超频;结尾为「F」,表示不带核显,亮机必须使用独立显卡;无字母结尾表示常规带核显且不支持超频的 CPU;此外还有「KF」结尾,表示支持超频且不带核显。通常情况下同代性能 I9>I7>I5>I3,隔代就不一定了。比如 12 代的 I5 12600K

AMD 则与之对应的消费端有锐龙 R3、R5、R7、R9 和服务器端线程撕裂者 CPU。

与 Intel 类似,R9、R7、R5、R3 代表定位,后面的一位数字表示 CPU 代数,再后面的三位数表示具体型号。AMD 锐龙 CPU 默认都支持超频,但带 X 后缀的支持更先进 XPR 超频技术,超频潜力更好,后者需要搭配 X 开头的主板使用。经过多年的发展,Intel 与 AMD 的 CPU 说不出孰优孰劣,各位根据预选与喜好选择即可。本着买新不买旧原则, Intel CPU 小忆更推荐 10 代及以上,10 代以下多为库存或二手,并且性能与新款差距巨大。而 AMD 则更建议选择三代锐龙及以上 CPU。

一定要注意一些奸商打着 I7、I9 级处理器的幌子卖高价,不标明具体型号一律默认为「上古时代」二手拆机、「洋垃圾」,这里敲黑板。

CPU 性能天梯图附下,方便大家对比:

2022年4月最新CPU天梯图另外,有必要提一下 CPU盒装散片的区别,盒装 CPU 多了原包装盒和散热器,有三年厂家质保。散片则没有原盒与散热器,只有一年质保,但是很多店铺有三年店保,散片价格通常会便宜不少。同款 CPU 散片和盒装他俩的性能没有区别。

CPU 这东西没有假货,还没有哪个厂商有技术能做盗版 CPU,并且很难坏,正常使用到淘汰都不会出现问题,所以普通玩家装机显然是散片更具有性价比。

GPU 即我们所说的显卡,是电脑的图形处理中心,分为集成显卡、核心显卡、独立显卡。

集成显卡也就是集成在主板上的显卡,目前已经很少见到。核心显卡即集成在 CPU 内的显卡,AMD 与 Intel 都有广泛使用。核心显卡性能比较一般,即使两家最新型号的核显也仅仅是勉强达到低画质流畅 3A 游戏的水准。

独立显卡拥有独立的 GPU 芯片、电路板、供电、风扇等结构,能发挥出更高水平的性能,是游戏玩与大型 3D 建模渲染工作者的首选。

独立显卡主要有 NVIDIA 与 AMD 两家,整体来说 AMD 显卡性价比高一点,NVIDIA 显卡驱动更新更频繁,对游戏优化更好一点,各有优势,根据自己预算与喜好选择即可。

显卡性能天梯图附下,方便大家对比:

2022年4月显卡性能天梯图想要在 1080P 分辨率下畅玩各类游戏,参考 NVIDIA RTX 3050 与 AMD 5600 XT 这个级别的显卡即可。需要注意:目前市场二手矿卡、翻新卡较多,选择上尽量挑选最新型号,带原盒未拆封,到手后一定要检查下包装、封条是否完好、生产日期是否临近、包装上 sn 码与显卡标签上 sn 码是否对应、金手指是否氧化腐蚀等等。

CPU 在工作时会产生大量的热,如果不将这些热量及时散发出去,就会造成死机蓝屏等现象,CPU 散热器是用来带走 CPU 工作时产生的热量,维持稳定的工作状态。

CPU 散热器有被动散热器、风热散热器与水冷散热器。

被动散热器依靠导热管导热和散热鳍片自然散热,无风扇结构,所以说是 0 噪音,不过散热效率低,仅适用于对工作环境噪音有较高要求和发热量低的低端CPU。

风冷散热器由热管、散热鳍片和风扇组成,散热效率高。

百元级别的主流风冷散热器就足够满足大多数 CPU 散热需求,例如 Intel 酷睿 I7 不带 K 型号及以下 CPU。水冷散热器由导热底座、冷却液配合风扇带走热量,理论上散热效率更高,但是制造成本较高。

