处理系统级的力量

在系统层次分析和管理权力越来越困难,更为重要和缓慢的理解。

这有几个原因。首先,设计自动化工具落后需要做的事情的理解。第二,建模语言和标准仍在变化之中,今天存在被认为是不够的。第三,在系统级的力量已经被越来越多的关注,尤其是在高级节点和越来越多的移动设备被连接到互联网,许多芯片制造商,现在才只是开始对付复杂的电源管理方案。

在工具方面,最近已经取得了一些进展。

“这可能不是100%,但现在开始变得可用的工具,”罗伯Knoth说,产品管理总监节奏数字&签收集团。“我们的一个转折点,也许一年或五年从现在开始我们会回头看看这是关于程序员的时候开始从,“嘿,我们真的需要做点什么”的阶段,“我们正在做些什么模式。”

Knoth指出高层合成等技术,硬件仿真,和更准确的估计都是耦合在一起,结合提要数据从软件工作负载直接通过硅设计PCB设计把整个系统联系在一起的。

高级合成领域,已经有进展,部分原因在于工程团队有新的算法和他们希望能够发现这种算法的力量。

“这是不再接受看看旧的设计,试图弄明白,”艾莉伯恩斯说,Calypto系统部门的产品经理导师,西门子业务。“不工作很好了。所以你必须能够说,‘我想试验一种算法。在实施过程中有什么力量?”

这意味着运行设计到实现尽快确定数量。门口的“权力是最精确的水平,”伯恩斯说。“我们一百万英里,那么你会怎么做?我们也看到了一些机器学习的应用,你开始学习从门电路级网表,等等,可以存储和应用,从模拟。”

所有这些技术和其他在10/7nm越来越重要,动态电流密度已成为问题,即使在旧的节点,系统需要做更多的处理相同或更低的权力。

“这是优化信号完整性的一部分,”托拜厄斯Bjerregaard说,公司的首席执行官Teklatech。“它的一部分是延长时间。我们所需要的是一个整体的方法,因为您需要了解力量如何影响所有在同一时间。如果你看看电源完整性和时机,你需要优化批量时间。这不仅仅是一个简单的修复。你想要采取一切可用空间和利用有什么,这样您就可以使设计更容易处理。”

Bjerregaard说,这些系统问题存在在每一个流程节点,节点收缩但他们变得更糟。“时机,routability和功率密度问题在每一个新节点,并影响到大部分时间和动态电压降,这使得它难以关闭一个设计和实现盈利。”

PPA
设计团队一直专注于电力/性能/区域三巨头,但是在系统级力量仍是最大的尚未解决的问题。首席执行官安迪·拉德鲍姆说,虚拟平台的方法试图将系统性能分析的水平,但没有权力。

“权力是所有后端加载在盖茨和晶体管级,和一些需要左移位,”鲍姆说。“我们需要一个更快的技术。今天很多的工具只是一块的设计、运行或一段场景。他们不能运行。如果你真的想优化功率在系统层面上,你必须包括软件或现实场景的开发人员知道设备运行在一个真正的应用程序。需要改变的东西。技术得更快,你仍然需要有准确性,这样用户会有信心,他们看到的是好的。但这必须改变。”

格雷厄姆·贝尔,负责营销的副总裁Uniquify同意,有一个真正的差距在系统水平。“我们看不出解决方案,真正理解整个层次结构从应用程序的有效载荷,所有不同的权力,每个单位和块内的设计,无论他们是cpu或gpu或其他特殊内存接口。所有这些事情有不同的权力,但没有全球管理。所以需要一些工作领域的建模,和需要一些工作领域的标准。”

IEEE一直积极推动沿着这些线路至少在过去的几年里,但进展缓慢。

“最初有一些努力,但当然不是被动的,今天很多的解决方案,你真的想有一个更积极的电源管理方法,”贝尔说。

活性的方法主要是调整盖茨。“你处理功率的5%到10%,”节奏的Knoth说。“你不是处理80%你得到当你处理在算法层面,在软件层面,在系统层面——这就是为什么权力是PPA的最后防线。它要求整个频谱。你需要准确性硅和门口的水平,但是你需要的知识和应用程序真正得到一切。你不能只是说,‘假装一切都转换为25%,“因为你是追逐鬼。”

说同一种语言
的一个潜在问题涉及建模语言。有几个不同的建模语言的提案,但语言本身是不够的。

“我看看那些看场景的建模语言,他们是伟大的,但他们得到的数据在哪里?”导师问的烧伤。“这似乎是问题。我们需要一种方法,有利于软件,但是你需要把几乎门电路级精度。”

