Compute Express Link（CXL）于2019年首次發布，是處理器與AI加速器、內存緩沖區、智能網絡接口卡、持久性存儲器和固態驅動器等設備之間的開放式行業標準互連技術。作為一種行業標準接口，CXL提升了不同制造商硬件組件之間的互操作性，減少了兼容性問題，為數據中心硬件市場帶來了更多樣化且更具競爭力的發展環境。

盡管該標準推出至今僅短短5年，然而在此期間，我們所處的世界已發生諸多變化。其中，數據中心與高性能計算環境工作負載的持續增長尤為關鍵，這為改善人類生活的機器學習與人工智能解決方案的廣泛應用提供了有力支撐。

CXL的核心在于提供一致性與內存語義，其帶寬能夠隨PCIe擴展，同時實現遠低于PCIe的延遲。在本文中，我們將進一步介紹開發者如何借助符合規范的CXL IP，緊跟技術進步，滿足市場需求和持續發展的行業標準。本文將介紹CXL 3.1標準的最新更新內容，包括新增的安全特性，以及如何持續為下一代基礎結構提供內存池功能。

CXL標準的演進歷程

從CXL 2.0到CXL 3.x的演進，標志著在滿足行業需求方面取得了重大進展。對更高速度的需求是推動CXL向3.x演進的主要驅動力之一，這與PCIe 6.x的發展方向一致。此外，CXL正朝著更對稱的一致性模型轉變，這使得連接到CXL的設備能夠生成內存周期，并更高效地相互通信。這一改進突破了以主機為中心的傳統方法，有助于實現在不同設備之間實現更靈活、高效的內存利用。

始終不變的是，CXL一直是關鍵的互連技術，能夠在CPU、加速器和內存設備之間實現高效、高性能的通信。最新的CXL 3.1規范充分滿足了下一代計算中數據密集型應用日益增長的需求。

▲從CXL 2.0過渡到CXL 3.0/3.1。資料來源：CXL聯盟

CXL 3.1的主要特性

CXL 3.1標志著互連技術在CXL 3.0的基礎上向前邁出了重要一步，它提供了更高的速度、安全性、靈活性和效率，以滿足快速增長的行業需求。具體來說，與前代產品相比，CXL 3.1具有以下改進特性：

擴展元數據：每個高速緩存行支持多達32位元數據，以及2位用于緩存一致性的元數據，用于描述緩存行的共享、獨占、修改或無效狀態。

新用例：從元數據中獲取的新信息可用于訪問控制、數據類型標記、內存分層算法等用例。

提高CXL內存設備錯誤可見性：提供關于可更正錯誤限制、錯誤來源以及錯誤發生時所涉事務的新信息。

強化對內存設備RAS的控制：提供內存備用、DDR5錯誤檢查清洗、介質測試、巡邏清洗，以及容量/性能下降相關信息。

可信執行環境安全協議（TSP）：使基于虛擬化的TEE能夠托管機密性計算工作負載。

點對點通信：助力加速器實現直接的點對點CXL內存訪問，提高資源利用率并減少延遲

雖然這些特性帶來了切實的提升，但CXL 3.1也引入了更多復雜性，隨之帶來了新的挑戰。對于任何新標準的發布，應對這些挑戰對于確保穩定性和性能至關重要。例如，CXL 3.x采用了256字節FLIT格式（類似于PCIe 6.x）來實現前向糾錯，從而減少誤碼。這一改變對于在更高傳輸速率下保持數據完整性和性能至關重要。

借助可信執行環境安全協議（TSP）

強化安全性

安全性仍然是CXL 3.1標準的基石。具體來說，可信執行環境安全協議（TSP）適用于CXL.cache和CXL.mem，旨在保護基于虛擬化的環境，使其能夠托管機密性計算工作負載。該特性基于CXL 2.0中引入的現有完整性和數據加密（IDE）協議，進一步增強了整個接口的數據保護。TSP的整合確保了數據的機密性與完整性，防范虛擬化環境中潛在的安全威脅。在數據日益敏感、法規愈發嚴格的當下，這一點尤為重要。CXL.io虛擬化支持繼續受TEE設備接口安全協議（TDISP）的約束，該協議由PCI-SIG管理，并于2022年8月發布。

這些安全協議共同提升了與協議相關的安全性。憑借在這些領域的深厚專業知識，新思科技能夠提供全面的支持，確保實施方案既魯棒又安全。

CXL 3.1未來的改進方向與新思科技的承諾

展望未來，CXL標準預計將不斷改進。行業發展日新月異，新的需求與技術不斷涌現。新思科技始終致力于在這些變革中保持領先地位。我們積極參與標準制定過程，不僅確保自身能夠迅速適應新特性，還主動為推動這些標準的未來發展貢獻力量。

隨著CXL的持續發展與變化，新思科技將始終站在前沿，隨時準備整合并支持這些技術進步。我們高度關注安全性、性能與適應性，完全有能力助力客戶充分釋放CXL 3.1及后續版本的潛力。新思科技CXL IP為CXL提供了完整的IP解決方案（包括控制器、PHY、IDE安全模塊和驗證IP），為人工智能、機器學習和云計算應用提供安全、低延遲且高帶寬的互連。為降低風險，新思科技CXL IP解決方案基于新思科技PCI Express IP構建，該IP已在眾多應用中得到驗證。