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创益通：CXL计算快速链接技术龙头

伊震峰

只买龙头的龙头选手

2023-06-13 15:38:12

【知识贴】CXL（Compute Express Link）

🧧概念
CXL 即计算快速链接（Compute Express Link），是面向处理器、内存扩展和加速器的开放标准行业标准、支持缓存一致性互连。

🧧本质
CXL 技术保持 CPU 内存空间和所连接设备上的内存之间的内存一致性。这样可以实现资源共享（或池化）以获得更高的性能，降低软件堆栈的复杂性，并降低整体系统成本。

🧧三类设备
CXL联盟已经确定了从新互连中受益的三类主要设备：
类型1⃣️设备：智能网卡等加速器通常缺少本地内存。但是，它们可以利用 CXL.io 协议和 CXL.cache 与主机处理器的 DDR 内存进行通信。
类型 2⃣️设备：GPU、ASIC 和 FPGA 都配备了 DDR 或 HBM 内存，可以使用 CXL.memory 协议以及 CXL.io 和 CXL.cache，使主机处理器的内存在本地可供加速器使用，加速器的内存在本地可供 CPU 使用。它们还位于同一缓存一致性域中，有助于提升异构工作负载。
类型 3⃣️设备：CXL.io 和 CXL.memory 协议可用于内存扩展和池化。例如，连接到 CXL 总线的缓冲区可用于启用 DRAM 容量扩展、增加内存带宽或添加持久内存，而不会丢失 DRAM 插槽。在现实世界中，这意味着以前取代DRAM的高速，低延迟存储设备可以代替支持CXL的设备来补充它。这些可能包括各种外形规格的非易失性技术，例如附加卡，U.2和EDSFF。

🧧3CXL 协议和标准CXL 标准通过三种协议支持各种应用场景：CXL.io、CXL.cache 和 CXL.memory。CXL.io：该协议在功能上等同于 PCIe 5.0 协议，并利用了 PCIe 的广泛行业采用和熟悉程度。作为基本的通信协议，CXL.io 用途广泛，可满足各种应用场景的需求。CXL.cache：此协议专为更具体的应用程序而设计，使加速器能够有效地访问和缓存主机内存，从而优化性能。CXL.memory：此协议使主机（如处理器）能够使用 load/store 命令访问设备连接的内存。这三种协议共同促进了计算设备（例如CPU主机和AI加速器）之间内存资源的一致共享。从本质上讲，这通过共享内存启用通信来简化编程。

🧧CXL 的特性和优势

简化和改进低延迟连接和内存一致性，可显著提高计算性能和效率，同时降低 TCO。
CXL 内存扩展功能可在当今服务器中紧密绑定的 DIMM 插槽之外提供额外的容量和带宽。CXL 使得通过 CXL 连接的设备向 CPU 主机处理器添加更多内存成为可能。
与持久内存配对时，低延迟 CXL 链路允许 CPU 主机将此附加内存与 DRAM 内存结合使用。高容量工作负载的性能取决于 AI 等大内存容量。考虑到这些是大多数企业和数据中心运营商正在投资的工作负载类型，CXL的优势是显而易见的。

【核心】低延迟 CXL 链路允许 CPU 主机将此附加内存与 DRAM 内存结合使用。高容量工作负载的性能取决于 AI 等大内存容量。

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