电路或耳语喊吗?

SoC最大化性能,最大限度地减少权力成为一个多层次,作为挑战,取决于从生态系统反馈和交互micro-architectural决定是否模拟电路耳语或大叫。

曾经是一个简单的建筑性能和功率之间的权衡已经演变成一个更分散和协作过程。它只是变得更加复杂,芯片制造商寻求利用他们的设计更多的产品,其中许多需要定制特定的应用程序。

”指令,存储系统的架构是一个世界规则,提出了硬件和软件之间的合同,以确保设备可以快速开发工作,”彼得·格林哈尔希说主任技术和研究员手臂。“在这个建筑的世界,微架构的实现,可能software-compatible但地址从一个汽车动力传动系统的企业服务器汽车车载信息娱乐(新)”。

实际上,这已经成为一个可定制的平台策略。ARM处理器核心发展时,它也构建基于性能的微架构为特定的市场需求和权力。从那里,ARM的客户和合作伙伴进一步修改它。

“过程是完全由最终的应用程序是什么,特别是什么结束的要求部分应用——几乎总是在一个平台上你认识有一些东西要设置速度为它是什么,”Chris再生草说的和IP Group的首席技术官节奏。“体系结构决策过程往往看起来像如果你做高性能计算,有一组计算基准。如果你有一个手机,你有长清单的功能是由竞争对手在做什么。如果你构建一个新型的平台,一些新的层网络,你有非常具体的计算要求和具体的I / O流,必须支持。如果箱子的目的是将一个数据流在很多数百吉比特每秒流去,立即告诉你一些关于基本带宽需求什么,可能和基本计算需求是什么。”

例如,考虑这样一个应用系统。“我知道有多少摄像头进来,“再生草说。“我知道大概什么样的计算将是必需的,因为我可能已经决定这是一个神经网络系统,研究显示我有这么多每秒数以万亿计的操作,这是必要的来实现这些算法。这将是一个中部地区的决定。我怎么把那么多的强制性的I / O和可能的计算水平,再加上一些空间,因为总是变化和通常的计算需求的上升,而不是下降了吗?会设置一些基本的需求而言,什么样的处理器,有多少处理器我把。”

所以对于智能手机的数量可能会GPU和手臂大小不一的核心。“我可能会说我的差异化特点是这种程度的视觉处理性能,”他指出。“我需要这一类的视觉处理。填充强制性的I / O和强制计算。”

从那里,特别是从计算方面,通常有一个互补的分析需要多少内存带宽,他解释说。然后基本的芯片工作,特别是内存类型,宽度,数据率,再加上其他的一些基本特点DDR接口。

”对于许多这样的平台,你真的由性能,从根本上,因为在一天结束的时候人们经历的痛苦和牺牲设计一个新的芯片是有原因的,这通常是因为他们想要有所成就明显比他们以前做过什么,”再生草说。“通常是因为他们正在推动信封的能力。能力从根本上是关于什么样的数据流,计算我可以做多少。核心部分的成本实际上是与记忆系统相关,所以记忆系统是一个关键的第二步。第三步是连接所有其他的附带比特和许多USB接口部分我需要这个,我需要I2C,我有一定的要求,我的音频接口。我需要确保我能和flash和其他东西,这可能不是集中性能组成的一部分,但这可能是重要的成本和满足需求的整体清单当然重要,”再生草补充道。

正确的内存
体系结构和微架构决策过程的一部分包括一个数量的选择内存尼克•希顿强调,在节奏杰出工程师。“很快这些设备的架构师来决定的基本DDR技术他们会使用,因为有一个很大的成本影响的产品。通常,他们会尝试和做决定,它可能是在一个移动设备,你想提供适量的性能在合适的价位。你想把在最便宜的DDR可以侥幸做充分的工作。如果你想建立一个手臂服务器性能就是一切,你会选择highest-spec DDR,你的预算允许,因为这最终将决定最终的基准指标,你想打。”

他指出的另一个关键问题,在过去的几年中对相干和非相干性的决策路径记忆。“臂引入了在过去的几年中是共享的L2缓存,这有一个边和一个边。它有一个成本硬件但它可以给你一些额外的性能根据用例。也许在某些应用程序流量就绕过了相干系统的一部分,直接记忆,因为它太大没有办法可以存储在缓存中。但在其它外围设备你肯定会目标,他们密切互动。如果你在一个网络开关你可能看着处理数据包报头,很多数据可能很好地坐在缓存在这种情况下,你会得到一个大的功率和性能优势,因为你减少外部内存访问。”

最初有不同层次的宏观架构决策,但最终逐步细化。许多早期的探索和目标架构可以在高层建模。

“你可能开始模型你的算法是什么样子,因此了解内存带宽和计算需求,”希顿说。”,可以直接你的处理器的选择和体系结构匹配,但最终这tape-out精炼整个方法。你不停止与大型多核系统预测进行分析,因为这种性能实际上是相当困难的。你可以做出早期预测,但他们可以显著不同你在RTL实现它们在硅,最终实现它们。”