小A建议预算 300 以下选择风冷即可,因为低价位的水冷因为成本限制,用料做工比较一般,散热效果甚至不如同价位风冷。

不管是被动、风冷还是水冷,与 CPU 的接触面都需要用到导热膏填充,也就是硅脂。

因为 CPU 与散热器底座并不完全平整,硅脂可以填充接触面空隙,帮助 CPU 更好地将热量传递给散热器。

CPU 体虚、降频、过度劳累?几千元的水冷都不如这几十块的东西补。

建议大家挑选一款好一点的硅脂,导热系数最好大于 5W/(mK),涂抹方式多样,保证涂匀不溢出即可。推荐品牌:利民、九州风神、酷冷至尊、超频三、乔思伯、雅浚。

内存条即随机存取存储器简称 RAM,是与 CPU 直接交换数据的内部存储器。

游戏或其他程序运行时,会将数据先从硬盘转移到 RAM 中,然后 CPU 再读取 RAM 中的数据进行处理执行。内存容量和频率决定了能临时存储数据量的大小和速度。

目前主流为 DDR4 内存,DDR5 仅部分最新硬件支持,提升并不太明显且价格高昂,普通玩家选择 DDR4 内存即可,DDR5 内存战未来。

对于普通办公娱乐,DDR4 8GB 普通内存即够用。

部分游戏对内存频率比较敏感,所以游戏玩家更建议双 8GB 高频(3000 MHz 以上)内存条组成双通道。

大型设计工作者建议 32GB 及以上内存。需要注意:近几年双内存插槽以上主板均支持双通道内存技术,可简单理解为让两个插槽内存并联同时进行数据读写,实现带宽翻倍。

1+1>2,数据告诉你为什么内存条2根小的比1根大的强

这也是为什么推荐双 8GB 而不是单条 16GB 的原因。

通常情况下,四内存插槽主板插 1、3 和 2、4 插槽组成双通道,插两根内存条的情况更建议插在 2、4 插槽,这样效果最好。

推荐品牌:金士顿、威刚、海盗船、芝奇、英睿达、阿斯加特、金泰克。

硬盘是我们电脑的存储设备,电脑上所有的软件数据资料都存放在硬盘中,硬盘容量的大小决定了我们能存储数据的多少。

硬盘又分固态硬盘(SSD)和机械硬盘(HDD),SSD 速度更快但是价格更高,适合作为系统盘或者游戏等程序的安装盘。

机械硬盘通常容量更大、寿命更长、安全性更高,并且价格便宜,适合用来存放工作资料或其他文件。

普通用户可以选择固态硬盘加上机械硬盘组合,性价比更高,256GB 固态用来装系统和常用程序,搭配 1TB 或更高容量的机械硬盘存放工作资料、视频文件等等。

小A建议选择 M.2 NVME 协议的固态硬盘,速度更快更小巧,需要注意部分低端型号或老旧主板可能并不支持,选购时要注意。机械硬盘通常所有主板都支持,不用考虑兼容性的问题。不论是固态还是机械硬盘,最好选择一线大品牌,质量与售后更有保障。固态硬盘推荐品牌:三星、西部数据、铠侠、英睿达、金士顿、闪迪、威刚。机械硬盘推荐品牌:希捷、西部数据、东芝。

电源作为电脑硬件的供电设备,为各硬件提供稳定的电压和电流供应,可以说是电脑中最不能马虎的一部分。

劣质电源往往偷工减料,虚标严重,轻则造成 CPU 降频、死机,重则一个「罢工」,连带所有电脑硬件跟着「陪葬」。所以在选择上一定要认准一二线有保障的大品牌,至于 80plus 金、银、铜牌认证则代表电源转化率,转化率越高,电量损耗越少。电源额定功率的选择参考自己硬件功率,一定要大于自己所有硬件的功率之和并且最好保留一定的冗余。

如果实在不好确认,参照(CPU 最大热设计功耗+GPU 最大热设计功耗)乘以 2 即可。

不用担心电源是否额定功率越大就越费电,实际功率为主机当前工作功率除以电源转化率。

此外电源分为模组电源和非模组电源,区别在于模组电源采用定制的可拆卸线材,可以根据需求选择保留线材,机箱走线更方便,非模组电源采用不可拆卸固定线材。

全模组电源推荐品牌:ROG、航嘉、长城、台达、海韵、酷冷至尊。

机箱即承装各硬件的「容器」,与主板一样分为 ATX 标准机箱、MATX 机箱、ITX 迷你机箱,选择上需要与主板对应。

机箱市场品类各异,价格从几十元到几千元不等。

挑选时要注意机箱与各硬件的兼容性,例如 ITX 机箱没办法放下 MATX 主板、机箱显卡限长、CPU 散热器限高、机箱风扇限量限尺寸等问题。根据预算挑选用料扎实、喜欢的即可。

机箱风扇是安装在机箱内部的风扇,主要起到辅助散热的作用,对于发热量不高的中低端配置电脑,机箱风扇可有可无,而对于高性能高发热量的电脑,一定数量的机箱风扇可以显著提升散热效果。

喜欢光污染的用户,带 RGB 光效的机箱风扇是个不错的选择。

6月底公布的最新一期TOP500超算排行榜中,中国的神威·太湖之光低调地挤下了六连霸的同胞兄弟天河2号,成为首款理论性能达到10亿亿次的超算,将 天河2号之前保持的性能往前推进了一个量级,晋级新的世界第一超算。伴随着太湖之光的其实不仅仅是第一名的荣誉,这次TOP500上中国上榜的超算数量首 次超过了以往的霸主美国,超算应用也实现了三十年来的突破,更重要的是太湖之光计算机使用的是国产处理器,不再是Intel的Xeon处理器。

国产处理器“取代”Intel、AMD等国际公司的处理器一直是国家的战略和梦想,如今在太湖之光计算机上算是真正圆梦了,不过当初的新闻报道中笔者也看到了评论中很多人对国产处理器的批评(虽然大部分否定太湖之光的人只是宣泄情绪、负能量而已),这个问题也是影响国产处理器发展的一个重要因素,因为生态体系的缺乏,中国发展自己的处理器也只能是“摸着石头过河”,这个石头就是国外已经发展的处理器指令集,但这种路线又很容易被不明真相的围观者嘲讽——都用了别人的指令集了,怎么还敢叫自主产权?

对于这个问题,多年前龙芯处理器的架构师胡伟武博士也解释过:“我们CPU也是可以做世界第一的,而且有,关键就是没法用,用户不用你。”软件生态的现实决定了国产处理器不可能从0开始研发,在这方面日本80-90年代通过TRON计划研制通用OS、CPU但最终失败的例子可以说是前车之鉴,反而C919大飞机这种国际化分工合作的模式容易获得成功。

在研发处理器方面,既然我们的目标是“过河”,为了稳妥、安全,摸着石头小心探索也是可行的,而中国在处理器研发上可以说把河里的石头都摸了个遍,从X86到ARM再到MIPS还有小众的SPARC、Alpha甚至安腾架构,国内几乎都尝试了。

今天的超能课堂里,我们就来简单了解下国内处理器的指令集体系及技术来源。根据公开来源,笔者能找到的有代表性的国产处理器方案主要有龙芯、申威、兆芯、飞腾、宏芯以及智能手机/平板领域发展最好的海思、展讯、全志等,他们所用的架构涉及X86、ARM、MIPS、Power及SPARC、Alpha等,如下图所示:

