來源:三易生活
不管你是不是 PC DIY 發(fā)燒友,可能都曾看過一些網(wǎng)絡上的 " 裝機段子 "。而在這些文章、動圖、或是視頻里,會看到各種神奇的、破壞力十足的,有時甚至可能是匪夷所思的裝機操作。
比如,把 PCIE 顯卡強行插進老主板的 PCI 插槽,甚至不惜為此將插槽鋸開,還得意洋洋地以為自己 " 動手能力強,修好了主板的設計缺陷 "。
又有如把 NVMe 硬盤插進了 M2 SATA 槽,或是將 DDR4 內存強行插進 DDR5 內存插槽,還為此撞掉了好幾根金手指。
更常見的例子,可能是將 U 盤插進 HDMI 接口,或是將顯卡的電源線插在了主板的 20pin 供電接口上,然后一個勁地說 " 電腦壞掉了,電源按了沒反應 "。
當然,以上這些都只是一些在網(wǎng)上流傳甚廣的 " 段子 ",它們并沒有針對某一個特定的人物,而是反映了如今 PC DIY 大環(huán)境衰敗的情況下,許多用戶嚴重缺乏常識、在裝機過程中免不了犯錯的普遍現(xiàn)象。
但是大家有沒有想過這樣一種可能,如果未來真的可以不用再區(qū)分內存、SSD、顯卡插槽,這些部件可以全部統(tǒng)一成一樣的接口規(guī)范、" 想怎么插就怎么插 ",電腦都一樣可以點亮、可以正常運作,這該有多好。
這可能還真不是幻想,而是有望在短短幾年內就成為現(xiàn)實。而造就這一情況的,則是一種名為 "CXL" 的次時代 PC 擴展接口規(guī)范。
CXL 是什么?最初其實是為 " 超算 " 而生
2019 年,Intel 聯(lián)合阿里巴巴、戴爾 EMC、臉譜、谷歌、HPE、華為、微軟等一眾廠商,共同推出了一個新的互聯(lián)協(xié)議 Compute EXpress Link,也就是前文中所提及的 CXL。這個協(xié)議公布后不久,原本支持其他技術方案的 AMD 和 ARM 也紛紛 " 改弦更張 ",宣布加入 CXL 聯(lián)盟。
說到這里,有的朋友可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在最初這一批 CXL 聯(lián)盟的成員名單里,除了幾家頭部芯片廠商、幾家互聯(lián)網(wǎng)相關企業(yè)外,兩家 " 純粹 " 的 PC 企業(yè)(戴爾 EMC、HPE)其實都是專注企業(yè)、超算的廠商,與大家熟知的戴爾、惠普并不是一回事。
沒錯,最初版本的 CXL 協(xié)議,以及其所對應的 CXL 接口,其實可以被簡單看作是一種專為超級計算機設計的 PCIE 接口。
CXL 可以兼容加速卡(顯卡)、內存、SSD,甚至是網(wǎng)卡等設備
與傳統(tǒng) PC 上的 PCIE 接口相比,早期的 CXL 接口主要有兩個好處,一是接口帶寬更大(2019 年初代 CXL 在通訊技術上就已是基于 PCIE5.0 的,所以帶寬比當時的 PCIE4.0 要大了整整一倍)。另一個,就是它原生支持設備與 CPU 之間的 " 緩存一致性 " 功能。
什么是 " 緩存一致性 " 呢?眾所周知,在如今的電腦里,很多不同的組件都會帶有自己獨占的緩存空間,比如 CPU 有一級、二級、三級緩存,顯卡有顯存、SSD 有讀寫緩存,而內存條本質上也是 CPU 的一種 " 外掛緩存 "。這些不同設備上的緩存在工作時,通常都是相互隔離、" 井水不犯河水 " 的。比如顯存就只有 GPU 核心才可以直接訪問,CPU 就沒法把顯存當內存來用。
