Βελτιστοποιήστε το RTL και το λογισμικό με αποτελέσματα γρήγορης επαλήθευσης ισχύος για σχέδια Billion-Gate

Σε κάθε τσιπ, η ισχύς είναι ένα προοδευτικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί. Οι σχεδιαστές έπρεπε από καιρό να βασιστούν σε έναν συνδυασμό εμπειρίας και γνώσης για να αντιμετωπίσουν αυτό το δίλημμα, συνήθως πρέπει να περιμένουν μέχρι τη διαθεσιμότητα πυριτίου για να εκτελέσουν ανάλυση ισχύος με ρεαλιστικούς φόρτους εργασίας λογισμικού. Ωστόσο, αυτό είναι πολύ αργά στο παιχνίδι, καθώς γίνεται μια δαπανηρή και χρονοβόρα πρόταση για την επίλυση προβλημάτων ενέργειας μετά το πυρίτιο. Σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου, θα εξηγήσω πώς μπορείτε να επιτύχετε αποτελεσματικά αποτελέσματα επαλήθευσης ισχύος σε ώρες σε σχέδια δισεκατομμυρίων πυλών από νωρίς. Με αυτήν τη δυνατότητα, μπορείτε να βρείτε τις κρίσιμες περιοχές και τα χρονικά παράθυρα για μέγιστη ισχύ και, επομένως, να βελτιστοποιήσετε το RTL και το λογισμικό σας.

Η εκτέλεση ανάλυσης ισχύος μετά το πυρίτιο εισάγει τον κίνδυνο απώλειας κρίσιμων καταστάσεων υψηλής ισχύος, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα κόστους και υιοθέτησης προϊόντος. Τα μειονεκτήματα του να είσαι λάθος με την εξουσία; Ένας πελάτης θα μπορούσε να επιλέξει να πάει με άλλον προμηθευτή τσιπ εάν ένα σχέδιο χάσει τον υποσχεμένο στόχο ισχύος. Ή, ένας σχεδιαστής συστήματος μπορεί να αναγκαστεί να καλέσει την απόδοση του τσιπ πίσω για να διατηρήσει το στοχευμένο φάκελο ισχύος - μια δυσμενής αντιστάθμιση σε εφαρμογές που βασίζονται σε γρήγορη απόδοση υπολογισμού. Σε αυτήν την ανάρτηση, η οποία δημοσιεύτηκε αρχικά στο Ιστολόγιο «Από το πυρίτιο στο λογισμικό»., θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε ορισμένες περιοχές εφαρμογής SoC όπου η ακριβής ανάλυση ισχύος είναι απαραίτητη.

GPU

Οι παραδοσιακές εφαρμογές GPU είναι γνωστές οντότητες συγκριτικά, αλλά αυτό δεν καθιστά ευκολότερη την εργασία ανάλυσης ισχύος. Σκεφτείτε μια GPU που έχει σχεδιαστεί για φορητό υπολογιστή. Μπορείτε να εκτελέσετε ανάλυση ισχύος σε ορισμένα σημεία μέτρησης για μια χρονική περίοδο. Ωστόσο, με δυνητικά έως και 10 εκατομμύρια κύκλους ρολογιού, αυτή η προσέγγιση σαφώς δεν είναι εξαντλητική - γι' αυτό οι σχεδιαστές παραδοσιακά έπρεπε να βασίζονται στις καλύτερες εκτιμήσεις τους για την ισχύ.

Τεχνητή νοημοσύνη

Στα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης (AI), οι εφαρμογές καθώς και η στοίβα λογισμικού για εφαρμογές και αρχιτεκτονικές τεχνητής νοημοσύνης είναι όλα νέα επικράτεια, γεγονός που θέτει περισσότερες προκλήσεις από την άποψη του προφίλ ισχύος. Ωστόσο, οι πιθανές ανταμοιβές της βελτιστοποίησης των εφαρμογών τεχνητής νοημοσύνης για ισχύ είναι μεγάλες. Η απόδοση ισχύος, σε τελική ανάλυση, είναι ένα πλεονέκτημα που οι σχεδιαστές τσιπ τεχνητής νοημοσύνης θα ήθελαν να διαφημίσουν, μαζί με τη γρήγορη υπολογιστική απόδοση.