常见国产处理器指令集体系及来源

·龙芯:血统纯正的中国芯,商业化不尽如人意

龙芯并非最早的国产处理器,也不是最成功的国产处理器,但提到国产处理器,大家第一个想到的恐怕就是龙芯了,它是曝光率最高的国产处理器,而且考虑到它是中科院计算机所研发的,其血统的纯正性更容易成为国产处理器的代表。

龙芯课题组于2001年成立,不过龙芯处理器的正式诞生之日是2002年8月10日,在计算所长李国杰院士的领导下,龙芯之父胡伟武博士及其团队拿出了龙芯1号处理器,当年他还写过《我们的龙芯1号》一文介绍龙芯的研发历程,小编当年也看过这篇文章,记忆犹新的是龙芯的中文代号是“狗剩”,源于中国人“赖名好养活”的习俗,不过也可以看出团队对龙芯处理器的未来虽然有期待,但当时应该是挺担心这个项目的未来发展的,只是龙芯的英文名就非常高大上了——Godson,上帝之子!

龙芯一出世就顶着自主研发的美名,但是没多久就被爆出龙芯的指令集实际上是源于MIPS,也就是说是买来的,这让龙芯瞬间被千夫所指,研发团队也背负了骂名和压力,胡伟武博士也解释过为何选择MIPS指令集,前面说的“用户不用你”就是根本原因,自建一套软件生态系统对中科院这样的学术单位来说是不可能的任务。

对龙芯的第二个质疑在于他们选择了MIPS指令集而非现在大红大紫的ARM指令集,不过时间回溯到2000年代(龙芯立项研发的时代可能更早一些),当时的ARM可没有如今这般强势,而MIPS在大学、科研单位有良好的基础,龙芯团队选择MIPS也是情有可原。

不管怎样,龙芯这个项目算是活下来了,从最初的龙芯1到目前的龙芯3已经发展了三代了,每一代其实又衍生出了多个版本,从单核、双核到四核、八核,从180nm工艺到28nm工艺,从双发射到四发射,龙芯处理器的架构、规格、频率、性能都在不断进步,龙芯3B2000甚至号称性能达到了Intel Ivy Bridge处理器的水平,其指令集其实已经远远超出了MIPS范畴,加入了很多龙芯团队自己开发的指令,比之前的产品增加了500多条自定义龙芯扩展指令,可用于实现对其他主流指令系统的二进制翻译兼容,另外存储访问和I/O效率也有大幅的提高,还有一点就是软硬件将保持向前兼容。

但是龙芯也不是没有槽点,大多数龙芯处理器其实活在了中科院给外界展示成果的展台上,尽管多年来大家对龙芯抱以期待,中科院甚至让旗下的江苏梦兰集团参与成立中科龙梦公司加速商业化,也推出了灵珑/福珑/逸珑台式机、笔记本等产品,但这些产品大都昙花一现,性能无法达到主流水平,很快就被人给忘记了。

·申威/飞腾:最成功的国产处理器,军方的秘密武器

申威和飞腾尽管选择的处理器路线不同,不过这两家要放在一起说了,因为这两家背后有军方背景,申威处理器是无锡江南计算技术研究所研发的,后者也是总参谋部第五十六研究所,它有个名字是上海高性能集成电路设计中心,而天津飞腾是国防科大旗下的。此外,早前我们还报道过一家名为Phytium公司在去年的Hotchips 2015会议上推出了代号为Mars(火星)的多核处理器,这家公司是广州飞腾,据说也是国防科大下属的,但跟研发飞腾FT处理器的天津飞腾又不是一家单位。

回到正题,江南所在计算机技术研究上也是老资历了,不过在处理器指令集上他们的选择看起来有点非主流——DEC公司的Alpha 21264指令集,在技术上Alpha有独特之处,DEC当年在处理器市场也曾叱咤风云,AMD的K7架构就有部分技术源于Alpha架构,AMD上上上任CEO德克·梅尔(Dirk Meyer)就来自DEC公司,去年辞职走人的Zen架构之父Jim

如今DEC公司早就烟消云散,公司几经转卖,微软在Win2000之后也放弃了对Alpha架构的支持,Alpha架构也早就不再更新了,专利也过期了, 这可能是江南所选择Alpha架构的原因之一。2011年济南的超算中心部署了神威蓝光,它所用的处理器就是神威SW1600,16核心,现在的资料都认 为它是基于专利已经过期的DEC ALPHA 21164A EV-56架构。

这次的太湖之光的神威SW26010处理器也是江南所研发的,虽然大家猜测它还是Alpha指令集,但跟龙芯后续架构类似,申威SW26010的架构、指令集已经远远超出了之前的范畴,加入了很多新指令。这次的SW26010就是260核心众核架构,乱序执行架构,频率1.45GHz,整个处理器包括4个MPE(Management Processing

与其他国产处理器相比,申威系在性能上完全走在了前列,在世界范围内都是靠前的,SW26010的理论浮点性能高达3TFLOPS,其性能完全可与Inel最新的Xeon Phi加速卡一拼。不过申威处理器的不足之处在于内存系统,太湖之光性能达到天河2号三倍的同时总内存反而从1.4PB降低到了1.31PB,每个节点使用了四路128bit

再来说下飞腾,天津飞腾研发的FT系列处理器也在HPC领域有过应用,不过飞腾FT处理器用的架构更杂乱,从公开资料来看第一代FT处理器兼容于Intel安腾2指令集,第二代FT-64处理器在银河计算机中有过使用,第三代产品FT-1000则是基于开源的UltraSPARC架构,8核64线程,在天河1号计算机的节点网络上有使用。

之后的FT-1500还是基于SPARC架构,制程工艺从65nm升级到了40nm,16核心128线程,在天河2号超算中使用了4096颗FT-1500处理器作为节点前端处理器。

