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CXL (Compute Express Link) 技术是一种新型的高速互联技术,旨在提供更高的数据吞吐量和更低的延迟,以满足现代计算和存储系统的需求。它最初由英特尔、AMD和其他公司联合推出,并得到了包括谷歌、微软等公司在内的大量支持。
CXL的目标:解决CPU和设备、设备和设备之间的内存鸿沟。服务器有巨大的内存池和数量庞大的基于PCIe运算加速器,每个上面都有很大的内存。内存的分割已经造成巨大的浪费、不便和性能下降。CXL就是为解决这个问题而诞生。
CXL技术的背景可以追溯到PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 技术,PCIe是用于连接计算机内部组件的一种标准接口技术。PCIe设备可以发起一个DMA来访问内存,只要知道目标物理地址即可。在CXL之前就有以IBM牵头的OpenCAPI,ARM为代表支持的CCIX,AMD等支持的GenZ和Nvidia自行提出的Nvlink等等多种协议。虽然PCIe已经有了很多改进,但其难以满足现代计算机处理器和加速器之间的高带宽、低延迟通信需求。于是,CXL技术应运而生。
CXL技术的应用场景非常广泛,其中包括数据中心、人工智能和处理器互联等领域。在数据中心领域,CXL技术可以将不同的计算和存储资源进行互联,提高系统性能和效率。在人工智能领域,CXL技术可以使GPU和FPGA等加速器更好地与主处理器进行协作,提高AI模型训练和推理的速度。在处理器互联方面,CXL技术可以实现不同厂商的处理器之间的互联,提高系统的整体性能和灵活性。
CXL(Compute Express Link)是一种高速串行协议,它允许在计算机系统内部的不同组件之间进行快速、可靠的数据传输。CXL在2020年推出,由英特尔、戴尔和惠普等公司共同设计。它旨在解决高性能计算中的瓶颈问题,包括内存容量、内存带宽和I/O延迟等问题。CXL还可以实现内存扩展和内存共享,并且可与计算加速器(如GPU、FPGA)等外设通信,提供更快、更灵活的数据交换和处理方式。
CXL技术不仅提供了高速传输,还支持内存共享和虚拟化,使设备之间的协作更加紧密和高效。这种技术有助于满足现代数据中心对大规模处理和分析的需求,同时也能够为AI、机器学习、区块链等新兴应用提供更好的支持。
CXL协议包含三个子协议:
CXL.io是Compute Express Link(CXL)规范中定义的物理层接口,可以提供比传统PCIe更低的延迟、更高的带宽和更好的可扩展性。
CXL.io通过使用SerDes技术(一种将串行数据转换为并行数据以及反向转换的技术),在单个物理通道上同时传输多个不同的数据流。这些数据流可以包括带宽密集型的数据流、低延迟的命令和控制信息以及配置寄存器和状态信息。CXL.io还支持热插拔和链路训练等高级特性。
CXL.io的物理层规范定义了信号的电气特性、时序要求和连接器接口,以确保高可靠性和高性能。CXL.io采用4x25Gbps或3x32Gbps的信号速率,并支持单向或双向通信。连接器方面,CXL.io采用40个针脚的SMT连接器,其中27个针脚用于数据传输,其余用于电源、地线和时钟信号。
CXL技术的三种类型:
一句话:支持高带宽、低延迟数据传输、具有更好的灵活性和可扩展性、可以实现混合使用不同类型的硬件设备。
CXL可以用于计算机系统中的许多应用:
在数据中心中,CXL可以应用于以下方面:
在人工智能领域中,CXL可以发挥以下作用:
与PCIe、NVMe等技术的对比:
CXL和CCIX都是用于连接不同芯片之间的高速互联标准,但它们在一些方面存在差异。以下是CXL与CCIX的主要对比:
CXL技术的实现面临以下挑战:
为了解决这些挑战,可以采取以下方案:
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