下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
随着计算技术的飞速发展，传统的互连技术已经无法满足现代计算系统对高带宽、低延迟以及高效数据传输的需求，智慧计算逐渐成为新型基础设施建设的重要组成部分，推动生产力的转型升级，计算机体系结构的创新由此成为推动智算中心进步的关键动力。在这样的背景下，CXL技术应运而生，它是一种创新的高速互连技术，能为处理器、加速器和存储设备提供更高效、更灵活的连接方式。CXL体系结构的出现，为计算机硬件设计和系统优化带来革命性变化，可以实现更卓越的性能和更低的延迟，进而满足现代计算应用对高带宽、低延迟的迫切需求。
目前市场上关于CXL的学习资料较少，恰好笔者所在团队在探索新型计算机体系结构方面做了大量工作，积累了一些CXL的应用经验，因此希望将这些内容结集出版，分享给所有对CXL技术感兴趣的读者。
本书将全面介绍CXL技术的起源、发展、体系结构、产品实现及其在现代计算系统中的重要作用——“计算力就是生产力，智算力就是创新力”。为帮助读者提升应用能力，本书特别设置了工程实践案例，不仅介绍了CXL技术工程实践中必备的软硬件工具和技术细节，还展示了如何在实际项目中应用CXL技术进行系统优化和性能提升。值得一提的是，在系统软件设计方面，本书不仅介绍驱动程序和软件工具，还会探讨基于FPGA的硬件实践，并通过硬件功能仿真进行性能测试，力求为广大读者提供具体的指导，为相关领域的科研工作者提供丰富的研究素材，推动理论与实践的紧密结合。
技术创新的道路充满挑战和机遇，CXL技术的出现为我们开辟了一条新的发展路径，我们希望通过本书为这条路上的探索者点亮“引导之灯”。相信随着CXL技术的不断成熟和推广应用，计算机体系结构领域将迎来新一轮的变革，推动社会生产力的全面提升。
我们希望本书能够成为推动CXL技术发展的重要力量，同时期待更多的科研工作者、工程师以及其他从业人员能从中受益，共同为计算机体系结构领域的发展贡献智慧和力量。
第1章 CXL起源与发展： 回顾CXL技术的产生背景，探讨其在应对现代计算挑战中的关键作用，以及其在现代高速互连技术中的潜在优势。
第2章 CXL基础知识： 介绍必要的技术背景知识，包括PCIe体系结构和缓存一致性。这些知识是深入理解CXL工作原理的基石，也是深入学习CXL技术不可或缺的部分。
第3章 CXL系统架构： 详细介绍CXL的互连架构、子协议、设备以及核心组件，展示CXL如何在硬件层面实现高效的数据传输和处理。
第4章 CXL产品简介： 介绍市场上已有的CXL产品，包括处理器、内存、SSD、交换芯片、FPGA板卡和控制器IP等，不仅展示了CXL技术的实际应用，也体现了其在不同领域的广泛应用潜力。
第5章 CXL事务层： 深入探讨CXL事务层的核心概念、协议和架构。事务层是CXL体系结构中的关键部分，它定义了如何在设备间进行数据传输和交互。
第6章 CXL链路层/物理层： 介绍CXL链路层和物理层的核心概念、架构等内容，揭示CXL如何在物理层实现数据的可靠传输。
第7章 CXL交换技术： 讨论CXL交换机的分类、配置、组成以及CXL协议的解码和转发等内容。CXL交换技术是实现设备间高效通信的关键。
第8章 CXL设备的复位、管理和初始化： 介绍CXL系统复位、设备睡眠状态进入流程、功能级复位、缓存管理以及CXL复位等内容。这些技术对于确保CXL设备在各种系统环境中可靠地集成和操作至关重要。
第9章 CXL相关系统软件： 介绍为了支持CXL硬件，系统中需要哪些系统软件为其提供设备发现、拓扑分析、内存分配、性能测试等服务。这些系统软件包括系统启动固件（BIOS）、操作系统接口（ACPI）、Linux与CXL内存资源工具等。
第10章 基于FPGA的CXL应用开发： 介绍如何在FPGA上开发CXL应用，包括使用R-Tile CXL IP和CXL BFM，以及CXL内存扩展和CXL GPGPU的实现。
第11章 CXL的发展趋势： 分析CXL技术的发展趋势，包括技术创新、性能提升、标准化、生态建设、安全性等。
第12章 CXL的创新展望： 展望CXL技术在未来的发展方向，如推进内存和存储的融合、拓展边缘计算和物联网，以及结合领域专用架构。
本书适合对计算机体系结构、异构计算和分布式计算感兴趣的专业人士，以及想利用CXL技术提升人工智能、计算机视觉相关任务计算性能的从业者参考。
（1）驱动研发工程师：想要开发CXL设备驱动程序，希望了解CXL的工作原理和实现方式。
（2）FPGA/芯片研发工程师：想要开发CXL的FPGA/芯片模块，希望了解CXL的业务流程。
（3）异构计算领域的研究者：包括学术界和工业界异构计算领域的工作者，希望了解异构计算领域的新技术。
本书的特色主要体现在以下几个方面。
（1） 全面性 ：全面介绍CXL技术，从基础概念到高级应用，涵盖了CXL的起源、发展、体系结构、产品实现、交换技术、设备管理和初始化、系统软件支持以及基于FPGA的应用开发等多个方面。
（2） 技术深度 ：深入探讨CXL的核心技术，包括事务层、链路层、物理层以及交换技术等，提供了详尽的技术细节和实现原理。
（3） 实践指导 ：结合理论知识与实践应用，特别是在系统软件和FPGA应用开发章节，提供了实际的开发指导和案例分析，帮助读者理解CXL技术的应用场景和开发流程。
（4） 前瞻性 ：不仅介绍CXL的当前状态，还展望其未来的发展趋势和潜在应用，如在人工智能、机器学习、高性能计算等领域的应用前景。
（5） 标准化 ：讨论CXL技术在标准化方面的进展，包括与其他互连协议的对比，以及CXL在推动行业标准化方面的积极作用。
（6） 生态建设 ：不仅关注技术本身，还关注CXL生态系统的建设，包括硬件产品、软件工具、开发平台和行业应用等。