最新的FT-1500A虽然名字跟上面的类似,但实际上没什么关系了,因为它的架构变成了ARM 64位,使用的是28nm工艺。据天津飞腾总经理谷虹介绍,FT-1500A系列处理器是64位通用CPU,兼容ARM V8指令集,采用国际先进的28nm工艺流片,具有高性能、低功耗等特点,关键技术国内领先,可实现对Intel中高端“至强”服务器芯片的替代,并广泛应用于政府办公和金融、税务等各行业信息化系统之中。

不论是申威还是飞腾,这两家军方背景的国产处理器单位因为目标明确,可以说是国产处理器中做的最成功的——不论性能还是架构设计都有独特之处,申威处理器不仅有硬件研发,还在编译器及Linux操作系统(神威睿思)上做了创新,太湖之光这次有三项应用入围戈登贝尔奖,这也得归功于江南所在超算应用上的努力。

·中晟宏芯:借力蓝色巨人IBM,Power架构能撑起一片天?

通用处理器架构也曾百花齐放,Intel当年面对的对手比现在多得多,但X86现在差不多一统天下了,能跟Intel竞争的公司就更少了,强大如IBM这样拥有Power架构的公司也不行了,他们索性于2013年联合NVIDIA、泰安电脑等公司成立OpenPower开放联盟,其他公司也可以获得Power架构授权。此后在2014年还推动成立中国POWER技术产业生态联盟,IBM与多家中国公司签署了授权协议,中晟宏芯就是其中的一家。

IBM的Power架构一度成为国产处理器的希望

中晟宏芯成立于2013年,发起人是江苏梦兰集团、江苏中晟智源、苏州高新创业投资集团,梦兰集团之前我们说过是中科院旗下的公司,而后两者可以说是江苏政府代表,因此中晟宏芯获得Power架构技术得到了工信部及江苏政府、中科院计算所的支持,计算所甚至派了一个技术团队,如果一切都能按照预定的引进、消化、吸收,中晟宏芯应该在2019年推出国产化的Power处理器。

但是事与愿违,中晟宏芯虽然很快就推出了CP1处理器,但这只是IBM Power 8处理器的马甲而已,还没等这家公司消化Power技术,他们就闹出了欠薪风波,中科院派出的技术人员发不出工资,此后公司也不断动荡,股东发生变化,人员也波动频繁,指望中晟宏芯推动Power架构国产化是没希望了。

此外,IBM的Power架构在国内银行等关键行业有重要应用,而且Power处理器性能强劲,是个好东西,但真要引进消化也没这么容易,以Power 8架构为例,它是12核心96线程,核心面积达到了650mm2,复杂度远高于普通处理器,再加上原本使用的是IBM自己的22nm SOI工艺,而SOI工艺已经没多少代工厂搞了(GlobalFoundries用过,28nm节点放弃,后来又继承了IBM的衣钵),这无疑增加了Power处理器的国产化难度。

·兆芯/海光:中国能用X86技术打败Intel、AMD?

前面提到的国产处理器中,除了军方背景的申威、飞腾之外,基于MIPS、SPARC以及Power架构的处理器发展过程都是一波三折,他们面临的核心问题也是一样的——软件生态远不如X86。既然大家都能注意到这个问题,那中国为什么不直接选择X86体系呢?这是个好问题,你还别说,国内还真有搞X86架构的。

国内较早跟X86架构授权有关的是北大微电子中心,2005年AMD跟中国政府达成了协议,科技部指定北大微电子中心接收AMD Geode-2处理器技术授权,北大微电子中心还把这事作为重点宣传,表示“这是美国历史上,第一次向在美国境外授权开发X86兼容的微处理器及系统芯片。此次合作也是迄今为止中美半导体领域最具影响力的技术合作。”

AMD给的这个处理器是X86架构的,中国因此获得了X86技术,不过Geode处理器大部分人是没听说过的吧,因为这是AMD嵌入式处理器,其最初起源于Cyrix公司的MeidaGX平台,后来Cyrix这部分业务被国家半导体(NS)收购,2003年AMD又把国家半导体的Geode业务收了。

AMD授权给北大的X86技术显然不可能是最顶级的,所以选了嵌入式架构给中国,不过这点“施舍”已经可以让北大好好装一下了,很多人恐怕不记得还有北大众志处理器吧,原先也是做MIPS架构,得到AMD授权之后,他们的PKUnity86-3就是X86兼容处理器,但最后也是不了了之,也只活在了展台上,现在都没什么消息了。

说得有点远了,回到正题上来。由于X86架构是AMD、Intel吃饭的家伙,他们通常是没可能把技术授权给别人的,AMD之前那个例子更多地是拿买来的技术迎合中国市场而已,中国公司从这两家获得X86技术的可能性几乎没了。不过我们别忘了X86技术实际上并非只有AMD和Intel,VIA威盛公司也有X86授权的,他们的技术来源于Cyrix,后者又是Intel当年对外授权X86技术的几家公司之一。

在当年的Intel反垄断案和解之后,VIA的X86技术也算是正当化了,但是VIA自己是个小公司,没法玩转高性能X86架构的,他们出的Nano、Nehemiah(尼希米)、Esther(以斯帖)、Isaiah(以赛亚,VIA总经理陈文琦、王雪红夫妇是基督徒,产品代号也很有宗教特色)等处理器虽然不乏特色,但因为制造工艺不能跟Intel相比,架构和性能也是不能相提并论的。既然没有市场了,那VIA索性把X86技术卖给了大陆的上海兆芯公司。

兆芯这家公司也是很有背景的,2013年由上海国资委旗下的联和投资与VIA成立的,注册资本2亿美元,上海出资80%,VIA占股20%。这次的合作显然是大陆出钱,VIA出技术,因为兆芯的业务范围包括X86 CPU、ARM CPU、GPU及芯片组研发都是VIA现有的,上海国资委下面的投资公司可没这技术。

