Стандарт CXL (технология Compute eXpress Link).

Стандарт CXL (технология Compute eXpress Link).

CXL (Compute eXpress Link) - это интерфейс следующего поколения, который повышает эффективность ускорителей, DRAM и устройств хранения данных, используемых вместе с процессорами в высокопроизводительных серверных системах. CXL - это высокоскоростной интерконнект, обеспечивающий взаимодействие хост-процессора с акселераторами, буферами памяти, устройствами ввода/вывода и пр.. Учитывая, что его пропускная способность и емкость могут быть расширены при использовании с основной памятью DRAM, ожидается, что продвижение технологии вызовет волну на рынке вычислений следующего поколения, где такие ключевые технологии, как искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML), привели к быстрому росту спроса на высокоскоростную обработку данных.

Стандарт Compute eXpress Link позволяет графическим процессорам или твердотельным накопителям получать доступ к таким же уровням пропускной способности, что и системная оперативная память по каналам PCIe, что значительно снижает задержку и повышает скорость передачи. Пока стандарт CXL начинает внедряться только на рынке серверов, поскольку ожидается, что Intel Sapphire Rapids вместе с AMD EPYC Genoa укрепят поддержку отрасли спецификациями на базе PCIe 5.0, но эта технология затем должна появиться и на потребительских платформах.

Процессоры Intel Sapphire Rapids и AMD EPYC Genoa являются первыми моделями серверного уровня с поддержкой стандарта Compute eXpress Link. Согласно оценкам AMD новая технология также должна появиться на настольных компьютерах и ноутбуках к 2025 году. Планируется, что в течение следующих трех-пяти лет технология будет внедряться в серверах, а затем в обычных персональных компьютерах, где оперативная память и хранилище данных будут обмениваться данными по одной шине через Compute eXpress Link .

По планам выпуска процессоров AMD, первые процессоры, использующие выделенную схему CXL, могут быть выпущены вместе с семейством Zen 6 в 2026 году. Как раз к этому времени спецификации PCIe 6.0 с поддержкой CXL получат некоторое признание среди потребителей.

Память Samsung DRAM на базе CXL 2.0 использует PCle 5.0 x8 и обеспечивает пропускную способность до 35 Гбайт/с. Массовое производство CXL DRAM емкостью 128 ГБ на базе передового интерфейса CXL 2.0 будет запущено в этом году, что ускорит коммерциализацию решений памяти следующего поколения. Samsung продолжит сотрудничать с мировыми компаниями, производящими центры обработки данных, серверы и чипсеты, для укрепления экосистемы CXL. Впервые в истории интерфейс CXL 2.0 поддерживает объединение памяти – методом управления памятью, который связывает несколько блоков памяти CXL на серверной платформе в пул и позволяет хостам динамически выделять память из пула по мере необходимости. Новая технология позволяет клиентам максимально повысить эффективность и снизить эксплуатационные расходы, что, в свою очередь, поможет им инвестировать ресурсы в укрепление памяти серверов.

Финальные спецификации CXL 2.0 были обнародованы в конце 2020 года. Отмечается, что с целью создания технологий интерфейсов следующего поколения Samsung сотрудничает с рядом ЦОД, а также с производителями серверов и чипов с момента создания консорциума CXL в 2019 году (в состав консорциума CXL входят такие компании, как Alibaba, Cisco, Dell EMC, Facebook, Google, HPE, Huawei, Intel и Microsoft). Стандарт открыт во всех отношениях, любые третьи лица могут его использовать либо работать над его улучшениями совместно с отцами-основателями консорциума.

Одним из партнёров является Montage Technology - эта компания планирует организовать массовое производство контроллеров с поддержкой CXL 2.0. Стандарт CXL 2.0 позволяет формировать пулы памяти и хостам динамически выделять память по мере необходимости. Пул памяти - это возможность рассматривать память, подключенную к CXL, как взаимозаменяемый ресурс, который можно гибко распределять и освобождать для разных серверов (т. е. узлов или хостов) в зависимости от необходимости. Это позволяет системным разработчикам не выделять слишком много ресурсов для каждого сервера в стойке, обеспечивая при этом максимальную производительность. CXL будет крайне полезен и для работы с огромными буферами памяти, характерными для дата-центров. Новая технология позволит клиентам повысить эффективность использования ресурсов при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

В начале августа 2022 г. консорциум CXL выпустил спецификацию Compute Express Link 3.0 , которая расширяет возможности предыдущих поколений технологий, повышая масштабируемость и оптимизируя потоки на системном уровне за счет расширенных возможностей коммутации. Стандарт CXL 3.0 сделал также понятной перспективу развития CXL решений на ближайшие несколько лет. CXL 3.0 представляет новые привлекательные функции, которые обещают повысить производительность центра обработки данных, масштабируемость и совокупную стоимость владения. Например, в CXL 3.0 есть пошаговая функция увеличения скорости передачи данных. CXL 3.0 тоже построена на широко распространенной технологии PCIe и расширяет ее до последней версии стандарта PCIe 6.0, выпущенной ранее в этом году. Это повышает скорость передачи данных CXL 3.0 до 64 ГТ/с с помощью сигнализации PAM4. Вторым большим дополнением CXL 3.0 является многоуровневая коммутация, которая позволяет реализовать большие коммутационные сети.