Compute Express Link

Compute Express Link（簡稱CXL）是一個開放標準，其高速互聯技術可以為高效能數據中心電腦提供高速、大容量的中央處理器（CPU）至裝置，CPU至主記憶體，及裝置至裝置的連接。CXL作為一種高速串行協定，基於PCI Express（PCIe）的物理和電氣介面構建。CXL包括基於PCIe的塊輸入/輸出協定（CXL.io）以及用於訪問系統主記憶體（CXL.cache）和裝置主記憶體（CXL.mem）的新快取一致協定。串行通訊和池化能力允許CXL主記憶體克服常見DIMM主記憶體在實現高儲存容量時的效能和插槽封裝限制。CXL還可以幫助高效能計算提升主記憶體容量、主記憶體頻寬並降低I/O延遲。

歷史

CXL技術主要由英特爾開發。CXL聯盟於2019年3月由創始成員阿里巴巴集團、思科系統、戴爾EMC、Meta、谷歌、惠普企業（HPE）、華為、英特爾公司和微軟組成，並於2019年9月正式成立。

2021年11月，Gen-Z聯盟將其技術標準及資產轉移至CXL聯盟，便於開發唯一的行業標準。

2022年8月，OpenCAPI技術標準及資產也被併入CXL，進一步擴大支援CXL技術的公司和產品。

協定

截止2024年，CXL標準目前支援以下三種協定。

• CXL.io – 以PCIe 5.0（及在CXL 3.0之後的PCIe 6.0）為基礎並增加了一些改進。它可以將主記憶體擴充到外部裝置，並提供組態、鏈路初始化和管理、裝置發現和列舉、中斷、DMA和通過非一致性載入/儲存進行的暫存器I/O訪問。
• CXL.cache – 允許外圍裝置通過低延遲請求/響應介面訪問和快取主機CPU主記憶體。當主記憶體被快取到外部裝置時，CPU只需要在本地快取中保留最常用的數據。
• CXL.mem – 允許主機CPU通過載入/儲存命令一致性地訪問快取的裝置主記憶體，並且同時適用於靜態隨機存取記憶體和動態隨機存取記憶體。通過把外部裝置作為主主記憶體使用，CPU可以在主記憶體故障的情況下繼續執行。

裝置類型

CXL目前支援三種裝置類型：

• Type 1：主要用於沒有本地主記憶體的加速器，比如網卡。通過PCIe與現有系統整合，並通過CXL與CPU直接通訊。
• Type 2：主要用於更為通用的加速器，比如GPU，ASIC和FPGA。這類加速器通常具有GDDR或高頻寬記憶體的本地主記憶體。主CPU可通過CXL直接訪問裝置的本地主記憶體。
• Type 3：可以用於主記憶體擴充板和持久化主記憶體，與主機處理器直接通訊，並且可以使用 CXL 協定來實現低延遲、高吞吐量的數據傳輸。

應用

CXL早期主要用於數據中心和高效能計算等場景。隨着人工智能領域模型開發對主記憶體的需求不斷提升，CXL使GPU和FPGA等加速器與CPU更高效的協同運作，進而提高人工智能模型訓練和推理的速度。