凭借雄厚的背景,兆芯如愿拿下了国家的核高基项目,根据公开报道兆芯拿到的核高基补贴高达56亿,后续还在申请,总额高达70亿。至于回报,兆芯号称自主研发的ZX-C处理器于2015年4月量产,28nm工艺,四核处理器,主频可达2.0GHz,TDP功耗仅为18W,并且支持国密算法加密,但兆芯的CPU基本上都是VIA处理器的马甲,毕竟从成立到拿出产品只有2年左右的时间,这么快就生产出四核X86处理器并不容易。

除了上海兆芯,国内另一家获得X86技术授权的是天津海光,这事还得从AMD说起,今年Q2季度财报公布之后,AMD宣布他们跟中国天津海光投资公司达成了协议,将X86技术授权给海光公司,获得2.93亿美元的授权费,双方还会成立合资公司。

目前有关AMD、海光的X86授权协议还不明确,但AMD这次授权给中国公司的X86很可能不再是低端的,因为AMD要打开中国高性能服务器市场,授权的架构很可能是高性能的Zen技术,换句话说AMD有可能给了中国公司最尖端的X86技术,如果真是如此,AMD这一次可真的是拼了。

海思:商用市场的成功才是真成功

这里虽然选择了华为的海思,不过笔者要说的其实是海思、展讯、全志、瑞芯微等一帮民营公司开发的处理器,选择海思作为代表,是因为海思是其中的佼佼者。这些公司虽然没多少背景(海思背后的华为算是大公司,是个例外),但他们恰恰是商业化最成功的国产处理器,这点跟前面介绍的其他处理器不同。

商业公司以市场为导向,不必背负什么国产、自主产权的压力,他们无一例外选择了最热门的ARM体系,架构也多是购买的ARM公司的Cortex-A系列授权,GPU也是花钱授权的,海思还可以研发自己的基带及ISP、DSP等芯片,目前的麒麟950处理器是首款Cortex-A72核心、Mali-T880 GPU及TSMC 16nm Plus工艺处理器,已经具备国际先进水平。

以上介绍的国产处理器中,他们大体可以写分为学院派、军方派、国资派及民营派,其中商业化最好的显然是民营派,国内厂商在手机/平板SoC处理器上已经闯出一片天,军方派的飞腾、申威因为目标明确,实际上发展的也相当成功,申威SW26010在众核架构上也具备世界水准了。

不能让人满意的要属学院派及国资派了,龙芯被寄予厚望,但市场化举步维艰,考虑到MIPS指令集的应用场合,龙芯进入主流市场是没可能了。一些国有资本参与的国产处理器更让人失望,其所推出的处理器经常号称国产自主产权或者自主研发,但背后多是马甲,很多项目都是为了争取国家的核高基巨额补贴。

当然,在套取国家补贴这点上,不仅是国资派,所有公司其实都对这个蛋糕垂涎三尺。华为海思虽然在商用市场发展的不错了,这点值得表扬,但他们也没忘记核高基补贴。我们曾报道过华为的泰山服务器,此前资料说它使用的是华为自主研发的CPU架构,但之后华为公关找我们澄清过——该处理器不是16核而是32核的,基于公版Cortex-A57架构,华为表示该项目是国家核高基计划,不会量产。

笔者并不是反对国家补贴高科技发展,以当前国内相对弱势的情况来看,国家的支持和补助对处理器研发以及存储芯片研发、半导体工艺等重大技术都是非常必要的,问题是如何避免有些公司浑水摸鱼、骗取纳税人资金。

尽管有这样那样的问题,国产处理器无论如何都是一个要大力发展的行业,我们希望不久的将来能看到中国公司也能制造出世界级水准的高性能处理器,与Intel、AMD、高通等公司同台竞争,尽管不是每一个人都会选择国产处理器。

愿汉芯一号这样的事件永不再演

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越来越多的用户开始怀疑哪种处理器可以最好地保护他们的计算机,数据和在线活动,英特尔和之间数十年的长期斗争最近已进入一个新的层面。

直到最近几年,普通用户和网络安全研究人员都大多担心过多的软件漏洞,而这些漏洞似乎永远不会消失。

随着在2018年1月谷歌批露了Meltdown和Spectre CPU设计缺陷开始,许多用户和安全研究人员意识到,为我们的电脑提供动力的CPU并不像我们以前想象的那样安全且。

这给我们留下了一个问题:哪个公司更安全?当我们认为目前有242个公开披露的漏洞,而AMD只有16个(对AMD有利的比例为15:1)时,这个问题似乎显得很紧迫。

2018年:处理器安全元年

2018年1月,谷歌的零号项目安全专家以及其他独立的安全研究人员披露了 Meltdown和Spectre CPU设计缺陷。这些漏洞的存在是由于大多数体系结构团队为了提高其芯片性能而做出的设计选择。

Meltdown漏洞(也称为Spectre变体3)专门影响Intel的CPU。它允许第三方代码破坏通常由硬件实施的应用程序与操作系统之间的隔离。攻击者可以使用它来访问其他应用程序和操作系统的内存,从而使他们能够窃取秘密。

Spectre漏洞打破了不同应用程序之间的安全边界,甚至使那些遵循最佳编码实践的应用程序也变得容易受到利用PC侧通道安全漏洞的攻击者的攻击。

Spectre几乎影响所有使用预测执行来提高性能的乱序CPU,包括AMD和Arm的处理器。但是,Spectre家族新发现的侧通道攻击似乎比其他两家供应商对英特尔的影响更大,这意味着英特尔可能比竞争对手拥有更多的CPU自由来保持性能优势。

预测执行是一种CPU设计功能,它使CPU可以处理下一步可能需要或不需要的某些任务。如果需要这些任务,则在需要时可以更轻松地访问它们,因此与没有此功能的情况相比,CPU的性能得以提高。

