来源:三易生活
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。
举个例子来说,假设有一个程序同时支持调用 CPU 和 GPU 的算力。那么在目前的电脑里,程序代码就可能需要在内存和显存里分别保留一份,然后各自交给 CPU 和 GPU 去读取、运算,但是有了 CXL 协议,因为 CPU 可以直接访问显存、显卡也可以直接访问内存,所以只需保留一份代码,就能让两个计算设备同时起作用,这显然就降低了整机的资源。
从显卡到内存、再到 SSD,CXL 正 " 统一 "PC 内部接口
很显然,CXL 接口和其背后的通讯协议,对于提升超算、高端工作站的性能意义非常重大。因此自诞生以来,整个生态不仅很快就得到了各厂商的支持,而且在这些厂商的共同努力下,CXL 能够兼容的设备类型、或者说它能够 " 融合 " 的存储形态,也越来越多了。
CXL 内存模组,与大家所熟知的内存条是不是完全不同?
2020 年 11 月,CXL 规范更新到 2.0 版本,首次增加了对内存池的支持。换句话说,以前它只能用来插显卡(或是专业计算卡、加速卡),只能打通 CPU 内部缓存和显卡、显存之间的通路,但自 CXL2.0 后,CXL 接口也能直接插内存条了。
而且由于 CXL 在电气定义上是兼容 PCIE 的,所以它的接口形状、包括扩展卡尺寸都要比 " 传统的 "DIMM 内存接口大了许多。于是乎,这也就意味着厂商可以轻而易举地造出显卡那么大的内存条,从而将单条内存的容量从现在的 16GB、32GB 扩张到数 TB 的水平。
Intel 的 Xe 架构显卡从设计之初就考虑到了兼容 CXL,所以未来的独显注定会有 CXL 接口版本
这还没完,如果你是一位发烧友可能就知道,Intel 早在几年前就一直在研究所谓 " 非易失性内存 " 的概念,也就是一种既像内存那么快、延迟极低,同时又像 SSD 一样、掉电不会丢数据的存储设备。而这种研究的结果,就是名为 "Optane(傲腾)" 的特殊 SSD 产品。于是乎,由 Intel 主导的 CXL 规范,当然也支持这种特殊的 " 内存 "。所以也就意味着,它现在也能插 SSD 了。
所以这就意味着什么呢?简单来说,在最新的、基于 CXL 接口的电脑中,理论上内存、SSD、显卡三者完全可以统一只使用一种接口。而且在实际的运行中,它们各自的存储空间还能相互 " 融合 "、去实现更高效的计算。
CXL 降临家用 PC?然而它注定会让部分用户难受
说了这么多,可能有的朋友会讲,"CXL 接口是很强,但它毕竟是超算上的东西,与家庭用户又能有什么关系呢?"
老实说,我们最初也是这么认为的。然而就在近日,AMD 高级开发经理 Leah Schoeb 在一场技术研讨会上首次公开提到了,将 CXL 引入家用台式机、甚至是笔记本电脑的技术前景。
" 这是我们目前正在研究的 CXL 等技术。在接下来三到五年里,你会首先在服务器上看到它,但它也会来到消费级电脑上。通过 CXL,我们可以确保内存和存储在同一条总线上通信(从而解决以往的一些技术难题)。" 在谈到当前 PC 存储技术的短板时,Leah Schoeb 这样说到。
并且值得一提的是,就在同一场活动中,来自知名 SSD 主控厂商群联(Phison)的代表,也表达了对 CXL 的积极支持态度。众所周知,群联目前在消费级 SSD 市场中的影响力,远大于他们在专业领域的成就,因此这也可以从一个侧面佐证存储厂商希望 CXL 能够尽快来到消费级市场的意愿。
当然,从以上的这些表态来看,我们还不能说未来在个人电脑上的 CXL,是否会像如今它在超算里一样 " 全能 "。因为关键的显卡厂商 NVIDIA,还未发表他们的看法。毕竟他们有自己的缓存一致性技术 NVLink,而且此前对 CXL 也并不那么热心。
但众所周知的是,NVLink 并未得到 Intel、AMD 两家 CPU 厂商的支持,所以它在消费端如今一直都处于 " 残血 " 的状态(甚至在最新一代的 RTX4090 上,直接被取消了)。而 CXL 则不同,它作为本就由 CPU 厂商参与的新型接口和互联技术标准,大有希望在未来的消费级 PC 上实现 CPU、GPU、内存,以及 SSD 之间的完全互联互通。因此指望 CXL 在未来的 PC 上实现主流板卡的接口与存储池完全统一,还真不见得就是妄想。
那么站在消费者的立场来看,CXL 标准在未来几年内的 " 降临 " 究竟会带来怎样的影响呢?首先,我们必须要给大家泼一盆冷水,那就是它对于大多数人来说可能都是负面的影响。
就算 CXL 降临家用 PC,也很可能在数年内都只会是顶级平台专属
为什么这么说?道理其实很简单。作为一个源自服务器、超算上的、行业中最先进的技术,CXL 接口和互联标准就算来到消费级电脑,也必然不可能一开始就出现在大众级的设备上。大概率会像如今的四通道、八通道内存,SSD-VRAID 等技术一样,成为 HEDT(发烧级桌面平台)一段时间内的 " 特权 "。
而且由于 CXL 需要使用完全不同的接口,这就意味着 CXL 标准的内存、SSD、显卡,注定不能使用在普通的家用 PC 上,它们短时间内可能只是顶级玩家大幅提升游戏设备、生产力设备性能的利器。但是站在游戏厂商、生产力软件开发者的角度来说,他们当然不可能对这些性能大幅提升的顶级 PC" 无动于衷 "。
CXL 会大幅提高旗舰电脑的性能上限,但也会导致中低端设备面临更大的体验鸿沟
一旦 CXL 降临顶级 PC,它必然会造成这部分设备与普通 PC 之间出现比现在更大得多的性能鸿沟。而这必然就会使得部分大型游戏、专业生产力软件在 " 普通 PC" 上显得更卡、比过去更难带动。
当然,从大趋势来说,就好像 NVMe 固态硬盘必然淘汰 SATA 固态硬盘,光追显卡必然取代普通显卡一样,是一个注定会普及到所有电脑、惠及所有用户的事情。只不过在这个 " 普及 " 的过程当中," 先买先享受 " 的优势注定会在一定程度上放大,并使得 " 等等党 " 们感到不爽就是了。