قم بتحسين RTL والبرامج من خلال نتائج التحقق السريع من الطاقة لتصميمات المليار بوابة

في كل شريحة، تعتبر الطاقة مشكلة تقدمية يجب حلها. لقد اضطر المصممون منذ فترة طويلة إلى الاعتماد على مزيج من الخبرة والمعرفة لمعالجة هذه المعضلة، وعادةً ما يضطرون إلى الانتظار حتى توفر السيليكون لإجراء تحليل الطاقة باستخدام أعباء عمل برمجية واقعية. ومع ذلك، فقد فات الأوان في اللعبة، حيث أصبح حل مشكلات الطاقة بعد السيليكون اقتراحًا مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً. في منشور المدونة هذا، سأشرح كيف يمكنك تحقيق نتائج قابلة للتنفيذ للتحقق من الطاقة خلال ساعات على تصميمات المليار بوابة في وقت مبكر. باستخدام هذه الإمكانية، يمكنك العثور على المناطق الحرجة والنوافذ الزمنية لذروة الطاقة، وبالتالي تحسين RTL والبرامج الخاصة بك.

يؤدي إجراء تحليل الطاقة في مرحلة ما بعد السيليكون إلى خطر تفويت مواقف الطاقة العالية الحرجة، مما قد يؤدي إلى مشاكل كبيرة في التكلفة واعتماد المنتج. سلبيات كونك مخطئًا بشأن السلطة؟ يمكن للعميل أن يختار الذهاب مع بائع شرائح آخر إذا فشل التصميم في تحقيق هدف الطاقة الموعود. أو قد يضطر مصمم النظام إلى التراجع عن أداء الشريحة للحفاظ على غلاف الطاقة المستهدف - وهي مقايضة غير مواتية في التطبيقات التي تعتمد على أداء الحوسبة السريع. في هذا المنشور، الذي تم نشره في الأصل على مدونة "من السيليكون إلى البرمجيات".، سنلقي نظرة فاحصة على بعض مجالات تطبيق SoC حيث يكون التحليل الدقيق للطاقة أمرًا ضروريًا.

وحدات معالجة الرسومات

تعتبر تطبيقات GPU التقليدية كيانات معروفة بالمقارنة، ولكن هذا لا يجعل مهمة تحليل الطاقة أسهل. فكر في وحدة معالجة الرسومات (GPU) المصممة للكمبيوتر المحمول. يمكنك تشغيل تحليل الطاقة عند نقاط قياس معينة خلال فترة زمنية. ومع ذلك، مع احتمالية ما يصل إلى 10 ملايين دورة على مدار الساعة، فمن الواضح أن هذا النهج ليس شاملاً - ولهذا السبب كان على المصممين تقليديًا الاعتماد على أفضل تقديراتهم للطاقة.

الذكاء الاصطناعي

في شرائح الذكاء الاصطناعي (AI)، تعد التطبيقات بالإضافة إلى مجموعة البرامج الخاصة بتطبيقات وبنيات الذكاء الاصطناعي كلها مجالات جديدة، مما يشكل المزيد من التحديات من منظور تحديد مواصفات الطاقة. ومع ذلك، فإن المكافآت المحتملة لتحسين تطبيقات الذكاء الاصطناعي من أجل توفير الطاقة عظيمة. بعد كل شيء، تعد كفاءة الطاقة ميزة يود مصممو شرائح الذكاء الاصطناعي أن يكونوا قادرين على الترويج لها، إلى جانب أداء الحوسبة السريع.

5G

تطبيق آخر مهم للطاقة هو 5G، والذي يدور حول الأداء العالي وزمن الوصول المنخفض. تتضمن تطبيقات 5G الكثير من المعالجة المتوازية والترددات العالية، ولكن مع توفر قدر كبير من الطاقة فقط، يجب تحسينها لتعمل بكفاءة. هذا ينطبق بشكل خاص على رقائق رأس الراديو.

مراكز البيانات

تم بناء مراكز البيانات، وخاصة مراكز البيانات ذات الحجم الكبير، على شرائح فائقة السرعة وموفرة للطاقة يمكنها المساعدة في زيادة إنتاجية النظام الإجمالية إلى الحد الأقصى. مع وجود مليارات البوابات إلى جانب أحمال عمل البرامج المعقدة، تأتي شرائح SoC لمراكز البيانات مع متطلبات خاصة للتحقق وإظهار البرامج.

الجوال

ونظرًا لشكلها المدمج وعمر البطارية الطويل المرغوب فيه، لا تستطيع الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية تحمل تكلفة استخدام الرقائق التي تستهلك الكثير من الطاقة. على الرغم من تزايد تعقيد أعباء العمل الخاصة بها، إلا أن هذه الأجهزة - حتى وحدات معالجة الرسومات المتعطشة للطاقة - يجب أن تظل قادرة على استيعاب أعباء العمل هذه بكفاءة.