CXL 可以讓 CPU 緩存、顯卡顯存、CP 內存,甚至是 SSD 的存儲空間實現(xiàn) " 融合 "
從本質上來說,這樣的設計在一定程度上確保了各設備工作時的穩(wěn)定性。但對于超級計算機來說,它們的內存、顯存,甚至磁盤緩存都可能有著數(shù)百、數(shù)千 TB,甚至是 PB、ZB 級。如果每一種設備的緩存都完全相互獨立,很多時候就會造成巨大的浪費。比如明明內存占用率都已經(jīng)快滿了,但顯存還有大量空余,此時如果能 " 勻 " 一部分顯存當內存用該有多好。
沒錯,CXL 最大的特點正是打破了舊有的、不同設備間的緩存 " 隔閡 " 現(xiàn)象,允許電腦里不同設備的緩存相互 " 融合 "、自由訪問和調度,從而大幅提高整機的計算效率。
舉個例子來說,假設有一個程序同時支持調用 CPU 和 GPU 的算力。那么在目前的電腦里,程序代碼就可能需要在內存和顯存里分別保留一份,然后各自交給 CPU 和 GPU 去讀取、運算,但是有了 CXL 協(xié)議,因為 CPU 可以直接訪問顯存、顯卡也可以直接訪問內存,所以只需保留一份代碼,就能讓兩個計算設備同時起作用,這顯然就降低了整機的資源。
從顯卡到內存、再到 SSD,CXL 正 " 統(tǒng)一 "PC 內部接口
很顯然,CXL 接口和其背后的通訊協(xié)議,對于提升超算、高端工作站的性能意義非常重大。因此自誕生以來,整個生態(tài)不僅很快就得到了各廠商的支持,而且在這些廠商的共同努力下,CXL 能夠兼容的設備類型、或者說它能夠 " 融合 " 的存儲形態(tài),也越來越多了。
CXL 內存模組,與大家所熟知的內存條是不是完全不同?
2020 年 11 月,CXL 規(guī)范更新到 2.0 版本,首次增加了對內存池的支持。換句話說,以前它只能用來插顯卡(或是專業(yè)計算卡、加速卡),只能打通 CPU 內部緩存和顯卡、顯存之間的通路,但自 CXL2.0 后,CXL 接口也能直接插內存條了。
而且由于 CXL 在電氣定義上是兼容 PCIE 的,所以它的接口形狀、包括擴展卡尺寸都要比 " 傳統(tǒng)的 "DIMM 內存接口大了許多。于是乎,這也就意味著廠商可以輕而易舉地造出顯卡那么大的內存條,從而將單條內存的容量從現(xiàn)在的 16GB、32GB 擴張到數(shù) TB 的水平。
Intel 的 Xe 架構顯卡從設計之初就考慮到了兼容 CXL,所以未來的獨顯注定會有 CXL 接口版本
這還沒完,如果你是一位發(fā)燒友可能就知道,Intel 早在幾年前就一直在研究所謂 " 非易失性內存 " 的概念,也就是一種既像內存那么快、延遲極低,同時又像 SSD 一樣、掉電不會丟數(shù)據(jù)的存儲設備。而這種研究的結果,就是名為 "Optane(傲騰)" 的特殊 SSD 產(chǎn)品。于是乎,由 Intel 主導的 CXL 規(guī)范,當然也支持這種特殊的 " 內存 "。所以也就意味著,它現(xiàn)在也能插 SSD 了。
所以這就意味著什么呢?簡單來說,在最新的、基于 CXL 接口的電腦中,理論上內存、SSD、顯卡三者完全可以統(tǒng)一只使用一種接口。而且在實際的運行中,它們各自的存儲空間還能相互 " 融合 "、去實現(xiàn)更高效的計算。
CXL 降臨家用 PC?然而它注定會讓部分用戶難受
說了這么多,可能有的朋友會講,"CXL 接口是很強,但它畢竟是超算上的東西,與家庭用戶又能有什么關系呢?"
