海光处理器产品手册.pdf

小小亮

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2022-04-01

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产品简介

以超越的计算性能构建安全计算基础

海光高性能 x86 64 位处理器家族

满足中国本土安全性和高性能计算需求的 x86 处理器

海光高性能 x86 处理器专为中国企业级计算量身打造，以超越的性能和本土安全特性

为安全极为为敏感的机构提供独一无二的安全、可信计算解决方案。

物联网，云计算，人工智能和移动办公等新兴计算技术和基础计算服务将各种规模的数

据中心转化为计算服务商，使其不得不重新考量总体拥有成本、每瓦处理器和机架计算密度

等因素。同时，面对各种层出不穷的安全事件，中国本土机构的安全性不能交由外部机构管

理和维护，安全性问题甚至一度成为制约未来发展的一个因素，因此，急需一种高性能的主

流的 x86 处理器解决方案，在满足企业级计算需求的同时还必须把本土安全机制作为先天

基因的方案。

海光高性能 x86 处理器系列应运而生，从中国本土安全要求出发，以中国安全国家标准

为内置基因，并以超越的姿态面对主流 x86 计算的挑战，用从容不迫的性能和多种计算优势

满足中国政府、互联网、电信运营商、金融、交通和能源等机构和企业的多种需求。

更高的计算密度

海光高性能 x86 处理器系列提供从 4 核到 32 核多线程、一路和两路计算方案，还提供

业界高密度的计算方案，最高可以达到每机架 1792 核 x86 处理器。在机构和企业越来越珍

惜计算资源和不牺牲性能的条件下，海光处理器提供了业界高水平的计算密度，并同时针对

数据中心、云计算中心进行功耗优化，多种性能/瓦选择方案为多样性提供可能。

片上的中国原生安全标准

海光 x86 高性能 64 位处理器以满足本土安全需求为己任而研发，基于中国 SM2、SM3、

SM4 算法（中华人民共和国国密 GM/T 0002/0003/0004 标准）研发了处理器内部虚拟机安

全保护技术（CSV）以确保虚拟计算、数据迁移、内存读取等环节的安全、可靠。同样基于

中国 SM2，SM3，SM4 算法的内存加密技术，加密内存中的程序和数据，阻止任何未经授权

的存取。固化于处理器芯片内部的 Boot ROM 技术、及基于中国 SM2、SM3、SM4 算法的

Security Boot 技术，避免了后门的威胁，符合中国国家标准。处理器从设计之初完全规避了

熔断漏洞，满足中国境内最为严苛的安全计算要求。

内存加密模式下，安全处理器会在数据写入内存的时候，使用国密 SM4 秘钥进行加密，

而且每次系统重置后都随机生成新的秘钥，运行在 CPU 核心上的任何软件都不可能获取。

这将在整个系统中彻底告别明文数据，特别是在搭配 NVDIMM 非易失性内存的时候，未加

密数据完全可以通过物理移除、克隆的方式进行窃取。不用担心，这种加密对系统性能尤其

是内存延迟的影响非常小，而且安全处理器只会对特定的内存页面进行选择性加密，而不是

加密全部已用内存。

虚拟机加密模式下，传统令牌加密系统中，虚拟机监视器(Hypervisor)泄密的问题将不复

存在。监视器和运行在同一机器上的客户端资源、不同客户负载完全隔离，代码和数据将分

别标记、独立加密，访问的时候如果加密标记错误，就只能看到加密状态。虚拟机监视器必

须与安全处理器交互才能加密，并告知安全处理器有加密的虚拟机正在运行，由安全处理器

载入合适的国密 SM4 秘钥。

海光处理器自带片上中国原生安全基因，兼顾强大的计算能力满足数据中心、云计算、

网络、存储等基础设施的性能和安全性要求。

针对虚拟机进行优化

最高支持每路多达 24 个虚拟机，结合 x86 指令集的虚拟化扩展和标记 TLB 技术，优化

虚拟机资源，提高虚拟机可用性。

高达 64M 三级缓存助力更快的访问速度

海光 x86 处理器系列最高提供 64 兆字节的三级缓存，结合多核、多线程和多内存通道

等特性，提供更快的访问速度。

更大的内存带宽和内存容量

系统芯片（SoC）的设计集成了南北桥、内存控制器、I/O 控制器、服务控制器和安全

系统等，一并封装在处理器内部。每个处理器集成 8 通道 DDR4 内存控制器，支持多达 16

个 DDR4 DIMMs，支持高达 2TB 内存/CPU，满足内存扩展和存储敏感的计算需求。

高 I/O 带宽

海光高性能 x86 处理器系列提供多达 128 个 PCI Express 3.0 通道，在云计算、大数据

和 HPC 计算环境下能提供更多可能。