كيف يحل محاكي الطاقة السريع تحدي تحديد مواصفات الطاقة

مع تزايد صعوبة تلبية متطلبات الطاقة الديناميكية، غالبًا ما يعتبر مصممو الرقائق أن الطاقة هي التحدي الأكبر للتحقق. يتطلب التحقق من الطاقة الديناميكية العثور على طاقة الذروة. ومع ذلك، فإن أحداث ذروة الطاقة الحرجة تكون مدفوعة بأحمال عمل البرامج الفعلية. يمكن للمحاكاة تحديد ذروة الطاقة التي تقع أعلى أو أقل من ميزانية الطاقة، ولكن في تصميمات المليار بوابة، لن تكون قادرة على التقاط الأحداث الحرجة الحقيقية إلا عن طريق الحظ المحض، حيث أن النوافذ التي يمكن أن يأخذها النهج القائم على المحاكاة في الاعتبار كبيرة جدًا صغير. ستوفر أداة تسجيل الخروج قياسات دقيقة للطاقة، ولكن إذا تم استخدامها في نافذة زمنية خاطئة، فلن يتمكن المصمم من تحديد النافذة التي تتمتع بأعلى طاقة.

يتطلب تحديد الأخطاء منخفضة الطاقة تشغيل أحمال عمل البرامج. لن تكشف الاختبارات الصغيرة عن أخطاء واقعية ناجمة عن عبء العمل. المطلوب هو:

• البرامج الثابتة الحقيقية ونظام التشغيل في اختبار ما قبل السيليكون
• مضاهاة للتحقق من السلطة على الملايين أو المليارات من الدورات
• التحقق من طاقة ما قبل السيليكون لتصحيح الأخطاء، وهو أمر غير ممكن مع السيليكون الفعلي

تسمح المحاكاة عالية السرعة لفرق التصميم بإجراء التحقق من الطاقة في وقت مبكر من دورة التصميم، حتى يتمكنوا من تقليل مخاطر أخطاء الطاقة وأهداف الطاقة المفقودة على SoC. في الواقع، يمكن أن يكون محاكي الطاقة السريع هو الحل لمعضلة التحقق من طاقة الأجهزة/البرامج، مما يوفر دقة أفضل عبر نافذة أوسع. سيكون المحاكي المثالي قادرًا على تشغيل تكرارات متعددة يوميًا على تصميمات كبيرة ذات أعباء عمل واقعية. ومن خلال القيام بذلك، يمكن لمصممي الرقائق الحصول على رؤى قابلة للتنفيذ حول ملف تعريف الطاقة لتصميماتهم.

رؤى قابلة للتنفيذ في ساعات

مع أخذ أحمال عمل SoC متعددة المليارات في الاعتبار، كشفت Synopsys عن نظام محاكاة Synopsys ZeBu® Empower الجديد للتحقق من قوة الأجهزة/البرمجيات. تقديم أقصى أداء للحوسبة، زيبو امباور يمكن إجراء تكرارات متعددة في اليوم، مما يوفر نتائج قابلة للتنفيذ في ساعات. واستنادًا إلى ملفات تعريف الطاقة الناتجة، يمكن لمصممي الأجهزة والبرامج، في وقت مبكر، تحديد المجالات التي يمكنهم فيها تحسين الطاقة الديناميكية وقوة التسرب. يستخدم ZeBu Empower خادم زيبو تقنية أجهزة المحاكاة السريعة لتوفير فترات زمنية قصيرة.

يقوم ZeBu Empower أيضًا بتغذية الكتل الحيوية للطاقة والنوافذ الزمنية في محرك سينوبسيس PrimePower لتسريع تحليل الطاقة RTL وتسجيل الطاقة على مستوى البوابة. يعد كل من ZeBu Empower وPrimPower جزءًا من حل منخفض الطاقة يعتمد على برنامج Synopsys. كما هو موضح في الرسم البياني أدناه، يوفر الحل منخفض الطاقة تدفقًا شاملاً ومنهجية تمتد من تحليل البنية إلى كتلة تحليل طاقة RTL إلى تحليل طاقة SoC وتحسينها.

تم تصميم حل الطاقة المنخفضة المعتمد على برنامج Synopsys للمساعدة في تقليل استهلاك الطاقة الديناميكية والثابتة بشكل عام للدوائر المرحلية.

نبذة عامة

قد تكون الطاقة هي الجزء الأكثر تحديًا في معادلة الطاقة والأداء والمساحة (PPA). وعندما يتعلق الأمر بتصميمات البوابات المتعددة المليارات، فإن التعقيد في تحقيق ملفات تعريف دقيقة للطاقة يزداد. ومع ذلك، بفضل حل محاكاة الطاقة السريعة من Synopsys، يمكن لفرق التصميم الآن العثور على المناطق الحرجة والنوافذ الزمنية لذروة الطاقة، حتى يتمكنوا من تحسين RTL وبرامجهم. من خلال الاستفادة من تدفق الطاقة المنخفضة الشامل لشركة Synopsys، يكتسب المصممون الأدوات التي يمكن أن تساعدهم في تحقيق أهداف PPA الخاصة بهم. نظرًا لأعباء العمل الثقيلة ومتطلبات الأداء لتطبيقات مثل وحدات معالجة الرسومات، والذكاء الاصطناعي، و5G، ومراكز البيانات، والهواتف المحمولة، فإن أي حل يمكن أن يوفر صورة طاقة أكثر دقة يجب أن يكون إضافة مرحب بها إلى مجموعة أدوات PPA الخاصة بأي مصمم.

شارك هذا المنشور عبر: المصدر: https://semiwiki.com/eda/synopsys/301320-optimize-rtl-and-software-with-fast-power-verification-results-for-billion-gate-designs/