5G

Μια άλλη κρίσιμη για την ενέργεια εφαρμογή είναι το 5G, το οποίο έχει να κάνει με την υψηλή απόδοση και τη χαμηλή καθυστέρηση. Οι εφαρμογές 5G περιλαμβάνουν πολλή παράλληλη επεξεργασία και υψηλές συχνότητες, αλλά, με τόσο μεγάλη διαθέσιμη ισχύ, πρέπει να βελτιστοποιηθούν για να λειτουργούν αποτελεσματικά. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τσιπ κεφαλής ραδιοφώνου.

Κέντρα δεδομένων

Τα κέντρα δεδομένων, ειδικά τα κέντρα δεδομένων υπερκλίμακας, είναι χτισμένα σε αστραπιαία, ενεργειακά αποδοτικά τσιπ που μπορούν να βοηθήσουν στη μεγιστοποίηση της συνολικής απόδοσης του συστήματος. Με δισεκατομμύρια πύλες μαζί με πολύπλοκους φόρτους εργασίας λογισμικού, τα SoC των κέντρων δεδομένων διαθέτουν ιδιαίτερα απαιτητικές απαιτήσεις επαλήθευσης και εμφάνισης λογισμικού.

Κινητό

Δεδομένου του συντελεστή συμπαγούς μορφής και της επιθυμητής μεγάλης διάρκειας μπαταρίας, οι κινητές συσκευές όπως τα smartphone δεν έχουν την πολυτέλεια να χρησιμοποιούν τσιπ που καταναλώνουν υπερβολική ενέργεια. Ενώ ο φόρτος εργασίας τους έχει αυξηθεί σε πολυπλοκότητα, αυτές οι συσκευές -ακόμη και οι δυναμικές GPU- πρέπει να μπορούν να αντέχουν αποτελεσματικά αυτούς τους φόρτους εργασίας.

Πώς ένας εξομοιωτής γρήγορης ισχύος λύνει την πρόκληση του προφίλ ισχύος

Καθώς η ικανοποίηση των απαιτήσεων δυναμικής ισχύος γίνεται όλο και πιο δύσκολη, οι σχεδιαστές τσιπ συχνά θεωρούν ότι η ισχύς είναι η κορυφαία πρόκληση επαλήθευσης. Η επαλήθευση δυναμικής ισχύος απαιτεί εύρεση μέγιστης ισχύος. Ωστόσο, τα κρίσιμα συμβάντα ισχύος αιχμής οδηγούνται από πραγματικούς φόρτους εργασίας λογισμικού. Η προσομοίωση μπορεί να εντοπίσει μέγιστη ισχύ που πέφτει πάνω και κάτω από τον προϋπολογισμό ισχύος, αλλά σε σχέδια δισεκατομμυρίων πυλών, θα είναι σε θέση να συλλάβει τα πραγματικά κρίσιμα γεγονότα μόνο από καθαρή τύχη, καθώς τα παράθυρα που μπορεί να εξετάσει μια προσέγγιση που βασίζεται σε προσομοίωση είναι πάρα πολύ μικρό. Ένα εργαλείο σήμανσης θα παρείχε ακριβείς μετρήσεις ισχύος, αλλά εάν χρησιμοποιηθεί σε λάθος χρονικό παράθυρο, ο σχεδιαστής δεν θα μπορούσε να προσδιορίσει ποιο παράθυρο έχει την υψηλότερη ισχύ.

Ο εντοπισμός σφαλμάτων χαμηλής κατανάλωσης απαιτεί εκτέλεση φόρτου εργασίας λογισμικού. Οι μικρές δοκιμές δεν θα αποκαλύψουν ρεαλιστικά σφάλματα ισχύος λόγω φόρτου εργασίας. Αυτό που χρειάζεται είναι:

• Πραγματικό υλικολογισμικό και λειτουργικό σύστημα σε προ-δοκιμές πυριτίου
• Εξομοίωση για την επαλήθευση ισχύος σε εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια κύκλους
• Επαλήθευση ισχύος πριν από το πυρίτιο για εντοπισμό σφαλμάτων, κάτι που δεν είναι δυνατό με το πραγματικό πυρίτιο

Η εξομοίωση υψηλής ταχύτητας επιτρέπει στις ομάδες σχεδιασμού να πραγματοποιούν επαλήθευση ισχύος νωρίτερα στον κύκλο σχεδιασμού, ώστε να ελαχιστοποιούν τους κινδύνους σφαλμάτων ισχύος και χαμένων στόχων ισχύος SoC. Πράγματι, ένας γρήγορος εξομοιωτής ισχύος μπορεί να είναι η απάντηση στο δίλημμα επαλήθευσης ισχύος υλικού/λογισμικού, παρέχοντας καλύτερη ακρίβεια σε ένα ευρύτερο παράθυρο. Ο ιδανικός εξομοιωτής θα μπορούσε να εκτελεί πολλαπλές επαναλήψεις την ημέρα σε μεγάλα σχέδια με ρεαλιστικό φόρτο εργασίας. Με αυτόν τον τρόπο, οι σχεδιαστές τσιπ μπορούν να αποκτήσουν χρήσιμες πληροφορίες για το προφίλ ισχύος των σχεδίων τους.

