超级计算机技术普及?家用 PC 形态或将迎来变革

admin 科技资讯大全 2024-04-26 09:15:05 0 设备 内存 接口

无论你是否是PC DIY爱好者,你可能已经在网络上看到了一些“已安装的段落”。在这些文章,动画和视频中,您可以看到所有神奇的,破坏性的,有时甚至是奇怪的安装操作。

例如,将PCIE显卡强行插入旧主板的PCI插槽,甚至会毫不犹豫地将插槽断开,但它自豪地认为“强大的操作能力,修复了主板的设计缺陷”。

这类似于将NVMe硬盘插入M2SATA插槽,强制将DDR4内存插入DDR5内存插槽,或卸下一些金手指。一个更常见的例子是将USB驱动器连接到HDMI接口,或者将视频卡的电源线连接到主板的20针电源接口,然后不停地说“电脑坏了,电源没有反应”。

当然,这些只是互联网上广为流传的“段落”中的一小部分,并不是针对某个特定的人物,而是反映了当今PC DIY环境的衰落,很多用户严重缺乏常识,在安装过程中犯错误是一种常见的现象。但是,如果将来真的不需要区分内存、SSD、显卡插槽,这些组件都可以统一到同一个接口规格,“插入方法”,电脑就可以点亮相同,并能正常工作。这不是幻想,可能在几年内成为现实。使这成为可能的是下一代PC扩展接口规范,称为“CXL”。什么是CXL?2019年,最初是为了“超级计算”,英特尔与阿里巴巴、戴尔EMC、Facebook、谷歌、HPE、华为、微软等厂商合作,共同推出了一种新的互连协议Compute EXpress Link,即上述CXL。该协议宣布后不久,AMD和ARM宣布他们正在支持其他技术解决方案,并将加入CXL联盟。

也就是说,有朋友可能已经发现,在首批CXL联盟成员名单中,除了几家头芯片厂商、几家互联网相关企业之外,还有两家“纯”PC公司(戴尔EMC、HPE)其实都专注于企业级、超级计算厂商。当然,原始版本的CXL协议和相应的CXL接口可以简单地看作是为超级计算机设计的PCIE接口。

与传统PC 上的PCIE接口相比,CXL与加速卡(图形)、内存、SSD甚至网卡和其他设备兼容。早期的CXL接口有两个主要优点:一个是接口带宽更大(因为2019年的第一代CXL通信技术已经基于PCIE5.0,带宽是当时PCIE4.0的两倍),另一个是原生支持设备与CPU之间的“缓存一致性”功能。什么是“缓存一致性”?如您所知,在今天的计算机中,许多不同的组件都有自己的专用缓存空间。例如,CPU有1级、2级和3级缓存,图形内存,SSD有读/写缓存,内存河本质上是CPU的一种“外部缓存”。这些不同设备上的缓存通常是相互隔离的,“井不会伤害水”。例如,内存只能从GPU核心直接访问,CPU不能用作内存。

CXL可以“融合”CPU缓存、图形内存、CP内存甚至SSD的存储空间。基本上,这样的设计在一定程度上保证了设备在运行过程中的稳定性。但在超级计算机中,内存、视频内存甚至磁盘缓存都可以达到数百、数千TB甚至PB,甚至ZB。如果每个设备的缓存是完全独立的,在许多情况下,这将是一个巨大的浪费。例如,我们的内存占用率几乎是满的,但我们的内存中有很多可用空间。如果在使用内存时可以“均匀化”内存的一部分,那该怎么样?是的,CXL最大的特点就是打破了老旧、不同设备之间缓存的“差距”现象,允许计算机中不同设备的缓存相互“融合”,自由访问和调度。

例如,假设您有一个支持CPU和GPU调用的程序。在现在的计算机中,程序代码可能需要在内存和内存中保存单独的副本,分别给CPU和GPU读取和操作,而在CXL协议中,CPU可以直接访问内存,显卡可以直接访问内存,所以你只需要保留代码的副本。两个计算设备可以同时运行,这显然减少了整个机器的资源。从图形到内存再到SSD,很明显CXL正在“统一”PC 内部接口。CXL接口及其背后的通信协议对于提高超级计算和高端工作站的性能至关重要。因此,从诞生之初,整个生态系统不仅很快就得到了制造商的支持,而且在这些制造商的共同努力下,CXL现在可以“整合”兼容的设备类型或存储形式。

