解码CXL存储器扩展设备（上）
作者：kapil sethi，三星半导体dram产品计划部高级经理
近年来，人工智能、机器学习和云计算等技术不断发展，产生了海量的数据。随着数据驱动型技术的兴起，对更强大计算机硬件架构的需求也随之产生。为了创造强大的处理器，人们在单个处理器芯片上集成越来越多的内核，以满足数据密集型应用的处理和性能需求。然而，存储器带宽和容量未能跟上cpu（中央处理器）内核数量的增长步伐，使处理器和存储器性能之间出现鸿沟。
而存储器容量和带宽方面的需求得不到满足，正不断推动现有存储器技术突破创新。由于现有常规dram的设计存在局限，使存储器容量的扩展难以突破既定量级，因此需要全新的存储器接口技术。此外，人工智能 (ai) 和大数据的兴起推动了异构计算的潮流，多个不同类型的处理器能够并行处理大量数据。
为了顺应发展和变化，针对异构计算和组合基础架构开发下一代互联技术，以实现高效的资源利用。
什么是compute express link™(cxl)？
cxl是cxl™联盟开发的一项开放式互联新标准，基于pcie物理层的高速、低延迟cpu到设备互连技术。cxl可在主机cpu和互联设备（例如加速器和存储器扩展设备）之间提供高效连接。
cxl事务层由汇总到单个链路的三个动态多路通信子协议组成。这些协议分别称为cxl.io、cxl.cache和cxl.mem。cxl设备连接到cxl主机时，通过cxl.io协议进行发现、枚举、配置和管理。cxl.cache支持cxl设备访问处理器内存，cxl.mem则支持处理器访问cxl设备存储器。cxl.cache和cxl.mem协议栈已通过优化实现低延迟。
图：cxl设备类型（来自cxl联盟）
cxl联盟确定了三种不同的设备类型：
type 1 cxl设备是一种缓存设备，例如加速器和smartnics（智能网卡）。type 1设备可通过cxl.cache事务访问主机内存，并维护与主机内存一致的本地缓存。
type 2 cxl设备是gpu和fpga（现场可编程逻辑门阵列，ai芯片的一种），具有挂载到设备的ddr（双倍数据率同步动态随机存储器）和hbm（高带宽存储）等存储器。type 2 cxl设备可以像type 1 cxl设备一样直接访问主机挂载的存储器。除此之外，type 2 cxl设备具有本地地址空间，主机cpu可以通过 cxl.mem事务查看和访问该地址空间。
type 3 cxl设备是内存扩展设备，支持主机处理器通过cxl.mem事务一致地访问cxl设备存储器缓存。type 3 cxl设备可用于实现存储器容量和带宽的扩展。
三星cxl存储器扩展设备的更多亮点正在解码中。在下篇中，我们将主要探讨三星type 3 cxl设备的特点和开源cxl软件，敬请期待！
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