老實說,我們最初也是這么認為的。然而就在近日,AMD 高級開發(fā)經(jīng)理 Leah Schoeb 在一場技術研討會上首次公開提到了,將 CXL 引入家用臺式機、甚至是筆記本電腦的技術前景。
" 這是我們目前正在研究的 CXL 等技術。在接下來三到五年里,你會首先在服務器上看到它,但它也會來到消費級電腦上。通過 CXL,我們可以確保內存和存儲在同一條總線上通信(從而解決以往的一些技術難題)。" 在談到當前 PC 存儲技術的短板時,Leah Schoeb 這樣說到。
并且值得一提的是,就在同一場活動中,來自知名 SSD 主控廠商群聯(lián)(Phison)的代表,也表達了對 CXL 的積極支持態(tài)度。眾所周知,群聯(lián)目前在消費級 SSD 市場中的影響力,遠大于他們在專業(yè)領域的成就,因此這也可以從一個側面佐證存儲廠商希望 CXL 能夠盡快來到消費級市場的意愿。
當然,從以上的這些表態(tài)來看,我們還不能說未來在個人電腦上的 CXL,是否會像如今它在超算里一樣 " 全能 "。因為關鍵的顯卡廠商 NVIDIA,還未發(fā)表他們的看法。畢竟他們有自己的緩存一致性技術 NVLink,而且此前對 CXL 也并不那么熱心。
但眾所周知的是,NVLink 并未得到 Intel、AMD 兩家 CPU 廠商的支持,所以它在消費端如今一直都處于 " 殘血 " 的狀態(tài)(甚至在最新一代的 RTX4090 上,直接被取消了)。而 CXL 則不同,它作為本就由 CPU 廠商參與的新型接口和互聯(lián)技術標準,大有希望在未來的消費級 PC 上實現(xiàn) CPU、GPU、內存,以及 SSD 之間的完全互聯(lián)互通。因此指望 CXL 在未來的 PC 上實現(xiàn)主流板卡的接口與存儲池完全統(tǒng)一,還真不見得就是妄想。
那么站在消費者的立場來看,CXL 標準在未來幾年內的 " 降臨 " 究竟會帶來怎樣的影響呢?首先,我們必須要給大家潑一盆冷水,那就是它對于大多數(shù)人來說可能都是負面的影響。
就算 CXL 降臨家用 PC,也很可能在數(shù)年內都只會是頂級平臺專屬
為什么這么說?道理其實很簡單。作為一個源自服務器、超算上的、行業(yè)中最先進的技術,CXL 接口和互聯(lián)標準就算來到消費級電腦,也必然不可能一開始就出現(xiàn)在大眾級的設備上。大概率會像如今的四通道、八通道內存,SSD-VRAID 等技術一樣,成為 HEDT(發(fā)燒級桌面平臺)一段時間內的 " 特權 "。
而且由于 CXL 需要使用完全不同的接口,這就意味著 CXL 標準的內存、SSD、顯卡,注定不能使用在普通的家用 PC 上,它們短時間內可能只是頂級玩家大幅提升游戲設備、生產(chǎn)力設備性能的利器。但是站在游戲廠商、生產(chǎn)力軟件開發(fā)者的角度來說,他們當然不可能對這些性能大幅提升的頂級 PC" 無動于衷 "。
CXL 會大幅提高旗艦電腦的性能上限,但也會導致中低端設備面臨更大的體驗鴻溝
一旦 CXL 降臨頂級 PC,它必然會造成這部分設備與普通 PC 之間出現(xiàn)比現(xiàn)在更大得多的性能鴻溝。而這必然就會使得部分大型游戲、專業(yè)生產(chǎn)力軟件在 " 普通 PC" 上顯得更卡、比過去更難帶動。
當然,從大趨勢來說,就好像 NVMe 固態(tài)硬盤必然淘汰 SATA 固態(tài)硬盤,光追顯卡必然取代普通顯卡一樣,是一個注定會普及到所有電腦、惠及所有用戶的事情。只不過在這個 " 普及 " 的過程當中," 先買先享受 " 的優(yōu)勢注定會在一定程度上放大,并使得 " 等等黨 " 們感到不爽就是了。