CXL记忆体模组与你所知道的记忆体条有很大的不同吗?2020年11月,CXL规范更新到版本2.0,首次增加了对内存池的支持。也就是说,以前只能用来插入显卡(或专业计算卡、加速卡),可以打开CPU 内部缓存和显卡之间的路径,内存,但从CXL2.0开始,CXL接口还可以直接插入内存唇。此外,由于CXL在电气上是PCIE兼容的,接口形状(包括扩展卡尺寸)将比“传统”DIMM内存接口大得多。因此,这意味着制造商可以轻松地创建图形卡大小的内存唇,并将单个内存容量从当前的16GB和32GB扩展到TB级别。

英特尔Xe架构显卡从设计之初就考虑到了CXL的兼容性,所以未来的显示器注定会有CXL接口版本。如果你是一个爱好者,英特尔几年前就一直在研究所谓的“非易失性存储器”的概念。这意味着它像内存一样快速,非常低的延迟,并且像SSD一样,它永远不会丢失任何数据。这项研究的结果是一种特殊的SSD产品,称为“Optane”。因此,英特尔主导的CXL规范当然支持这种特殊的“内存”。这意味着它也可以连接到SSD。这对你意味着什么?简单地说,在基于CXL接口的现代计算机中,理论上内存、SSD和显卡只能使用一个接口。在实际操作中,每个存储空间可以相互“融合”,以实现更高效的计算。PC上的CXL?但是,它注定会让很多用户感到不舒服,有朋友说:“CXL接口很强,毕竟它是超级计算的东西,这和家庭用户有什么关系呢?”“老实说,一开始我也是这么想的。但最近,AMD高级开发经理Leah Schoeb在一次技术研讨会上首次公开谈论了将CXL引入家用台式机和笔记本电脑的技术前景。

“这是我们目前正在研究的CXL技术。在未来三到五年内,我们将首先在服务器上看到它,但我们也将在消费者计算机上看到它。使用CXL,内存和存储可以在同一总线上进行通信(这可以解决一些传统的技术挑战),Leah Schoeb说当前PC存储技术的缺点。另外,在同一活动中,著名SSD主机厂商Phison(Phison)的代表也对CXL表现出了积极的支持态度,这一点也值得一提。正如您所知,GroupLink在当前消费级SSD市场的影响力远远大于其在专业领域的表现,这表明存储制造商希望CXL尽快进入消费级市场的意愿。

当然,从这些说法来看,我们还不能确定未来PC上的CXL是否会像当前的超级计算那样“一刀切”。领先的显卡制造商NVIDIA尚未发表任何意见。毕竟,他们有自己的缓存一致性技术NVLink,而且他们以前对CXL并不热衷。然而,NVLink不受英特尔和AMD这两家CPU供应商的支持,因此在消费者方面始终处于“流血”的状态。(即使是最新一代的RTX4090,也被直接取消)CXL不同,作为CPU厂商加入的新接口和互连技术标准,希望能在未来的消费级PC 上实现CPU、GPU、内存和SSD之间的完整互连。因此,期望CXL能够在未来的PC 上实现主流主板接口和存储池的完全统一并不一定是妄想。从消费者的角度来看,未来几年CXL标准的“到来”会产生什么样的影响?首先,我们需要给每个人倒一杯冷水。这对大多数人来说可能是一种负面影响。

如果CXL进入家用PC,它可能会在未来几年内成为顶级平台。原因很简单。作为服务器、超级计算和行业中最先进的技术,CXL接口和互连标准从一开始就不会出现在大众级设备上,即使来到消费级计算机。就像今天的四通道、八通道内存、SSD-VRAID等技术一样,它可能会在一段时间内成为HEDT(热桌面平台)的“特权”。此外,由于CXL需要使用完全不同的界面,CXL标准内存、SSD和显卡注定无法在普通家用PC上使用,在短时间内,它们可能成为顶级玩家的工具,以显着提高游戏和生产力设备的性能。但是,从游戏制造商和生产力软件开发商的角度来看,他们并不“无动于衷”具有这些出色性能的顶级PC。

虽然CXL大大提高了旗舰PC的性能上限,但它也为低端和中端设备带来了巨大的体验差距。当CXL到达顶级PC时,这些设备和普通PC之间的性能差距将远远大于现在。这使得一些大型游戏和专业生产力软件在“普通PC”上比以前更加困难。当然,从大趋势来看,NVMe固态硬盘必然会淘汰SATA固态硬盘,而光跟踪显卡必然会取代普通显卡,注定要普及到所有电脑,造福所有用户。然而,在这个“传播”的过程中,“先买先享受”的优势在一定程度上被放大,注定要让“等待党”不舒服。

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