בצע אופטימיזציה של RTL ותוכנה עם תוצאות אימות כוח מהירות עבור עיצובי מיליארד שערים

בכל שבב, כוח הוא בעיה מתקדמת שיש לפתור. מעצבים נאלצו מזה זמן רב להסתמך על שילוב של ניסיון וידע כדי להתמודד עם הדילמה הזו, בדרך כלל נאלצו להמתין עד לאחר זמינות הסיליקון כדי לבצע ניתוח כוח עם עומסי עבודה מציאותיים של תוכנה. עם זאת, זה מאוחר מדי במשחק, מכיוון שהוא הופך להצעה יקרה וגוזלת זמן כדי לפתור בעיות חשמל לאחר סיליקון. בפוסט זה בבלוג, אני אסביר כיצד תוכל להשיג תוצאות אימות כוח ניתנות לפעולה תוך שעות בתכנון של מיליארד שערים בשלב מוקדם. עם יכולת זו, אתה יכול למצוא את האזורים הקריטיים וחלונות הזמן עבור שיא הספק, ובכך, לייעל את ה-RTL והתוכנה שלך.

ביצוע ניתוח כוח לאחר סיליקון מציג את הסיכון להחמצת מצבים קריטיים בהספק גבוה, מה שעלול ליצור בעיות משמעותיות בעלות ובאימוץ המוצר. החסרונות של לטעות בכוח? לקוח יכול לבחור ללכת עם ספק שבבים אחר אם עיצוב מחמיץ את יעד ההספק המובטח. לחלופין, מעצב מערכת עשוי להאלץ להחזיר את ביצועי השבבים כדי לשמור על מעטפת הכוח הממוקדת - פשרה לא חיובית ביישומים המסתמכים על ביצועי מחשוב מהירים. בפוסט זה, שפורסם במקור ב- הבלוג "מסיליקון לתוכנה"., נסקור מקרוב כמה אזורי יישומי SoC שבהם ניתוח הספק מדויק חיוני.

GPUs

יישומי GPU מסורתיים הם ישויות ידועות בהשוואה, אבל זה לא הופך את משימת ניתוח הכוח לקלה יותר. שקול GPU המיועד למחשב נייד. אתה יכול להפעיל ניתוח הספק בנקודות מדידה מסוימות לאורך תקופה. עם זאת, עם פוטנציאל של עד 10 מיליון מחזורי שעון, ברור שגישה זו אינה ממצה - וזו הסיבה שבאופן מסורתי מעצבים נאלצו להסתמך על ההערכות הטובות ביותר שלהם עבור כוח.

בינה מלאכותית

בשבבי בינה מלאכותית (AI), היישומים כמו גם ערימת התוכנה עבור יישומי AI וארכיטקטורות הם כולם טריטוריה חדשה, מה שמציב אתגרים נוספים מנקודת מבט של פרופיל כוח. עם זאת, התגמול הפוטנציאלי של אופטימיזציה של יישומי בינה מלאכותית עבור כוח הוא גדול. יעילות כוח, אחרי הכל, היא יתרון שמעצבי שבבי בינה מלאכותית ישמחו להיות מסוגלים להציע, יחד עם ביצועי מחשוב מהירים.

5G

אפליקציה קריטית נוספת להספק היא 5G, שכולו ביצועים גבוהים והשהייה נמוכה. יישומי 5G כוללים הרבה עיבוד מקביל ותדרים גבוהים, אבל, עם רק כל כך הרבה כוח זמין, יש לבצע אופטימיזציה שלהם כדי לפעול ביעילות. זה נכון במיוחד עבור שבבי ראשי רדיו.

מרכזי נתונים

מרכזי נתונים, במיוחד מרכזי נתונים בקנה מידה גבוה, בנויים על שבבים מהירי בזק וחסכוניים באנרגיה שיכולים לעזור למקסם את התפוקה הכוללת של המערכת. עם מיליארדי שערים יחד עם עומסי עבודה מורכבים של תוכנה, ה-SoCs של מרכז הנתונים מגיעים עם דרישות אימות והעלאת תוכנה תובעניות במיוחד.

סלולרי

לאור גורם הצורה הקומפקטי שלהם וחיי הסוללה הארוכים הרצויים, מכשירים ניידים כגון סמארטפונים אינם יכולים להרשות לעצמם להשתמש בשבבים שצורכים יותר מדי חשמל. בעוד שעומסי העבודה שלהם גדלו במורכבות, המכשירים האלה - אפילו ה-GPU הזוללים בכוח - עדיין חייבים להיות מסוגלים להכיל עומסי עבודה אלה ביעילות.

