不管你是不是PC DIY发烧友，可能都曾看过一些网络上的“装机段子”。而在这些文章、动图、或是视频里，会看到各种神奇的、破坏力十足的，有时甚至可能是匪夷所思的装机操作。

比如，把PCIE显卡强行插进老主板的PCI插槽，甚至不惜为此将插槽锯开，还得意洋洋地以为自己“动手能力强，修好了主板的设计缺陷”。

又有如把NVMe硬盘插进了M2 SATA槽，或是将DDR4内存强行插进DDR5内存插槽，还为此撞掉了好几根金手指。

更常见的例子，可能是将U盘插进HDMI接口，或是将显卡的电源线插在了主板的20pin供电接口上，然后一个劲地说“电脑坏掉了，电源按了没反应”。

当然，以上这些都只是一些在网上流传甚广的“段子”，它们并没有针对某一个特定的人物，而是反映了如今PC DIY大环境衰败的情况下，许多用户严重缺乏常识、在装机过程中免不了犯错的普遍现象。

但是大家有没有想过这样一种可能，如果未来真的可以不用再区分内存、SSD、显卡插槽，这些部件可以全部统一成一样的接口规范、“想怎么插就怎么插”，电脑都一样可以点亮、可以正常运作，这该有多好。

这可能还真不是幻想，而是有望在短短几年内就成为现实。而造就这一情况的，则是一种名为“CXL”的次时代PC扩展接口规范。

CXL是什么？最初其实是为“超算”而生

2019年，Intel联合阿里巴巴、戴尔EMC、脸谱、谷歌、HPE、华为、微软等一众厂商，共同推出了一个新的互联协议Compute EXpress Link，也就是前文中所提及的CXL。这个协议公布后不久，原本支持其他技术方案的AMD和ARM也纷纷“改弦更张”，宣布加入CXL联盟。

说到这里，有的朋友可能已经发现，在最初这一批CXL联盟的成员名单里，除了几家头部芯片厂商、几家互联网相关企业外，两家“纯粹”的PC企业（戴尔EMC、HPE）其实都是专注企业、超算的厂商，与大家熟知的戴尔、惠普并不是一回事。

没错，最初版本的CXL协议，以及其所对应的CXL接口，其实可以被简单看作是一种专为超级计算机设计的PCIE接口。

CXL可以兼容加速卡（显卡）、内存、SSD，甚至是网卡等设备。与传统PC上的PCIE接口相比，早期的CXL接口主要有两个好处，一是接口带宽更大（2019年初代CXL在通讯技术上就已是基于PCIE5.0的，所以带宽比当时的PCIE4.0要大了整整一倍）。另一个，就是它原生支持设备与CPU之间的“缓存一致性”功能。

什么是“缓存一致性”呢？众所周知，在如今的电脑里，很多不同的组件都会带有自己独占的缓存空间，比如CPU有一级、二级、三级缓存，显卡有显存、SSD有读写缓存，而内存条本质上也是CPU的一种“外挂缓存”。这些不同设备上的缓存在工作时，通常都是相互隔离、“井水不犯河水”的。比如显存就只有GPU核心才可以直接访问，CPU就没法把显存当内存来用。

CXL可以让CPU缓存、显卡显存、CP内存，甚至是SSD的存储空间实现“融合”。从本质上来说，这样的设计在一定程度上确保了各设备工作时的稳定性。但对于超级计算机来说，它们的内存、显存，甚至磁盘缓存都可能有着数百、数千TB，甚至是PB、ZB级。如果每一种设备的缓存都完全相互独立，很多时候就会造成巨大的浪费。比如明明内存占用率都已经快满了，但显存还有大量空余，此时如果能“匀”一部分显存当内存用该有多好。

没错，CXL最大的特点正是打破了旧有的、不同设备间的缓存“隔阂”现象，允许电脑里不同设备的缓存相互“融合”、自由访问和调度，从而大幅提高整机的计算效率。

CXL与Gen-Z之战

就像开头所提到的，不同的计算设备亟需“一种新语言”，那么自然不会只有一个CXL出现，事实上，CXL可以说是最晚出现的一个标准，在它之前，还有IBM 的 CAPI 和 OpenCAPI、英伟达的 NVLink 和 NVSwitch、AMD的 Infinity Fabric、赛灵思的CCIX ，以及在这部分要说到的Gen-Z。