与此同时,它必须是一个路径实现,Ladd说。“你不能创建模型,然后扔掉,然后实现别的东西。这不是一个好路径。你必须有一个实现路径建模能力,这将演变成你实现。”

一致的算法在这方面可能有所帮助,旋钮,帮助设计团队把它从高层到门口的水平。

“算法本身需要一致,”Knoth说。“时间优化、电力测量——如果你使用相同的算法在高级别以及在大门口,有相关性。我们最终的我们有足够的马力,你可以非常快速合成,令人难以置信的能力大,运行软件模拟实际工作负载,然后能够收获。”

不过,能够收获的,数据向量是巨大的。结果,门电路级网表的SoC功率估计是不实际的。数据必须被提取,因为它的强硬足以让在RTL精度15%,更不用说把一路回溯算法。

在较小的几何图形,越来越热也是一个考虑,不能排除在方程。

鲍姆的Ladd说一旦理解能力,然后热可以被理解。

“这就是为什么我们都追逐权力,“Knoth说。“如果你不明白,热是徒劳的。但一旦你理解能力,那么你了解物理上分散的死亡。然后你理解这将如何影响包,,,你了解全面,系统级的元件部分。没有力量,你甚至不能开始。否则你回只是猜测。”

拟合的设计预算
虽然力量一直是半导体设计中的控制因素,理解系统级别的影响还不清楚。这是变化的原因有几个:

•利润不再是一个可接受的解决方案在高级节点,因为额外的电路可以影响总功率和性能;
•系统公司正在做更多的内部芯片设计在复杂系统中,和
•更多IP被重用在所有这些设计,和芯片制造商选择IP部分是整个系统的基础上的权力。

伯恩斯已观察到的趋势,用户说,“这是我的预算,性能可以得到多少权力预算?我需要很准确,因为我试图挤出每一点果汁。这是我的极限,所以在系统级精度的水平必须很高。”

这需要一些先进的工具,但它也可能需要铸造模型因为发生在一个特定的铸造过程可能不同比预测的工具。

“如果一个IP供应商可以提供动力模型,就像性能模型,这将受益所有人,”拉德说。“如果我创建一个SoC和我创建这些块和权力的模型,这将是伟大的因为我可以分析它。当我开发自己的IP块后,我可以开发一个模型。然而,今天,如此多的SoC已经在第三方的知识产权。应该有模型。”

UPF被吹捧为解,但这并不远远不够。一些厂商宣传基于硬件的仿真是唯一解决这个为了充分描述的功能。

“你需要活动一起,在整个设计中,”伯恩斯说。“这是困难的部分。如果你有模型在UPF值方面,我们需要。但是我们如何采取多少数以百万计的向量为了得到真实的系统级活动,也许不同的IP配置文件,我们可以交付?”

Knoth坚称如果设计团队在足够低的粒度,他们正在处理。“UPF类似一个逆变器,触发器甚至罗很好,但是当你抽象到一只手臂核心级之类的,你突然需要一个更为复杂的模型比UPF值可以给你。”

虽然UPF争论远未结束,贝尔认为真的有差距的能够做系统级建模。“我们真的想做很多预测与虚拟样机和硬件仿真,但我们还有很长的路要走从做分析系统运行时,和做预测。我们听到我们的构建系统,看看我们所有的原型实际上扮演了正确当我们实际构建系统。我们玩动态电压和频率扩展,我们做一些简单的事情,或大。小计划,我们看到从手臂和其他供应商,但是我们需要做更多的汇集整个权力层次从上到下我们了解所有不同的贡献者和电力用户的设计力量。”

进一步,他断言,这些问题必须解决,有更多的低功率IP出现在市场上,比如DDR记忆。

“我们搬到低功耗方案,我们搬到低电压方案,我们要做的有很多,IP是减少低功率足迹。作品,设计师需要斗争与能力是系统中抗干扰度,可靠性。我们努力降低电力系统中,我们减少电压,然后减少噪音的利润率。我们必须分析,理想情况下,在实际的运行设计在某种程度上可以调整的性能设计与实际操作条件。当你打开英特尔处理器,处理器实际上设置电源电压。它会撞它上下一定数量的毫伏。这种动态优化设计也必须要一个关键特性的电力使用和电源管理,”他说。

有关的故事
瞬态动力问题上升
在10/7nm,电源管理变得更加困难;老把戏不工作。
权力挑战10 nm和下面
动态功率密度和泄漏崛起成为更多的问题在每一个新的节点。
对权力的闭合循环优化
最小化能耗对于一个给定的工作是一个复杂的问题跨越了许多方面的设计流程。距离我们能实现最优吗?
对现实世界的权力分析
模拟添加新功能,与模拟是不可能的。