这也是为什么尽管Spectre的特定变体可以通过软件固定甚至可以在硬件中缓解的原因,但直到CPU制造商决定足够的可能性并完全禁用预测执行功能,或者设计全新的架构

这不仅是一种理论,而且自从首次披露Meltdown和Spectre缺陷(不到两年)以来已经发生了好几次。

在研究人员披露Spectre数月之后,另一组安全研究人员准备披露 “ Spectre Next Generation” 新的预测执行漏洞家族。据称,英特尔试图推迟披露,因为该公司在那年早些时候因《幽灵》的首次曝光而遭受了巨大的公关打击。

预测性执行至少造成了三个其他错误,即TLBleed, Foreshadow 和Zombieload,这些错误实际上使英特尔的超线程技术不安全。OpenBSD创始人Theo de Raadt已 警告不要 一开始就在Intel计算机上启用超线程。

直到最新的 Zombieload攻击 ,其他操作系统供应商(例如Google甚至Apple)才加入了OpenBSD创始人的行列。Google 禁用了所有Chromebook上的超线程,而苹果公司仅指出,要完全缓解Zombieload和其他微体系结构数据采样(MDS)漏洞,就需要禁用超线程,这是用户的一种 选择。

英特尔本身也建议禁用超线程功能,但仅向“不能保证受信任的软件在其系统上运行”的某些客户禁用。不过什么是受信任的,什么不是?

绝大多数预测性执行攻击不会影响到AMD的处理器,只有少数例外,例如Spectre变体1、1.1和4,后者被称为 Speculative Store Bypass。

AMDCPU也受到PortSmash的影响,PortSmash是一个影响其同时多线程(SMT)功能的漏洞,该功能类似于英特尔的超线程。AMD处理器也容易受到NetSpectre和SplitSpectre的攻击,因为这些漏洞影响了处理器,而这些处理器也容易受到Spectre v1的攻击。

AMD的处理器容易受到Spectre变体2的影响,该公司对此进行了更新,但它表示, 与英特尔设计相比,其架构存在差异,“利用风险几乎为零”。

AMD的芯片还受到新的Meltdown and Spectre攻击中的 五种的攻击,其中包括一些发现原始Spectre andMeltdown设计缺陷的原始研究人员。英特尔的芯片容易受到所有七个漏洞的影响。

AMD的CPU(包括最新的Ryzen和Epyc处理器) 不受 以下漏洞的影响:

我们可以看到,与英特尔的处理器相比,AMD的CPU似乎对预测性执行攻击具有更高的弹性。但是,与Spectre v1高度相似的缺陷似乎也继续影响着AMD的处理器。好消息是,在大多数情况下,原始的Spectre v1固件缓解措施也可以防止这些新的漏洞。

英特尔和AMD都针对上述所有缺陷发布了固件和软件补丁,尽管如果更新过程取决于主板或设备制造商而不是英特尔/ AMD或操作系统供应商,则并非所有缺陷都已经到达用户手中。例如Microsoft,Apple等。

降低Spectre软件对性能的影响

在公众了解到Spectre和Meltdown最初的缺陷之前,芯片制造商有大约6个月的时间对它们发出警告。这也引起了争议,因为并不是所有的操作系统供应商都同时了解到这一点。有些人被要求在几天或几周内处理漏洞。

即使有了6个月的领先优势,最初的修复也在人们的电脑上造成了不少问题,从性能显著下降到导致电脑死机。随着几个月后的一些更新,情况有所改善。

然而,即使这些补丁被优化以最小化性能损失,对于芯片制造商(尤其是Intel)来说,在处理所有spectree级漏洞的补丁时,仍然很难同时最小化补丁的性能开销。

根据最近的一份报告,英特尔必须提供的所有补丁程序 使用户的PC 和服务器的速度降低了大约是AMD自己的补丁程序的五倍。这是一个很大的差距,主要是因为英特尔必须比AMD修复更多的安全漏洞。

获胜者:AMD(某些)针对侧通道攻击的硬件缓解措施

也许由于Intel因Spectre级的安全漏洞不得不发布大量的固件和软件缓解措施,该公司也改变了主意,不再向其处理器中添加基于硬件的缓解措施。最初,英特尔不太愿意这样做,或者至少不愿对其架构进行重大更改。但是,它后来致力于 “安全第一”的原则。

在某些方面,该公司履行了这一承诺。英特尔在Meltdown和Foreshadow中包括了硬件缓解措施,从 Whiskey Lake和Cascade Lake处理器开始,在某些最新的CPU 中还包括了部分MDS硬件缓解措施,

英特尔还承诺将对Spectre v2进行硬件修复,并已实现使用内置硬件和软件的部分修复。不过英特尔尚未承诺在硬件中修复最危险的推测执行攻击Spectre v1。

在某些情况下,据称英特尔还忽略或轻描淡写了某些Spectre类漏洞的披露。就MDS攻击而言,据称英特尔呼吁漏洞 研究人员拼底MDS攻击的严重性,不过这个提议被拒绝了

目前还不清楚英特尔是否有意避免修复Spectre v1和其他在硬件上的侧通道攻击,因为它很昂贵,可能会破坏太多东西,或者只是在等待时机,直到它准备好发布这样的处理器。

有一点似乎很清楚,那就是用于投机性执行端侧通道攻击的软件补丁不足以防止类似的新攻击出现。漏洞研究者们表示怀疑,即试图修补体系结构是否会因体系结构设计变更而带来长期的安全利益。

因此,如果英特尔,AMD和其他芯片制造商不愿意改变其CPU架构的设计,我们将永远被Spectre级的旁通道攻击所困扰。

不过,在用硅芯片修复某些漏洞方面有一些进展。英特尔为MSBDS,Fallout和Meltdown等许多新漏洞添加了新的基于硬件的缓解措施,并为此采取了新措施 。英特尔(Intel)正悄然发布带有第9代核心处理器的新产品,这些新处理器为已经上市的机型增加了更多硬件增强的缓解措施。这些内置的缓解措施旨在减轻基于软件的Windows安全修补程序的性能开销。

