Оптимизируйте RTL и программное обеспечение с помощью результатов быстрой проверки мощности для схем с миллиардом вентилей

В каждом чипе энергопотребление — это прогрессивная проблема, которую необходимо решить. Для решения этой дилеммы проектировщикам уже давно приходится полагаться на сочетание опыта и знаний, обычно им приходится ждать, пока полуфабрикат станет доступен, чтобы выполнить анализ энергопотребления с реалистичными программными рабочими нагрузками. Однако это уже слишком поздно, поскольку решение проблем с электропитанием после выхода кремния становится дорогостоящим и трудоемким. В этом сообщении блога я объясню, как на ранних этапах разработки проектов с миллиардом вентилей можно добиться действенных результатов проверки мощности за несколько часов. Благодаря этой возможности вы можете найти критические регионы и временные окна для пиковой мощности и, таким образом, оптимизировать RTL и программное обеспечение.

Выполнение анализа мощности после полупроводниковых систем сопряжено с риском пропуска критических ситуаций с высокой мощностью, что может создать значительные проблемы с затратами и внедрением продукта. Минусы ошибки в отношении власти? Клиент может выбрать другого поставщика микросхем, если конструкция не соответствует обещанному целевому уровню мощности. Или разработчик системы может быть вынужден снизить производительность чипа, чтобы поддерживать заданный диапазон энергопотребления — неблагоприятный компромисс для приложений, которые полагаются на производительность быстрых вычислений. В этом посте, который первоначально был опубликован на Блог «От кремния к программному обеспечению», мы более подробно рассмотрим некоторые области применения SoC, где важен точный анализ энергопотребления.

Графические процессоры

По сравнению с ними традиционные приложения для графических процессоров являются известными объектами, но это не облегчает задачу анализа энергопотребления. Рассмотрим графический процессор, предназначенный для портативного компьютера. Вы можете выполнить анализ мощности в определенных точках измерения за определенный период времени. Однако, учитывая потенциальную частоту до 10 миллионов тактов, этот подход явно не является исчерпывающим, поэтому разработчикам традиционно приходилось полагаться на свои лучшие оценки мощности.

Artificial Intelligence

В чипах искусственного интеллекта (ИИ) приложения, а также программный стек для приложений и архитектур ИИ представляют собой новую территорию, которая создает больше проблем с точки зрения профилирования мощности. Тем не менее, потенциальные выгоды от оптимизации приложений ИИ для повышения энергопотребления огромны. В конце концов, энергоэффективность — это преимущество, которое разработчики чипов искусственного интеллекта хотели бы рекламировать наряду с высокой производительностью вычислений.

5G

Еще одним критически важным для энергопотребления приложением является 5G, которое отличается высокой производительностью и низкой задержкой. Приложения 5G требуют большого количества параллельных вычислений и высоких частот, но, поскольку доступная мощность ограничена, их необходимо оптимизировать для эффективной работы. Это особенно актуально для чипов радиоголовок.

центры обработки данных

Центры обработки данных, особенно гипермасштабные центры обработки данных, построены на молниеносных и энергоэффективных чипах, которые могут помочь максимизировать общую пропускную способность системы. С миллиардами шлюзов и сложными программными рабочими нагрузками системы на кристалле центров обработки данных предъявляют особенно строгие требования к проверке и обновлению программного обеспечения.

Мобильный телефон

Учитывая их компактный форм-фактор и желаемое длительное время автономной работы, мобильные устройства, такие как смартфоны, не могут позволить себе использовать чипы, потребляющие слишком много энергии. Несмотря на то, что их рабочие нагрузки усложняются, эти устройства — даже энергоемкие графические процессоры — по-прежнему должны быть способны эффективно справляться с этими рабочими нагрузками.