Ενεργήσιμες πληροφορίες σε ώρες

Έχοντας υπόψη φόρτους εργασίας SoC πολλών δισεκατομμυρίων πυλών, Η Synopsys αποκάλυψε το νέο της σύστημα εξομοίωσης Synopsys ZeBu® Empower για επαλήθευση ισχύος υλικού/λογισμικού. Παροχή μέγιστης υπολογιστικής απόδοσης, ZeBu Empower μπορεί να εκτελεί πολλαπλές επαναλήψεις την ημέρα, παρέχοντας αποτελέσματα σε ώρες. Με βάση τα προφίλ ισχύος που προκύπτουν, οι σχεδιαστές υλικού και λογισμικού μπορούν, από νωρίς, να εντοπίσουν τομείς όπου μπορούν να βελτιώσουν τη δυναμική και την ισχύ διαρροής. Το ZeBu Empower χρησιμοποιεί Διακομιστής ZeBu Τεχνολογία υλικού γρήγορης εξομοίωσης για την παροχή σύντομων χρόνων ανάκαμψης.

Το ZeBu Empower τροφοδοτεί επίσης μπλοκ κρίσιμα για την ενέργεια και χρονικά παράθυρα στο Μηχανή Synopsys PrimePower για επιτάχυνση της ανάλυσης ισχύος RTL και της σήμανσης ισχύος σε επίπεδο πύλης. Τόσο το ZeBu Empower όσο και το PrimePower αποτελούν μέρος του Λύση χαμηλής κατανάλωσης που βασίζεται στο λογισμικό Synopsys. Στην εικόνα στο παρακάτω διάγραμμα, η λύση χαμηλής κατανάλωσης παρέχει μια ροή και μεθοδολογία από άκρο σε άκρο που εκτείνεται από την ανάλυση αρχιτεκτονικής έως τον αποκλεισμό της ανάλυσης ισχύος RTL έως την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση ισχύος SoC.

Η λύση χαμηλής κατανάλωσης που βασίζεται στο λογισμικό Synopsys έχει σχεδιαστεί για να συμβάλλει στη μείωση της συνολικής δυναμικής και στατικής κατανάλωσης ενέργειας των IC.

Χαρακτηριστικά

Η ισχύς μπορεί να είναι απλώς το πιο δύσκολο μέρος της εξίσωσης ισχύος, απόδοσης και εμβαδού (PPA). Και όταν πρόκειται για σχέδια πολλών δισεκατομμυρίων πυλών, η πολυπλοκότητα στην επίτευξη ακριβών προφίλ ισχύος αυξάνεται μόνο. Ωστόσο, με τη λύση γρήγορης εξομοίωσης ισχύος από τη Synopsys, οι ομάδες σχεδιασμού μπορούν τώρα να βρουν τις κρίσιμες περιοχές και τα χρονικά παράθυρα για μέγιστη ισχύ, ώστε να μπορούν να βελτιστοποιήσουν το RTL και το λογισμικό τους. Εκμεταλλευόμενοι την ολοκληρωμένη ροή χαμηλής κατανάλωσης Synopsys, οι σχεδιαστές αποκτούν εργαλεία που μπορούν να τους βοηθήσουν να επιτύχουν τους στόχους PPA τους. Δεδομένου του μεγάλου φόρτου εργασίας και των απαιτήσεων απόδοσης εφαρμογών όπως οι GPU, η τεχνητή νοημοσύνη, το 5G, τα κέντρα δεδομένων και τα κινητά, κάθε λύση που μπορεί να παρέχει μια πιο ακριβή εικόνα ισχύος θα πρέπει να είναι μια ευπρόσδεκτη προσθήκη στην εργαλειοθήκη PPA οποιουδήποτε σχεδιαστή.

Μοιραστείτε αυτήν την ανάρτηση μέσω: Πηγή: https://semiwiki.com/eda/synopsys/301320-optimize-rtl-and-software-with-fast-power-verification-results-for-billion-gate-designs/