超級計算機技術普及？家用PC形態或將迎來變革

互聯網上的「裝機段子」，未來要成真了？

不管你是不是PC DIY發燒友，可能都曾看過一些網絡上的「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，然后一個勁地説「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上流傳甚廣的「段子」，它們並沒有針對某一個特定的人物，而是反映瞭如今PC DIY大環境衰敗的情況下，許多用户嚴重缺乏常識、在裝機過程中免不了犯錯的普遍現象。

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分內存、SSD、顯卡插槽，這些部件可以全部統一成一樣的接口規範、「想怎麼插就怎麼插」，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，而是有望在短短几年內就成為現實。而造就這一情況的，則是一種名為「CXL」的次時代PC擴展接口規範。

CXL是什麼？最初其實是為「超算」而生

2019年，Intel聯合阿里巴巴、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協議Compute EXpress Link，也就是前文中所提及的CXL。這個協議公佈后不久，原本支持其他技術方案的AMD和ARM也紛紛「改弦更張」，宣佈加入CXL聯盟。

説到這里，有的朋友可能已經發現，在最初這一批CXL聯盟的成員名單里，除了幾家頭部芯片廠商、幾家互聯網相關企業外，兩家「純粹」的PC企業（戴爾EMC、HPE）其實都是專注企業、超算的廠商，與大家熟知的戴爾、惠普並不是一回事。

沒錯，最初版本的CXL協議，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，甚至是網卡等設備

與傳統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於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。

什麼是「緩存一致性」呢？衆所周知，在如今的電腦里，很多不同的組件都會帶有自己獨佔的緩存空間，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核心纔可以直接訪問，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「融合」

從本質上來説，這樣的設計在一定程度上確保了各設備工作時的穩定性。但對於超級計算機來説，它們的內存、顯存，甚至磁盤緩存都可能有着數百、數千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。比如明明內存佔用率都已經快滿了，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。

舉個例子來説，假設有一個程序同時支持調用CPU和GPU的算力。那麼在目前的電腦里，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「統一」PC內部接口

很顯然，CXL接口和其背后的通訊協議，對於提升超算、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、或者説它能夠「融合」的存儲形態，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規範更新到2.0版本，首次增加了對內存池的支持。換句話説，以前它只能用來插顯卡（或是專業計算卡、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。

而且由於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「傳統的」DIMM內存接口大了許多。於是乎，這也就意味着廠商可以輕而易舉地造出顯卡那麼大的內存條，從而將單條內存的容量從現在的16GB、32GB擴張到數TB的水平。

Intel的Xe架構顯卡從設計之初就考慮到了兼容CXL，所以未來的獨顯註定會有CXL接口版本

這還沒完，如果你是一位發燒友可能就知道，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麼快、延迟極低，同時又像SSD一樣、掉電不會丟數據的存儲設備。而這種研究的結果，就是名為「Optane（傲騰）」的特殊SSD產品。於是乎，由Intel主導的CXL規範，當然也支持這種特殊的「內存」。所以也就意味着，它現在也能插SSD了。

所以這就意味着什麼呢？簡單來説，在最新的、基於CXL接口的電腦中，理論上內存、SSD、顯卡三者完全可以統一隻使用一種接口。而且在實際的運行中，它們各自的存儲空間還能相互「融合」、去實現更高效的計算。

CXL降臨家用PC？然而它註定會讓部分用户難受

說了這麼多，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，與家庭用户又能有什麼關係呢？」

老實説，我們最初也是這麼認為的。然而就在近日，AMD高級開發經理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這樣説到。

並且值得一提的是，就在同一場活動中，來自知名SSD主控廠商羣聯（Phison）的代表，也表達了對CXL的積極支持態度。衆所周知，羣聯目前在消費級SSD市場中的影響力，遠大於他們在專業領域的成就，因此這也可以從一個側面佐證存儲廠商希望CXL能夠儘快來到消費級市場的意願。

當然，從以上的這些表態來看，我們還不能説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也並不那麼熱心。

但衆所周知的是，NVLink並未得到Intel、AMD兩家CPU廠商的支持，所以它在消費端如今一直都處於「殘血」的狀態（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技術標準，大有希望在未來的消費級PC上實現CPU、GPU、內存，以及SSD之間的完全互聯互通。因此指望CXL在未來的PC上實現主流板卡的接口與存儲池完全統一，還真不見得就是妄想。

那麼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，那就是它對於大多數人來説可能都是負面的影響。

就算CXL降臨家用PC，也很可能在數年內都只會是頂級平臺專屬

為什麼這麼説？道理其實很簡單。作為一個源自服務器、超算上的、行業中最先進的技術，CXL接口和互聯標準就算來到消費級電腦，也必然不可能一開始就出現在大眾級的設備上。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（發燒級桌面平臺）一段時間內的「特權」。

而且由於CXL需要使用完全不同的接口，這就意味着CXL標準的內存、SSD、顯卡，註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遊戲設備、生產力設備性能的利器。但是站在遊戲廠商、生產力軟件開發者的角度來説，他們當然不可能對這些性能大幅提升的頂級PC「無動於衷」。

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之間出現比現在更大得多的性能鴻溝。而這必然就會使得部分大型遊戲、專業生產力軟件在「普通PC」上顯得更卡、比過去更難帶動。

當然，從大趨勢來説，就好像NVMe固態硬盤必然淘汰SATA固態硬盤，光追顯卡必然取代普通顯卡一樣，是一個註定會普及到所有電腦、惠及所有用户的事情。只不過在這個「普及」的過程當中，「先買先享受」的優勢註定會在一定程度上放大，並使得「等等黨」們感到不爽就是了。

本文來自微信公眾號「三易生活」（ID：IT-3eLife），作者：三易菌，36氪經授權發佈。