在當今的高性能計算領(lǐng)域，確保處理器、存儲和加速器之間快速可靠的通信對系統(tǒng)性能和可擴展性至關(guān)重要。因此，就誕生了Compute Express Link?（CXL?）標準：其目標是實現(xiàn)一致的內(nèi)存訪問、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，以及不同先進架構(gòu)之間的無縫互操作性。

　　作為CXL聯(lián)盟的活躍成員，SmartDV Technologies在設(shè)計和驗證IP方面擁有數(shù)十年的專業(yè)知識，可以幫助工程團隊了解不斷發(fā)展的標準。我們符合規(guī)范的VIP產(chǎn)品組合使團隊能夠充滿信心地采用最新的CXL版本來加速開發(fā)，同時保持魯棒性和準確性。

　　隨著CXL規(guī)范的快速演進發(fā)展，在對越來越多圍繞它所打造的設(shè)計進行驗證時，所使用的工具和構(gòu)建的基礎(chǔ)架構(gòu)也必須同樣迅速發(fā)展。維護與新規(guī)范的修訂保持同步的驗證IP （VIP）不是一項小任務，特別是處理從CXL 2.0到3.0的主要版本轉(zhuǎn)換。

　　作為全球領(lǐng)先的VIP和定制IP解決方案提供商，我們在SmartDV Technologies 親眼目睹了VIP的快速適應能力的重要性，它們需要能夠覆蓋不同的版本，同時還要保持穩(wěn)健性和準確性。這篇技術(shù)文章探討了這些更新帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)和工程考量因素，并引用了最近在支持CXL 3.0實際工作項目中所積累的示例。

　　持續(xù)演進的需要

　　基于CXL的硬件在流片前的驗證既復雜又要求苛刻，因此VIP必須能夠準確地模擬互連的主機和設(shè)備端，并提供可靠的協(xié)議檢查器來驗證系統(tǒng)行為。

　　功能強大的VIP基礎(chǔ)架構(gòu)對于構(gòu)建可靠的驗證IP和隨著規(guī)范的發(fā)展而實現(xiàn)快速更新至關(guān)重要。下面的圖表說明了SmartDV的 CXL VIP所采用的高級架構(gòu)。

　　圖1：SmartDV CXL VIP功能原理圖

　　隨著CXL規(guī)范的更新，VIP也必須進行相應的升級，且通常要求在緊迫的時間內(nèi)完成。

　　例如，從CXL 2.0到3.0的版本轉(zhuǎn)換引入了一些重要的更改，這就需要對VIP進行大量更新，包括功能和協(xié)議處理。

　　關(guān)鍵變更和實施挑戰(zhàn)

　　1. 支持256字節(jié)的數(shù)據(jù)Flit（流控制單元）

　　在CXL 3.0版本中，協(xié)議的Flit現(xiàn)已可支持256字節(jié)的數(shù)據(jù)，而CXL 2.0只支持68字節(jié)的數(shù)據(jù)。這帶來了一些架構(gòu)上的變化：

　　·信用值（LLCRD），以前在單個Flit單元中傳輸，現(xiàn)在通過使用2字節(jié)字段（字節(jié)數(shù)為240-241）直接嵌入到協(xié)議Flit中。

　　·在傳輸一個非空的協(xié)議Flit之前，請求、響應和數(shù)據(jù)（Flit類型為cache/mem）的初始信用值需要在協(xié)議Flit中公布。

　　·公布的信用值反映了當前接收緩沖區(qū)的可用性。

　　2. Flit格式增強和循環(huán)冗余校驗（CRC）處理

　　CXL 3.0引入了三種類型的Flit格式：

　　·標準的256字節(jié)

　　·延遲優(yōu)化的（LO）Flit

　　·PBR Flit

　　延遲優(yōu)化的Flit需要以不同的方式去計算CRC。前8個數(shù)據(jù)槽（122字節(jié)）需要在數(shù)據(jù)槽7 （6字節(jié)）中放置一個CRC，而其余數(shù)據(jù)槽（116B）需要一個單獨的CRC。這種雙重CRC結(jié)構(gòu)要求在VIP內(nèi)部要有精確實現(xiàn)和驗證。

　　此外，現(xiàn)在的ARB/MUX鏈路管理數(shù)據(jù)包（ALMP）Flit包括CRC和前向糾錯（FEC），而不再如CXL 2.0所要求的那樣，為了完整性目的而需要復制數(shù)據(jù)。雖然這種改變簡化了物理層表示層，但它將CRC/FEC管理的責任轉(zhuǎn)移到協(xié)議棧中的一個全新位置。

　　3. 內(nèi)存一致性和反向無效處理

　　CXL 3.0通過支持M2S反向無效窺探（Back-Invalidate Snoop, BISnp）通道改進了存儲協(xié)議行為。在CXL 2.0中，設(shè)備到主機（device-to-host，D2H）的請求在等待M2S進程時可能會阻塞，從而限制了架構(gòu)選擇，無法使用諸如內(nèi)含式窺探過濾器（Inclusive Snoop Filter）等手段。通過BISnp而不是CXL.緩存通道來解決一致性，CXL 3.0支持更靈活和高效的存儲架構(gòu)。

　　4. 重試機制被移至物理層

　　CXL 3.0中最重要的變化之一是將重試機制從鏈路層重新遷移到物理層。在CXL 2.0中，通過使用鏈路層中的本地和遠程狀態(tài)轉(zhuǎn)換來管理重試。現(xiàn)在在CXL 3.0中，重試是通過一個Flit序列號握手系統(tǒng)來處理的。

　　全新的重試機制的主要特性包括：

　　·新增傳輸端重試緩沖區(qū)，可用來存儲所有協(xié)議Flits（CXL.io, CXL.cache / mem ALMP）。

　　·基于序列號的、由確認驅(qū)動的緩沖區(qū)清除。

　　·選擇性否定確認（NACK）重放：能夠重傳特定的Flits，而不是重播所有未被確認的片段。

　　·標準回放：所有等待確認的Flit的完整回放。

　　結(jié)語

　　為支持全新的規(guī)范修訂版本，開發(fā)和更新CXL通用驗證方法（UVM） VIP并不是一項簡單的任務。即便有一個功能強大的、可重用的VIP基礎(chǔ)架構(gòu)，深入的領(lǐng)域知識和大量的工程工作也是必不可少的。為了讓您了解所涉及的復雜性和所需時間，CXL 3.0主要的版本更新可能需要的工程工作量如下：

　　·將重試機制遷移到物理層：需要4周時間

　　·增加對256字節(jié)Flit和相關(guān)協(xié)議更改的支持：需要5周時間

　　這些時間估算都假設(shè)任務全部是由經(jīng)驗豐富的工程師負責，他們非常熟悉現(xiàn)有的VIP和CXL協(xié)議棧。

　　構(gòu)建一個可擴展的、可自適應的CXL VIP不僅僅是編碼工作；它也關(guān)系到對規(guī)范變更的預測和構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)，從而適應未來的增長。

　　SmartDV Technologies憑借其在設(shè)計IP和驗證IP兩個方面都具有的豐富經(jīng)驗，為工程團隊提供適用于像CXL這樣的先進協(xié)議的高質(zhì)量的、符合規(guī)范的VIP。隨著標準的不斷演進，SmartDV仍然致力于幫助客戶保持領(lǐng)先地位。

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