同时,AMD尚未在其已经出货的芯片中增加任何新的芯片缓解措施,尽管它正在将其应用于更新的型号中。但是,值得一提的是,AMD不需要像英特尔那样进行太多改动来抵御漏洞,因此它不需要基于硬件的修补程序。

英特尔的ME和其他安全漏洞

在Spectre漏洞被发现之前,甚至以后,英特尔芯片最大的与隐私或安全性相关的问题都围绕着英特尔的内置管理引擎展开。但是,尽管其他漏洞可能同样重要,但预测性执行侧通道漏洞掩盖了所有其他安全漏洞。

2017年, 英特尔确认了ME 中的一个安全漏洞,攻击者可以利用该漏洞远程利用固件并接管任何由英特尔支持的计算机。自2008年以来,该错误影响了所有处理器。

在2017年晚些时候,研究人员发现了另一个ME漏洞,从2015年的Skylake到2017年的Coffee Lake,都受到了影响。即使用户可以通过正常方式禁用ME,或通过非官方方式禁用ME,该漏洞也可使ME保持活动状态。

安全研究人员找到了一种方法, 可以通过英特尔为政府机构秘密实施的无证模式,在同一年禁用英特尔ME。据推测,英特尔这样做是为了让NSA和其他政府机构禁用ME的潜在易受攻击的功能,从而影响PC市场上的其他所有人。

研究人员还在 2018年发现了 两套新的 ME安全漏洞,而英特尔正在深入应对Spectre后果。

由于担心ME可能是“官方”后门或可能被恶意团体使用,一些计算机制造商(例如 Purism, Systems 76甚至Dell)已开始提供默认情况下禁用ME的笔记本电脑。Google则在其某些内部设备禁用ME。

在撰写本文时,公开披露的Intel固件漏洞有242个。

AMD平台安全处理器(PSP),也称为AMD安全处理器,使用Arm Cortex-A5处理器将某些芯片平台功能与主处理器和主操作系统隔离。它与AMD的ME类似,并且与ME一样,如果恶意方发现其中的错误,也有可能被利用来产生毁灭性的影响。

自2017年以来,至少发现了三个PSP漏洞。一位谷歌安全研究人员在2017年发现了一个漏洞可能使攻击者能够访问密码,证书和其他敏感信息。

根据研究人员的说法,Ryzenfall错误会使攻击者完全控制AMD安全处理器。结合归类为Masterkey的Bug,攻击者还能够在目标计算机上安装持久性恶意软件。

Chimera漏洞涉及两个制造商ASMedia芯片组后门的存在 ,一个在固件中,另一个在芯片组的硬件(ASIC)中。后门程序允许将恶意代码注入Ryzen芯片组。

AMD在很大程度上淡化了这些漏洞,称在大多数情况下,攻击者需要通过物理访问来利用这些安全漏洞。然而,在CVE详细信息数据库中,我们可以看到,他们中的大多数都有一个非常高的严重性评级:

AMD已经向所有硬件受到这些漏洞影响的oem和odm发布了补丁,但和往常一样,这取决于这些公司对用户电脑的补丁,这使得支持参差不齐。

研究人员还发现, AMD 针对Epyc服务器芯片的安全加密虚拟化(SEV)功能有时是不安全的。第一个SEV漏洞是作为之前提到的Masterkey公开的一部分发布的。研究人员表示,可以利用Masterkey错误来篡改SEV和固件可信平台模块(fTPM)的安全性。

另一组研究人员披露了第二个SEV漏洞,即 SEVered,仅在几个月后的2018年5月。该漏洞可能使攻击者能够远程提取通常由SEV保护的虚拟机的内存内容。

一位Google研究人员在 今年初发现了 最新的SEV漏洞。再次,它涉及一个漏洞,该漏洞使攻击者可以提取SEV功能使用的加密密钥来加密受保护VM的内存内容。

换句话说,这是大约一年来第三次证明SEV无法完成其工作-保护VM内存。这并不一定会使英特尔的类似SGX功能处于更好的位置,因为它也发现有 一些 由Spectre系列旁通道CPU缺陷引起的 弱点。

对于现代处理器的安全性而言,这并不是一个坏消息。尽管这仍然是一个新兴的计划,但是在研究人员披露了第一个Spectre漏洞之后,英特尔承诺将安全性放在首位。

如前所述,该公司已承诺减轻硬件中Spectre漏洞的危害,其中许多已经当前时代的处理器中得到修正。

然而,最终这些只是一开始就不应该被破坏的问题的小规模修复,我们正在寻找修复破坏的架构之外的安全性。那么英特尔处理器在用户安全方面还能提供什么呢?

软件保护扩展(Software GuardeXtensions,简称:SGX)可能是英特尔近年来发布的最受欢迎和最先进的处理器安全特性。SGX允许应用程序将敏感数据(如密码密钥)存储在硬件加密的RAM中的安全虚拟区域中,操作系统或其他第三方应用程序无法访问这些数据。诸如端到端的加密信号信使之类的应用程序可以利用它,以便可以将用户安全私密地配对。

英特尔最近还宣布了发展SGX的计划,以便能够提供全内存加密(TME),而不是像SGX那样只加密一小部分内存。新特性实际上是两个功能合一:TME为所有内存提供一个单一的加密密钥,而另一个变体称为多密钥总内存加密,它提供全内存加密,支持多个密钥,比如每个加密的VM一个密钥。

