通过 CXL 实现的空闲 I/O 带宽收获，冲击内存带宽壁垒
硬件体系结构
2025-11-18 v1
摘要
服务器级 CPU 核心数的持续增长提升了内存系统的需求，而这些系统受限于离芯针数和数据传输速率的可扩展性。结果是，高端处理器通常每核内存带宽较低，损害了内存密集型工作负载。为此，我们提出通过提高 CPU 有限针数（pin）的利用率来缓解这一挑战。在典型的 CPU 设计过程中，可用针数在内存和 I/O 业务之间分配，每大约占总离芯带宽可用性的一半。因此，除非内存和 I/O 同时高度利用，否则这种碎片化会导致宝贵离芯带宽资源的 underutilization。理想的架构应提供 I/O 与内存带宽的 fungibility，允许按每个工作负载所需形式使用聚合的离芯带宽。在本文中，我们引入 SURGE，这是一种受软件支持的架构技术，通过回收空闲 I/O 带宽资源来提升内存带宽可用性。SURGE 利用类似 CXL 这样的多功能互连技术，动态地在同一处理器接口上对内存和 I/O 业务进行复用。我们展示表明，SURGE 提升的架构可通过最高可达 1.3 倍的加速，在带宽受限服务器上加速内存密集型工作负载。
引用
@article{arxiv.2511.12349,
title = {Pushing the Memory Bandwidth Wall with CXL-enabled Idle I/O Bandwidth Harvesting},
author = {Divya Kiran Kadiyala and Alexandros Daglis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.12349},
year = {2025}
}