Compute Express Link (CXL): Revolução na Memória e Processamento em 2025

O Compute Express Link (CXL) está revolucionando a forma como processadores e memória trabalham juntos, especialmente em 2025, quando a demanda por desempenho e eficiência atinge novos patamares. À medida que CPUs e GPUs se tornam mais potentes, os gargalos de memória se tornam o principal obstáculo. O CXL surge como uma solução inovadora ao permitir que múltiplos dispositivos compartilhem um único pool de memória, otimizando recursos e eliminando cópias desnecessárias de dados.

O que é CXL e por que ele é importante?

CXL é um novo padrão de interconexão de alta velocidade entre processadores, memória e aceleradores (como GPUs e chips de IA). Diferente do PCI Express tradicional, que apenas transfere dados, o CXL possibilita que esses dispositivos compartilhem e acessem a mesma memória diretamente.

• Elimina a necessidade de copiar dados entre diferentes memórias;
• Reduz a latência na troca de informações;
• Permite uma utilização mais eficiente dos recursos em servidores e data centers.

Na prática, CXL acelera o treinamento de modelos de inteligência artificial, facilita o escalonamento de servidores (pois a memória se torna um recurso flexível) e torna os cálculos mais eficientes energeticamente. Ele prepara a infraestrutura para as cargas de trabalho futuras, desde data centers em nuvem até PCs pessoais.

Versões do CXL: 1.0, 2.0 e 3.0

O padrão CXL evoluiu rapidamente:

CXL 1.0

Lançado em 2019, trouxe a compatibilidade inicial com PCIe, permitindo que processadores acessassem diretamente a memória dos dispositivos conectados via CXL. Contudo, tinha funcionalidades limitadas.

CXL 2.0

Introduzido em 2020, o CXL 2.0 trouxe o memory pooling: a unificação da memória em um recurso compartilhado acessível por todos os dispositivos do sistema. Agora, processadores, GPUs e aceleradores podem dividir dinamicamente a RAM conforme a demanda, algo crucial para data centers e serviços em nuvem.

CXL 3.0

Em 2022, o CXL 3.0 elevou a largura de banda, suportando topologias complexas onde vários dispositivos compartilham a mesma memória e expandindo a escalabilidade para supercomputadores e servidores de IA. Com isso, é possível criar sistemas em que a memória funciona como um verdadeiro pool de recursos para todo o data center.

Essas evoluções estão desconectando a memória física de processadores específicos, abrindo caminho para arquiteturas computacionais mais flexíveis e poderosas.

CXL e a nova abordagem para a memória

O maior diferencial do CXL está na forma como ele transforma o gerenciamento da memória nos sistemas modernos. Tradicionalmente, cada CPU ou GPU tem sua própria memória dedicada, inacessível para outros componentes. Com o memory pooling do CXL, dispositivos podem acessar e compartilhar um grande pool de memória conforme necessário.

• Processadores, GPUs e aceleradores de IA podem manipular os mesmos dados sem cópias;
• A carga de trabalho é distribuída dinamicamente;
• O uso da memória é muito mais eficiente.

Por exemplo, um servidor com 1 TB de memória compartilhada pode alocar recursos entre processadores e placas de vídeo conforme as tarefas do momento, o que é essencial para treinar redes neurais ou processar grandes volumes de dados.

Enquanto já discutimos o avanço das memórias DDR6 e suas diferenças em relação ao DDR5, o CXL traz uma arquitetura completamente nova para o acesso à memória, com potencial de impactar profundamente o futuro da computação.

Leia sobre o futuro da memória DDR6 e como ela se diferencia do DDR5.

Aplicações: data centers e inteligência artificial

Em 2025, o principal palco para o CXL é o universo dos data centers e da inteligência artificial.

Data centers e nuvem

Um dos maiores desafios é a distribuição desigual da memória entre servidores. O CXL permite criar um pool de memória compartilhada, dinamicamente redistribuído conforme a necessidade, o que aumenta a eficiência dos recursos e reduz custos operacionais.

Inteligência artificial

O treinamento de grandes modelos de IA exige quantidades massivas de RAM e VRAM. Tradicionalmente, isso envolve cópias constantes de dados entre CPU e GPU, gerando atrasos. Com o CXL, processadores e aceleradores acessam conjuntos de dados compartilhados diretamente, acelerando o treinamento e tornando a infraestrutura mais flexível.

Edge Computing

No Edge Computing, onde o processamento ocorre na borda da rede, o CXL torna possível alocar memória de forma eficiente exatamente onde é necessário, favorecendo aplicações rápidas e descentralizadas.

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CXL versus PCIe e NVLink

Para entender o que torna o CXL único, vale compará-lo com outras tecnologias.

PCIe vs. CXL

• PCI Express (PCIe) é o barramento padrão para transferência de dados entre processadores, GPUs e SSDs.
• CXL opera sobre o PCIe, mas vai além: permite o compartilhamento de memória e reduz a latência entre dispositivos.

Ou seja, enquanto o PCIe apenas "move dados", o CXL permite que múltiplos dispositivos acessem os mesmos dados simultaneamente, sem necessidade de cópias.

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CXL vs. NVLink

NVLink é uma tecnologia da NVIDIA que conecta GPUs entre si e com CPUs, oferecendo alta largura de banda, mas limitada ao ecossistema NVIDIA e focada em aceleradores gráficos. Em contraste, o CXL é um padrão aberto, suportado por Intel, AMD, NVIDIA, Microsoft e outros, abrangendo CPUs, GPUs, FPGAs, chips de IA e memória de servidores.

O futuro do CXL

A adoção do Compute Express Link está apenas começando, mas seu impacto já é sentido:

• Servidores e data centers: distribuição flexível de memória, redução de custos e aumento de desempenho;
• Inteligência artificial: aceleração no treinamento de grandes modelos de linguagem e sistemas generativos;
• GPUs e placas de vídeo: novos cenários de uso compartilhado de RAM e VRAM, relevantes para jogos e aplicações gráficas;
• Computadores pessoais: embora focado no mercado corporativo, o CXL tem potencial para transformar também o PC doméstico no futuro.

Especialistas preveem que, até o final da década, o CXL será parte obrigatória dos servidores e supercomputadores, integrando-se aos padrões dos novos processadores.

Conclusão

CXL representa uma mudança fundamental na arquitetura dos computadores. Ao permitir que processadores, GPUs e aceleradores compartilhem memória sem cópias, ele reduz atrasos e aumenta a eficiência. Já presente em soluções corporativas e data centers, o CXL deve se tornar o novo padrão em sistemas de alto desempenho. Se o PCIe 6.0 traz velocidade, o CXL redefine o modo como memória e processadores interagem.

Nos próximos anos, veremos essa tecnologia moldar o futuro da computação em nuvem, inteligência artificial e até mesmo dos PCs pessoais.