何謂 CXL（Compute Express Link）？
計算快閃連結（CXL）是一種開放式產業標準互連技術，旨在強化中央處理器與各類運算資源（如加速器、記憶體擴充裝置及智慧輸入輸出裝置）之間的通訊效能。CXL基於PCI Express（PCIe）物理介面建構，提供高頻寬、低延遲的連接能力，從而實現更高效的資源共享與系統效能提升。
CXL 規格的開發旨在滿足日益增長的數據導向工作負載需求，例如人工智慧（AI）、機器學習（ML）、高效能運算（HPC）及雲端基礎架構。該規格使系統中的不同元件能維持記憶體一致性，確保資料在各快取與記憶體層級間保持一致性，即使資料在 CPU 與連接裝置之間共享時亦然。
與主要處理無一致性資料傳輸的傳統PCIe不同，CXL透過單一介面支援三種協定：CXL.io用於標準PCIe輸入輸出功能；CXL.cache允許裝置存取CPU記憶體；CXL.mem則CPU 連接裝置間的記憶體擴充與共享。此組合能打造更動態靈活的架構，例如解耦式記憶體系統與異質運算環境。
CXL在現代運算中的應用為何？
CXL 透過實現 CPU 與各類裝置間的低延遲、高頻寬連接，在轉型現代運算架構中扮演關鍵角色。此強化通訊模型不僅提升記憶體一致性，更促進高效能資料處理，並實現靈活的基礎架構設計。這些優勢在高階效能需求與海量資料傳輸的環境中尤為珍貴。
HPC 科學HPC 應用
在用於科學研究 的高效能運算（HPC）解決方案中，CXL技術透過啟用共享記憶體區塊及加速存取GPU等加速器，支援大規模模擬與建模作業。從事氣候建模、基因體學及天體物理學等領域的研究人員，得以在工作負載即時演變時動態分配記憶體與運算資源，從而獲益匪淺。
金融服務AI
金融機構日益倚重AI，以推動詐欺偵測、演算法交易及信用評分等領域的即時決策。CXL 透過加速 CPU 與硬體加速器間的數據傳輸，並降低記憶體存取延遲，強化了這些AI 。此舉不僅實現更快速的模型推論，更打造出反應更靈敏的基礎架構，藉此以AI 支援時效性極高的金融運作。
機器學習在數據密集型應用中的應用
機器學習（ML）在製造業、醫療保健及資料安全等跨產業的應用，需要具備可擴展的記憶體與運算能力。CXL技術使ML系統能存取更龐大的整合記憶體資源，並與專用加速器高效通訊。此舉可有效降低訓練與推論階段的資料傳輸瓶頸，尤其對複雜模型與大型資料集而言成效顯著。
雲端與資料中心基礎架構中的低延遲
雲端服務供應商正採用CXL技術以提升其基礎架構的資源利用率。透過實現跨多個運算節點的共享記憶體與裝置存取，CXL不僅支援更靈活的工作負載管理，更有助於降低總擁有成本。此技術同時簡化了在模組化、可組合架構中部署異質運算資源的流程。
自動駕駛車輛中的即時分析
自動駕駛平台需要即時處理來自多種感測器的數據，包括攝影機、雷達和光達。CXL技術促進中央處理器、記憶體與專用加速器之間的高速通訊，這些加速器負責物體偵測、導航及決策任務。其支援記憶體一致性與高頻寬的能力，對於滿足全自動駕駛系統毫秒級的處理需求至關重要。
CXL在次世代系統中的優勢
CXL 透過分離記憶體與運算資源，為系統架構設計帶來全新層級的靈活性與效率。此技術實現了分散式基礎架構，使記憶體得以匯集並動態分配至多個處理器或加速器。企業因此能減少記憶體冗餘、優化資源使用率，並在維持效能的前提下降低整體系統成本。
CXL的另一項關鍵優勢在於其對異質運算的支援。透過在CPU與專用硬體（如GPU、現場可編程閘陣列（FPGA）及智慧型網路介面卡）之間建立直接且一致的連接，CXL消除了傳統資料傳輸中的瓶頸。這不僅提升了複雜工作負載的效能表現，更能在企業、雲端及邊緣環境中實現更具擴展性的部署模式。
在資料中心部署CXL的技術考量
在資料中心環境中部署CXL技術，需針對硬體相容性與系統架構進行周詳規劃。首要考量之一是版本對齊問題——不同CXL版本具備各異功能，例如記憶體池化與結構支援。所有基礎架構元件皆須支援所需版本，方能確保互通性。
記憶體拓撲結構同樣至關重要。隨著CXL技術引入分層記憶體與共用記憶體架構，效能表現取決於工作負載如何在NUMA域之間與記憶體進行交互。本地DRAM與CXL連接記憶體之間的延遲差異，要求我們必須調校記憶體存取策略、交錯配置以及工作負載佈局。
CXL共享PCIe物理層，因此通道分配與頻寬管理至關重要。系統架構師應評估CXL裝置與其他PCIe元件的互動方式，以避免爭用問題，尤其在多插槽或I/O密集型系統中更需如此。
在軟體層級，必須驗證韌體與驅動程式支援，以確保 CXL.cache 與 CXL.mem 交易能完整運作。為實現穩定的高效能運作，需與主機一致性協定保持相容性。
採用CXL交換器或結構的部署方案中，配置複雜度將隨之提升。路由設定、終端點偵測及安全配置作業，必須同時在硬體層與系統軟體層進行處理。熱插拔功能與動態資源分配的支援程度，則取決於平台的成熟度。
最後，熱管理與供電規劃不容忽視。採用CXL介面的裝置（尤其是記憶體擴充器）相較於傳統DIMM模組，可能具備不同的散熱與供電特性。基礎架構團隊在部署規劃階段，應充分考量氣流分布、密度配置及供電預算等要素。
常見問題
- CXL 與 PCIe 之間有何差異？
CXL 採用 PCIe 的物理層，但額外加入記憶體一致性機制，並提供快取與記憶體共享的協定，這些功能是 PCIe 所不支援的。 - 哪些類型的裝置可透過 CXL 連接？
CXL 支援需具備一致性記憶體存取與高頻寬通訊功能的裝置，例如加速器、記憶體擴充器、GPU、FPGA 及智慧型網路介面卡。 - CXL 是否與現有的 PCIe 基礎架構向下相容？
是的，CXL 裝置可透過 PCIe 通道運作，但完整 CXL 功能需搭配相容的 CPU 與平台韌體。