IP供应商非常清楚这些权衡,他们添加了一些灵活性IP为它负责。

“一个工程团队致力于一个a级,用于新高性能处理器将会追逐每一个分数的百分之一的性能和能源效率,而不需要阻止确保决定论和中断延迟需求得到满足,”格林哈尔希说。“工程团队在一个反应类,汽车处理器用于动力传动系统将考虑是否每个特性提供了确定性性能和效率的方式可以被测试,以满足严格的安全要求较低的中断延迟。反应类团队还必须考虑到汽车动力传动系统产品需要优化为嵌入式flash,这都意味着额外的接口和设计过程节点通常是两代人之前,前缘使用者流程节点。”

高级营销主任Navraj Nandra DesignWare模拟和MSIP解决方案组Synopsys对此同意有必要获得正确的记忆。他说今天工程团队使用的是混合不同类型的cpu,以及图形加速器。方法像ARM的大。小策略影响正在发生的事情在宏观层面上进行一些内存处理元素,所有这些都必须通过互联和外部内存。

”在他们的IP使很多有趣的DRAM能力之间的权衡,DRAM的带宽,和类型的访问系统可以使“Nandra说。“这些都是非常具有挑战性的权衡,因为他们是多维并行,这很难对于一个工程师来解决这个问题。”

与此同时,一个非常大的一部分权力在许多这样的soc是用在模拟电路与外界沟通,解释史蒂文哇,解决方案营销的副总裁Rambus。“你开始看到越来越强调试图想出更好的信号技术,将使用更少的电力信号仍然保持着良好的信号完整性。总的来说,人们也尽量不移动数据非常大的距离。如果你需要移动数据很长的距离,这就相当于说这些模拟电路喊数据是什么。如果有点接近你可以接近耳语断电相当多的数量下降。但是人们真的很努力不移动数据很长的距离,因为它是一个能力的问题。”

一个新的开始会容易吗?
鉴于所有这些注意事项,它看起来像它可能更容易从一张白纸开始SoC。

“一张白纸,无限期的时间,你能想出最好的权衡,“Arvind Shanmugavel说,高级的应用程序工程总监Ansys-Apache。“但不幸的是,行业竞争,这些芯片制造商的机会很小,所以他们真的不能做一个从头开始设计了。”

今天大多数工程集团开始与现有设计或者现有的体系结构中,使轻微的修改,这样他们可以满足上市时间。Shanmugavel表示,他们承认他们留下很多桌子上的优化,但是这游戏的本质是由于上市时间要求。

技术总监托马斯•Bollaert Calypto产品导师图形指出,高性能设计发生在每一个阶段的设计过程。“这并不是说你可以解决一切预先在架构级别。即使你开始移动到实现,你还会有一些关于设计的性能方面考虑。但是如果我们开始在一开始,有一些方法可以查看与高层建筑的性能模型。这是传统的英语是什么,和有很多谈论这个多年来,但是今天人们真正这样做是因为有一个真正的需要考虑的性能方面设计。”

他说完成芯片永远不会从一个空白页,主要是因为有很多的重用和IP来自第三方供应商。“仍然会有一些块从你的设计和一些架构决策,将是你的。今天,高层建筑工具存在,比如ESL架构分析工具。他们的模型和技术,帮助人们把这些建筑原型在一起很快。这绝对是在芯片架构级别发生。但是还有不同的事情你要考虑当你看每一个块和IPs在SoC架构。你可能要考虑会根据不同类型的块你看。行业中我们看到现在很多活动视频编解码器,所以这是一个关键组成部分的最低芯片这些天因为大多数芯片连接和他们需要过程的视频在一种或另一种形式。以前很容易,有一个或两个遗留标准视频编解码器。现在有很多新的市场和芯片必须支持这些编解码器。 All of this to say that there’s a lot of design activity going on, and finding the right architecture for these codecs is important. At this stage, they’re not necessarily going to use architectural analysis tools, but high-level synthesis is actually the better way to go about finding the optimal architecture for these algorithmic IP in the system.”

有趣的是,Shanmugavel看到今天有一个高水平的过度设计的芯片,确保。’”他们知道它在上一代,工作的态度是,“让我们过多的一点,时间对我来说是更重要的,这样很好。“事实上,没有过度设计,你可以有一个更好的,更快的产品,更可靠的东西——如果你不要过多。你甚至可以构建更便宜的模具尺寸减少或优化芯片和包在一起。有很多不同的优化,可以在物理实现的水平。”

“人们过多的思考,他们涵盖所有基地,但我们也看到过多的错误,”他继续说。“例如,当你想设计电网、电源完整性在性能方面是一个非常重要的方面。你现在很低操作电压和你有一个非常低的噪声容限。当你想设计电网,过度设计不同层可能会导致不同的效果,比如如果你为您的电源噪声是瓶颈,比方说,金属2,但你过度设计的金属4、5和6,但设计2和3,发生了什么是你加剧了瓶颈但你试图改善并没有真正有意义的东西。这是一个十分危险的境地。”

Shanmugavel强调,在这些问题上需要一个高水平的专业知识以及分析能力和分析能力。“你怎么分析一个设计从早期到签字,并改变从仅仅是纯粹的描述性分析模式规定性?你需要聪明的工具可以分析设计,但也可以告诉你下一步该做什么。在分析方面,如何将来自于分析的数据转换成信息,可以帮助您设计更好?在一天结束的时候,没有人能代替良好的工程判断。你可以有很棒的工具,但如果你有判断力差的工程,它不会削减它。”