基於PCIe 5.0的CXL是什麼？

其中CXL（Compute Express Link）看起來並不顯眼，卻為Intel的Xe顯示卡的 ... 裡面介紹了記憶體一致性的重要性，那麼CXL會帶來什麼，它和PCIe 5.0又是 ... MdEditor 基於PCIe5.0的CXL是什麼？ 語言:CN/TW/HK 時間 2019-05-1208:10:50 UEFI和BIOS探祕 主題: Intel處理器 ARM處理器 GPU 前一陣舉行的“InterconnectDay2019”，Intel宣佈了一系列新技術。

其中CXL（ComputeExpressLink）看起來並不顯眼，卻為Intel的Xe顯示卡的未來發展投射出一條可能的方向： CXL有很大的野心：解決CPU和裝置、裝置和裝置之間的memory鴻溝。

普通電腦使用者也許偶爾會想到用用視訊記憶體，用不了也無傷大雅，這個需求並不強烈。

但伺服器使用者有巨大的記憶體池和數量龐大的基於PCIe運算加速器，每個上面都有很大的記憶體。

記憶體的分割已經造成巨大的浪費、不便和效能下降。

CXL就是為解決這個問題而誕生。

我在前文： 老狼：視訊記憶體為什麼不能當記憶體使？記憶體、Cache和Cache一致性​zhuanlan.zhihu.com 裡面介紹了記憶體一致性的重要性，那麼CXL會帶來什麼，它和PCIe5.0又是什麼關係呢？ CXL的先驅者們 說PCIe不能訪問主存並不嚴謹，實際上PCIe可以訪問記憶體－通過DMA的方法。

PCIe裝置可以發起一個DMA來訪問記憶體，只要知道目標實體地址即可。

DMA訪問避免了CPU作為二傳手，加快了記憶體訪問速度，但也帶來了一定的安全問題。

曾經有黑客通過定製的PCIe卡，通過DMA掃描記憶體，可以偷走所有記憶體資料，從而讓記憶體變成完全不設防的城市，這給BIOS工程師造成了一定的麻煩，不得不到處封堵漏洞。

DMA對記憶體的訪問還是要通過記憶體控制器，延遲問題相當高，基於此，Intel推出了I/OAT技術，DMA可以直接訪問CPULLCcache，大大提高了效能，I/OAT在網絡卡等高速裝置上得到了廣泛應用。

儘管I/OAT解決了部分問題，但主存和裝置記憶體的割裂問題遠遠沒有得到解決，它們的地址不能統一編址，快取一致性也不能保證。

那麼在CXL之前，有沒有相關的解決方案呢？有的，還不只一種。

其中就有以IBM牽頭的OpenCAPI，ARM為代表支援的CCIX，AMD等支援的GenZ和Nvidia自行提出的Nvlink等等多種協議，可謂一個亂字了得。

因為篇幅所限，我們單獨簡單瞭解一下和CXL定位比較接近的Nvlink。

Nvlink解決GPU到GPU，CPU到GPU的記憶體一致性和統一問題 Nvlink可以替代SLI來連線GPU和GPU；如果CPU也支援Nvlink，則整個CPU和GPU的cache一致性和記憶體統一編址也可以做到。

不過悲劇的是AMD和Intel並不打算在CPU裡面支援nvlink，沒有CPU的支援，Nvlink功能就被大大矮化，只能看作SLI的升級版。

不過IBM卻為此兩肋插刀，儘管有自己的OpenCAPI，還在powerCPU裡面集成了NvLink： CXL來了 CXL標準預覽版文件已經開放下載，大家可以下載下來仔細研究一下。

現代主存和裝置記憶體是割裂的，相互互動延遲非常大： 初代CXL包括自己的協議，但是執行在PCIegen5(5.0)的物理層上，並寄希望在Gen6上能夠得到更廣泛的應用： CXL協議包括三個子協議： CXL.io是IO型別，和傳統PCIe類似 CXL.cache允許裝置訪問主存和cache CXL.memory允許CPU訪問裝置的記憶體. 來源：參考資料4 CXL相比上文介紹的基於CA和HA的引擎簡單了很多： 來源：參考資料4 和UPI的cache一致性對稱性設計不同，CXL是非對稱的。

UPI的對稱性設計是指各個node都有HA和CA；而CXL則只有CPU有HA和CA，裝置沒有CA，只有HA。

這簡化了裝置的設計，並允許沒有cache的裝置加入cache一致性的大家庭。

結語 通過CXL，主存和裝置記憶體可以在保證Cache一致性的前提下，還提供Bias的靈活性。

相信傳說中的Xe顯示卡應該會自帶這種高階特性。

同時在不遠的未來，應該會出現PCIe形式出現的記憶體擴充套件卡。

CXL和它的競爭對手的較量還遠遠沒有結束，有些廠商為了避免掉隊，紛紛腳踩兩隻甚至數只船。

誰能在未來脫穎而出，也許取決於誰更開放，誰更能夠和PCIe協議更好的融合。

未來如何，讓我們拭目以待。

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