כיצד אמולטור כוח מהיר פותר את אתגר פרופיל הכוח

ככל שהעמידה בדרישות הספק דינמיות הופכת לקשה יותר ויותר, מעצבי שבבים רואים בכוח את אתגר האימות העיקרי שלהם. אימות כוח דינמי דורש מציאת שיא הספק. עם זאת, אירועי שיא הספק קריטיים מונעים על ידי עומסי עבודה של תוכנה בפועל. סימולציה יכולה לזהות שיא הספק שנופל מעל ומתחת לתקציב החשמל, אבל בתכנון של מיליארד שערים, היא תוכל לתפוס את האירועים הקריטיים האמיתיים רק במזל טהור, שכן החלונות שגישה מבוססת סימולציה יכולה לשקול הם הרבה יותר מדי קָטָן. כלי סימון יספק מדידות הספק מדויקות, אך אם נעשה בו שימוש בחלון הזמן הלא נכון, המעצב לא יוכל לקבוע לאיזה חלון יש את ההספק הגבוה ביותר.

זיהוי באגים בעלי צריכת חשמל נמוכה דורש הפעלת עומסי תוכנה. בדיקות קטנות לא יחשפו באגי כוח מציאותיים המונעים על ידי עומס עבודה. מה שצריך זה:

• קושחה ומערכת הפעלה אמיתית בבדיקות טרום סיליקון
• אמולציה לאימות כוח על פני מיליוני או מיליארדי מחזורים
• אימות כוח טרום סיליקון עבור ניפוי באגים, דבר שאינו אפשרי עם סיליקון בפועל

אמולציה במהירות גבוהה מאפשרת לצוותי תכנון לבצע אימות כוח מוקדם יותר במחזור התכנון, כך שהם יכולים למזער את הסיכונים של באגי חשמל והחמצת יעדי כוח SoC. ואכן, אמולטור כוח מהיר יכול להיות התשובה לדילמת אימות כוח החומרה/תוכנה, ומספק דיוק טוב יותר על פני חלון רחב יותר. האמולטור האידיאלי יוכל להריץ מספר איטרציות ביום על עיצובים גדולים עם עומסי עבודה מציאותיים. על ידי כך, מעצבי שבבים יכולים לקבל תובנות מעשיות לגבי פרופיל הכוח של העיצובים שלהם.

תובנות ניתנות לפעולה תוך שעות

עם מחשבה על עומסי עבודה ב-SoC של מיליארדי שערים, Synopsys חשפה את מערכת האמולציה החדשה שלה Synopsys ZeBu® Empower לאימות כוח חומרה/תוכנה. אספקת ביצועי מחשוב מקסימליים, העצמת ZeBu יכול לבצע מספר איטרציות ביום, ולספק תוצאות ניתנות לפעולה תוך שעות. בהתבסס על פרופילי ההספק המתקבלים, מעצבי חומרה ותוכנה יכולים, בשלב מוקדם, לזהות אזורים שבהם הם יכולים לשפר את הספק הדינמי והדליפה. ZeBu Empower משתמש שרת ZeBu טכנולוגיית חומרה אמולציה מהירה כדי לספק זמני אספקה ​​קצרים.

ZeBu Empower גם מזין קדימה בלוקים קריטיים להספק וחלונות זמן לתוך מנוע Synopsys PrimePower כדי להאיץ את ניתוח הספק RTL וחתימת הספק ברמת השער. גם ZeBu Empower וגם PrimePower הם חלק מה- פתרון הספק נמוך מונחה תוכנה של Synopsys. בתמונה בתרשים שלהלן, הפתרון בעל הספק נמוך מספק זרימה ומתודולוגיה מקצה לקצה, החל מניתוח ארכיטקטורה ועד ניתוח הספק RTL לחסימה ועד ניתוח ואופטימיזציה של הספק SoC.

הפתרון של Synopsys עם הספק נמוך מונע על ידי תוכנה נועד לעזור להפחית את צריכת החשמל הדינמית והסטטית הכוללת של ICs.

<br> סיכום

כוח עשוי להיות רק החלק המאתגר ביותר במשוואת הכוח, הביצועים והשטח (PPA). וכאשר מדובר בעיצובים של מיליארדי שערים, המורכבות בהשגת פרופילי כוח מדויקים רק גדלה. עם זאת, עם פתרון אמולציית הספק המהיר של Synopsys, צוותי עיצובים יכולים כעת למצוא את האזורים הקריטיים וחלונות הזמן עבור שיא הספק, כך שהם יכולים לייעל את ה-RTL שלהם ואת התוכנה שלהם. על ידי ניצול הזרימה המקיפה של Synopsys בהספק נמוך, מעצבים מקבלים כלים שיכולים לעזור להם לעמוד ביעדי ה-PPA שלהם. בהתחשב בעומסי העבודה הכבדים ובדרישות הביצועים של יישומים כמו GPUs, AI, 5G, מרכזי נתונים וניידים, כל פתרון שיכול לספק תמונת כוח מדויקת יותר צריך להיות תוספת מבורכת לערכת הכלים PPA של כל מעצב.

שתף את הפוסט הזה באמצעות: מקור: https://semiwiki.com/eda/synopsys/301320-optimize-rtl-and-software-with-fast-power-verification-results-for-billion-gate-designs/