借助CXL和压缩技术实现高效数据传输

AI、科学计算、海量内存处理……这些硬核工作负载正在不断挑战系统极限。而 FPGA 异军突起，成为了实现高效数据传输的“关键推手”。想知道怎么在不改变整体架构的前提下，让带宽和能效实现“双飞跃”？答案就藏在压缩 IP与基于 CXL（Compute Express Link）的解决方案里。

现在的计算领域，正卡在一个关键发展瓶颈期—— AI 模型参数量突破万亿、内嵌式数据库冲到海量级别、科学计算更是不断逼近带宽与内存的极限。

数据传输效率“再提速”变得愈发迫切，但传统的扩展带宽和容量的方法，要么是砸大钱搞基础设施建设，要么是能耗高的吓人，根本无法满足发展需求。

而数据压缩技术，恰好为这一挑战提供了“省钱又好用”的破局思路。无需对系统架构进行根本性重构，单靠减少互连链路中传输的数据量，就能够同时实现带宽扩展、内存效率提升与系统功耗降低三重突破。

开放计算项目 (OCP) 近期已认可了这一趋势，明确数据压缩是支持现代负载的重要赋能技术。像 ZeroPoint Technologies（Altera 合作伙伴）的先进压缩 IP，搭配 Altera 的 CXL Type 3 IP 及 FPGA ，直接能将带宽提升高达 2 至 3 倍，无疑为行业提供了一条应对日益增长需求的可靠途径。

现有工作负载中的数据瓶颈

AI 与大语言模型

大语言模型规模正在呈爆发式增长——参数量在短短数年内就从数百万激增至数十亿，如今已突破万亿级别。从根本上说，这些模型的训练与推理都受制于内存带宽与容量。若不采用压缩技术，这些模型就需要进行更大体量的数据传输，而这会导致时延增加、能耗上升及成本提高。

内嵌式数据库

从数据分析流水线到交易处理，数据库正越来越多地以嵌入方式与应用一同运行。这些内嵌式数据库需要对海量数据集实现高吞吐量与低时延访问。若不采用压缩技术，系统将被迫过度配置带宽与内存资源，显著提升 TCO。

科学计算

从气候建模到基因组分析，科学计算工作负载需要实现海量并行数据传输。若不采用压缩技术，科学计算中心就需不断提升原始互连带宽，这从百万兆级计算级别的能耗与成本方面来看，实在是难以维系。

CXL 扩展（Type 3 类型 CXL 设备）

如今，CXL 已成为内存池化和内存扩展的行业标准协议。然而，随着更多系统将 CXL 协议用于内存解耦，跨 CXL 链路传输的数据量激增，可能会导致互连带宽不堪重负。若不采用压缩技术，CXL 扩展的优势就将触到难以突破的天花板。

CXL 加速（Type 2 类型 CXL 设备）

除了内存扩展，CXL 还能让加速器与 CPU 无缝共享内存。但在加速器密集的环境中，数据传输量会急剧飙升。缺乏压缩机制会导致加速器扩展效率低下、能耗激增，且成本高昂。

OCP 将压缩技术纳入规范

开放计算项目 (OCP) 组织近期将压缩技术写入其相关规范，凸显了该项技术的重要性。这是一个具有里程碑意义的转变：压缩技术不再被视为可有可无，而是作为下一代计算基础设施中一项受支持的功能被纳入其中。

“在 OCP 社区内，我们的 ‘可组合内存系统项目’ 正依托 CXL 与多种压缩技术，推动具备互操作性与可扩展性的内存架构的开发。这种架构将以更出色的效率和灵活性为 AI 工作负载赋能。通过在异构系统之间实现解耦后内存资源的池化与动态分配，我们将直接为 OCP 的 ‘AI 开放系统’ 战略计划提供支持，推动建立能够加速 AI 基础设施创新与普及的开放规范与标准。”

——James Kelly

OCP 基金会市场情报与创新副总裁

“能够采用 Altera 的 CXL Type 3 IP 令人倍感振奋，这不仅是由于其性能表现突出，还因为它有着出色的灵活性。与其他 FPGA 提供商不同，Altera 的 CXL 解决方案提供了我们所需的低时延、高带宽架构，能够充分释放压缩 IP 的潜力。通过强强联手，我们取得了将有效带宽提升高达 2 至 3 倍的显著收益，同时还无需改变底层硬件架构，这对需要扩展 AI、科学计算和数据库工作负载的客户而言具有革命性的意义。”

——Klas Moreau

ZeroPoint Technologies 首席执行官

ZeroPoint 压缩 IP + Altera CXL Type 3 IP 和基于 FPGA 的开发板

ZeroPoint 压缩技术

ZeroPoint 提供了一种强大、低时延且支持硬件高效运行的压缩引擎。它专为内存和互连应用而设计。与通用压缩算法不同，ZeroPoint 的 IP 已针对线速下的内嵌式运行进行了优化，确保数据实现无缝压缩和解压缩，同时不会带来额外开销。

在 AI、科学计算及数据库工作负载中实现高压缩比；

具有超低时延，可有效避免内存路径方面的瓶颈；

通过减少数据传输需求，节省能源；

具备出色的可扩展性，这在多个 CXL 与内存扩展用例中得到证明。

Altera 的 CXL Type 3 IP

Altera 的 CXL Type 3 IP 为内存扩展与内存池化奠定了技术基础。该方案支持计算节点高效、安全地访问解耦的内存资源。通过集成 ZeroPoint 的压缩 IP，Altera 的解决方案更上一层楼，使 CXL 链路能够传输更多有效带宽、缓解拥塞状况，并在不增加物理资源的前提下扩展系统容量。当前，Altera 及合作伙伴可提供多款支持 CXL 且基于 FPGA 的开发板。

携手同行，满足市场需求

ZeroPoint 的压缩 IP 与 Altera 的 CXL Type 3 技术结合后，既能满足 OCP 驱动的规范要求，又能解决从 AI 到数据库等数据密集型应用面临的核心难题：如何高效传输海量数据，并为客户带来以下显著优势：

不增加通道即可提升带宽：压缩技术可使 CXL 吞吐量倍增；

提升性能，降低成本：以极少的新增投资释放现有基础设施尚未被利用的性能潜力；

面向未来的合规性：符合 OCP 规范的设计确保其长期可用。

二者的结合不仅实现了技术升级，还提供了一种可直接投放市场的解决方案，满足当前和未来不断涌现的需求。

计算的未来取决于更经济高效的数据传输与管理方式。压缩技术与 CXL 相结合正是这样的方式——携手 ZeroPoint 与 Altera，未来已然在眼前。