Gen-Z可以看成是CXL的先行者，源于 HPE 开发的 The Machine，是一种以内存为中心的新型计算机架构。Gen-Z 联盟成立于 2016 年，由HPE 和戴尔提供支持。具体来说，Gen-Z协议允许分配和释放资源，无论是内存、加速器还是网络，可用于创建该资源与一个或多个 CPU 节点的临时或永久绑定。本质上，这个想法是把任何类型的存储都作为内存看待，允许软件使用低延迟，高效率操作来访问。

在过去，Gen-Z和CXL都属于数据中心、HPC、AI等领域全新数据设备互联协议的领导者，分割着数据中心的互连和内部连接，但后来却“节节败退”。先是在2020年4月，Gen-Z联盟与CXL联盟达成合作备忘录，强调了两者之间的合作共赢，CXL专注于机架内CPU、GPU和加速器之间的互联，而Gen-Z负责支持机架之间的互联。在和平休战一年多后，2021年11月，Gen-Z联盟与CXL联盟正式发布公告，把所有Gen-Z规范和资产转移给CXL联盟，双方联盟成员将专注于CXL这唯一的互联标准。至此，CXL也确立了自己的领先地位，将成为未来唯一的行业标准。

在这场互联标准争夺战中，CXL凭什么可以“吞并”Gen-Z？

这就不得不说到两大联盟的参与者，Gen-Z联盟的参与者包括了AMD、Arm、惠普企业（HPE）、IBM、美光、三星、SK海力士、希捷、西部数据等20个厂商，虽然都是大厂，但是最重要的服务器 CPU 供应商却只有IBM。而CXL联盟那边不仅聚集了内存厂商、IP厂商、加速器厂商等，更重要的是，它有AMD、ARM 、IBM 以及英特尔所有四个主要的 CPU 供应商的加入。任何用于处理器与 DRAM、FPGA以及其他专用处理器互连的后 PCIe 总线技术都必须得到服务器 CPU 供应商的支持，这是一个必要条件。光从这点，Gen-Z联盟就注定难以与CXL联盟抗衡。

而另一方面，CXL较晚的推出时间反而成为了它的“利器”。随着PCI-Express 摆脱了 3.0 和 4.0 代之间七年的停滞状态，并进入两年带宽翻倍的性能节奏，这给基于PCI-Express 协议的CXL带来了更大的优势。相比CXL，Gen-Z等其他协议充其量只能降级为 CPU 到 CPU 互连，而CXL 作为兼容的 CPU 一致性协议，将允许跨 CPU 架构的标准，可以说CXL 在 PCI-Express 5.0 上的性能就是为此而存在的。

消费级CPU实现CXL

近期，AMD在研讨会中透露其计划在3~5年内将Compute EXpress Link（CXL）技术导入消费级CPU。这意味着会将持久内存技术带到内存总线上，以进一步提高CPU性能。利用CXL内存模块和系统内存共享大型内存共享池概念，可获更高性能、更低延迟、以及内存扩展功能。

AMD提出的计划与英特尔之间的Optane不同，CXL借由开放协议已获得产业的广泛支持。CXL建立在PCIe标准的物理和电流接口上，除了能让CPU、GPU、FPGA或其他加速器之间达到高速高效相连状态，来满足高性能异构计算要求之外，还可以支持多种类型的内存。目前，英特尔和AMD都是CXL联盟成员，并且CXL标准已到3.0版本。

AMD的这场研讨会涵盖多个层面，包括AM5平台、DDR5内存、以及PCIe 5.0 SSD的应用与技术等。AMD存储和内存经理表示，3~5年内会先在服务器领域看到非消逝型内存技术，随后才会进入到消费级市场。AMD将确保系统内存与其他存储设备可以通过CXL协议，在同一总线上进行连接通信。

群联电子相关负责人也对这个话题做了补充，将CXL带入消费级CPU市场是另一个生态系统统类型的计划，需要大家共同努力才能做到这一点。虽然很多公司已经推动了CXL技术在PC产业的发展，但多数都专注于自己的领域，首款支持CXL技术CPU可以帮助其技术更全面性的发展。

文章来源： 半导体行业观察，半导体产业纵横，三易生活