MKTME允许在内存中进行加密、静态加密和传输加密。由于英特尔的新功能发布的时间比AMD稍晚,或许该公司已经从其竞争对手在SEV和SGX上的失误中吸取了教训。

硬件内存加密将为用户带来重大的安全优势,因为它会使应用程序将来更加难以从他人窃取数据(授予的操作系统也对允许应用程序共享数据的API进行了严格限制)。但是,目前尚不清楚英特尔和AMD是否打算将这项功能留给企业客户使用,或者是否也将为主流用户启用。

AMD在内存加密方面可能已经晚了一步,因为英特尔抢先推出了SGX。然而,当AMD推出Ryzen处理器时,这些处理器同时具有安全内存加密(SME)和安全加密虚拟化(SEV),这些特性过去和现在都比Intel的先进得多。

SME功能通常在引导时在BIOS或其他固件中启用。它使用通过硬件随机数生成器生成的单个临时128位AES加密密钥提供页面粒度内存加密支持。SME使应用程序可以标记用于加密的某些内存页。

然后,当应用程序需要读取或写入数据时,将自动对这些页面进行加密和解密。该功能可防止遭受旨在窃取仍驻留在纯文本RAM中的敏感客户数据的物理攻击。

AMDTSME(Transparent SME)是SME的更严格的子集,默认情况下会加密所有内存,并且不需要应用程序以自己的代码支持它。对于不再期望修改其代码的旧应用程

AMD最近似乎将TSME重新命名为“Memory Guard”,并将其作为公司新推出的Ryzen Pro 3000 cpu的GuardMI的一部分。GuardMI是AMD对英特尔vPro的替代产品,它为企业客户提供了可管理性和安全特性。目前AMD相对于英特尔的一个特点是内存保护,它可以保护系统的数据不受冷启动攻击。

AMD的SEV是SME的扩展,它使用自己的临时加密密钥对每个虚拟机的内存进行加密。这样,虚拟机可以保持彼此完全隔离。AMD在为索尼和微软的游戏机开发安全功能时提出了这个想法 。

实际上,像英特尔SGX一样,SEV仍然容易受到侧通道攻击或其他利用加密密钥访问的攻击。在确保这些功能几乎不受攻击方面,AMD和Intel仍有许多工作要做。

为什么处理器安全很重要

为什么还要关心处理器安全性呢?Windows、macOS或Linux的安全特性还不够吗?不是数据中心和网络托管公司需要担心这些攻击?首先,硬件在低于操作系统的级别上运行。另一种说法是,硬件控制软件的最终功能。因此,如果有人接管了硬件,这意味着他们现在也可以控制操作系统和应用程序的功能。这包括攻击者可以控制这些安全特性的工作方式,或者完全禁用这些特性。

其次,即使没有人会试图在网上以您的名字作为目标,您仍然可能是恶意软件大规模感染的受害者,这些恶意软件通过广告网络,您访问的被黑站点,内部工作网络等传播。硬件漏洞利用可能是整个漏洞利用工具链的一部分,这些工具的主要目标是:窃取他们遇到的任何人的数据。

如果您不能保证设备中硬件的安全性,那么您喜欢的操作系统或应用程序的所有安全性功能基本上都是无关紧要的。例如,这就是为什么苹果和谷歌已经开始 构建自己的服务器 或停止从不太值得信赖的服务器硬件提供商那里购买的原因。两家公司都在软件方面实现了一流的安全性,但是如果他们使用的硬件中存在后门,那么这些工作都是徒劳的了。

结论:英特尔与AMD处理器谁更安全?

从短期来看,尽管两家公司尽了最大的努力,但在AMD和Intel的处理器都变得更好之前,情况可能会变得更糟。是的,我们可能会获得更多的硬件缓解措施-也许足以使大部分消费者和媒体安心,但由于扭转主要处理器体系结构所涉及的所有困难和成本,还不足以解决所有问题。

在未来的几年中,我们还将从英特尔和AMD那里获得一些有趣的新安全功能。但是,随着越来越多的研究人员开始更深入地研究他们的CPU微体系结构,未来几年可能会被两家公司的处理器中发现的更多安全漏洞报告所控制。

两家公司也将花费数年的时间来修复研究人员在新架构设计中发现的缺陷。最后,一切都应该变得更好,因为它将迫使处理器变得更加成熟。

既然都不太安全,那么这两家公司到底谁会更安全一些?我们分析如下:

1)英特尔目前有242个公开披露的漏洞,而AMD只有16个。这在AMD的偏爱中是15:1。差距太大了,不容忽视。

2)自2018年初以来,针对英特尔披露的投机性执行侧通道攻击似乎只有不到一半影响了AMD的Ryzen和Epyc CPU。确实,在某些漏洞被宣布影响英特尔的CPU的情况下,研究人员可能并未主要研究AMD的CPU。但是,即使到那时,AMD在仔细检查漏洞如何影响其自身的处理器之后,仍然确认这些错误不会影响其处理器。实际上,AMD似乎在设计新的Ryzen微体系结构时考虑到比英特尔本质上基于Nehalem的微体系结构更好的安全性。为什么以Nehalem为基础?因为至少从2008年Nehalem微体系结构问世以来,大多数推测性执行攻击都会影响英特尔的CPU。

3)随着新的Zen架构的发布,在支持新的硬件加密功能方面,AMD在支持新的硬件加密功能方面似乎也领先英特尔一步。AMD在安全方面是否会保持这样的速度还有待观察,因为英特尔试图解决Spectre的所有问题并改善其在消费者心目中的形象,但至少目前来看,AMD似乎处于领先地位。即使不考虑与Spectre相关的补丁对新旧系统造成的所有各种性能下降,AMD的处理器似乎还是在近期和中期选择的更安全,更安全的平台。

即使不考虑与spectrep相关的补丁对新旧系统造成的各种性能下降,AMD的处理器在近期和中期看起来都是更安全、更可靠的选择。

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