Как быстрый эмулятор мощности решает проблему профилирования мощности

Поскольку соблюдение требований к динамическому питанию становится все более трудным, разработчики микросхем часто рассматривают питание как главную задачу проверки. Проверка динамической мощности требует определения пиковой мощности. Тем не менее, критические события пиковой мощности вызваны реальными рабочими нагрузками программного обеспечения. Моделирование может определить пиковую мощность, которая падает как выше, так и ниже бюджета мощности, но в конструкциях с миллиардом вентилей оно сможет уловить реальные критические события только по чистой случайности, поскольку окна, которые может учитывать подход, основанный на моделировании, слишком велики. маленький. Инструмент подписи обеспечит точные измерения мощности, но если он используется в неправильном временном окне, разработчик не сможет определить, какое окно имеет наибольшую мощность.

Для выявления ошибок с низким энергопотреблением требуется выполнение рабочих нагрузок программного обеспечения. Небольшие тесты не выявят реалистичные ошибки питания, вызванные рабочей нагрузкой. Что необходимо:

• Реальная прошивка и операционная система на этапе предварительного тестирования
• Эмуляция для проверки мощности в течение миллионов или миллиардов циклов
• Предварительная проверка мощности кремния для отладки, что невозможно при использовании настоящего кремния.

Высокоскоростная эмуляция позволяет группам разработчиков выполнять проверку мощности на более ранних этапах цикла проектирования, что позволяет минимизировать риски сбоев в питании и недостижения целевых показателей мощности SoC. Действительно, быстрый эмулятор питания может стать ответом на дилемму проверки мощности аппаратного и программного обеспечения, обеспечивая более высокую точность в более широком диапазоне. Идеальный эмулятор мог бы выполнять несколько итераций в день для больших проектов с реалистичными рабочими нагрузками. Благодаря этому разработчики микросхем могут получить полезную информацию о профиле мощности своих проектов.

Полезная информация за несколько часов

Имея в виду многомиллиардные рабочие нагрузки SoC, Synopsys представила новую систему эмуляции Synopsys ZeBu® Empower для проверки мощности аппаратного и программного обеспечения.. Обеспечивая максимальную вычислительную производительность, Сила ЗеБу может выполнять несколько итераций в день, обеспечивая действенные результаты за несколько часов. На основе полученных профилей мощности разработчики аппаратного и программного обеспечения могут на раннем этапе определить области, в которых они могут улучшить динамическую мощность и мощность утечки. ZeBu Empower использует ЗеБу Сервер аппаратная технология быстрой эмуляции, обеспечивающая короткие сроки выполнения работ.

ZeBu Empower также передает критически важные блоки и временные окна в Двигатель Synopsys PrimePower для ускорения анализа мощности RTL и подтверждения мощности на уровне шлюза. И ZeBu Empower, и PrimePower являются частью Программное решение Synopsys с низким энергопотреблением. Как показано на диаграмме ниже, решение с низким энергопотреблением обеспечивает сквозной поток и методологию, охватывающую от анализа архитектуры до анализа мощности блоков RTL, а также анализа и оптимизации мощности SoC.

Программное решение Synopsys с низким энергопотреблением предназначено для снижения общего динамического и статического энергопотребления микросхем.

Обзор

Мощность может быть самой сложной частью уравнения мощности, производительности и площади (PPA). А когда дело доходит до проектов с несколькими миллиардами вентилей, сложность достижения точных профилей мощности только возрастает. Однако благодаря решению быстрой эмуляции мощности от Synopsys группы разработчиков теперь могут находить критические регионы и временные окна для пиковой мощности, чтобы оптимизировать RTL и программное обеспечение. Воспользовавшись преимуществами комплексного алгоритма Synopsys с низким энергопотреблением, дизайнеры получают инструменты, которые могут помочь им достичь целей PPA. Учитывая большие рабочие нагрузки и требования к производительности таких приложений, как графические процессоры, искусственный интеллект, 5G, центры обработки данных и мобильные устройства, любое решение, которое может обеспечить более точную картину энергопотребления, должно стать желанным дополнением к набору инструментов PPA любого дизайнера.

Поделитесь этим постом через: Источник: https://semiwiki.com/eda/synopsys/301320-optimize-rtl-and-software-with-fast-power-verification-results-for-billion-gate-designs/