权力对嵌入式处理器变得更大的担忧

权力正成为占主导地位的关心甚至嵌入式处理器性能的应用程序中作为设计标准。

这是发生无论结束应用程序或流程节点。在一些高性能的应用程序中,功率密度和热耗散可以限制一个处理器可以运行速度。这是加剧了网络和物理安全担忧,需要力量,以及越来越多的有线和无线的I / O可能影响整个功率预算的协议。

“应该看的其他领域包括实时和安全,确保time-deterministic和可靠的处理器是如何在关键任务应用程序中,同时延长使用条件,”说,苏拉Gajendra,技术战略的高级主管,汽车和物联网业务手臂。“例如,处理器可以持续运行在一个广泛的温度和环境条件?建筑师和工程师必须考虑所有这些要求,并可能使权衡基于处理器的应用程序被部署。”

正如所有设计、权衡和高性能嵌入式处理器的体系结构决策下来究竟你想做与处理器,Pulin德赛说,集团董事、产品营销和管理视野和AI需求方节奏。“有很多不同的东西在汽车,所以边缘在汽车保险杠上可能意味着处理或侧视镜。在任何这些东西,在一天结束的时候,尽管人们可能认为的权力并不重要,因为你需要某些性能,在边缘设备低功耗是非常重要的。”

为司机监控系统,这是真的,这可能包含一个图像传感器或雷达传感器。“这里,力量和性能很重要,“德赛说。“在监控系统,同样重要的是,它的工作原理,当没有光。如果你晚上开车,你想看司机是否睡着,或者有多少人在车里。所以也许有些雷达图片,或者一个想法设备利用。此外,还有一个巨大的芯片做一切你往自主驾驶也许2 +级或3级。许多传感器进入画面,和设计团队正在寻找某种程度的图像处理”。

即使对于AI高性能嵌入式处理器,重点是tera-ops每秒(顶部),底层指标是每瓦顶,德赛说。“人们会给你高数,但这并不是最终的测量。他们看着性能在权力,或者顶部/瓦。这是最重要的,因为在某些应用程序,这是你要用多少力量。在一切,权力仍然是最重要的考虑因素。”

测量功耗
了解如何利用在一个复杂的权力finFET- node芯片需要全芯片的组合模拟在设计周期的早期,在其整个使用周期以及在线监测。两者都是必不可少的最大化性能。

“即使他们不是极端的芯片大小和权力,任何先进的高性能处理器节点通常包括多个核心和重要的权力可以使用几十瓦,”Richard McPartland说技术营销经理Moortec。“芯片监控应该考虑在设计周期的早期。热是最好解决的挑战嵌入已知或潜在热点附近的温度传感器,通常几个传感器/核心。增加温度传感器允许将节流最小化,以确保最大的数据吞吐量。”

另外一项挑战是配电网络,变得更加复杂,如果芯片是2.5或3 d包的一部分。“包括电压监控,支持多个电压为所有关键块上分,速度与电源电压密切相关,将宝贵的芯片跟进和优化阶段,“McPartland说。“这将使功率分布和红外滴检查和补偿,这样可以优化性能。最后过程监控,除了提供一个很好的测量过程的速度,可以通过电压有助于减少电压保护频带扩展计划解决老龄化过程的可变性以及监控和补偿。”

所有这些因素取决于许多因素,从整个SoC架构的嵌入式处理器用于计算。在加密应用程序中,例如,一个DSP或人工智能算法在性能要求。在其他情况下,可能需要高性能在更广泛的业务。

“在前一种情况中,创建一个特定于域的架构是最优的,”说,罗迪厄克特、高级营销总监Codasip。“在这种情况下,有很多活动在业界使用RISC-V ISA,和创建自定义指令将提供高水平的专业性能。”

许多公司提供工具让建筑勘探和自动生成RISC-V的硬件和软件开发工具包。在涉及更广泛的基础性能,使用双发射,而不是个别问题核心将大大提高吞吐量,为西部数据已经完成了其RISC-V SweRV核心EH1核心。这两种方法可以结合起来,例如,添加特定于域的双发射EH1指令。

但是发展中嵌入式处理器核心,是常见的在不同的应用领域可以是一个挑战,尤其是对于应用程序存储、网络、无线和汽车。然而,有一些共性。

存储和网络,我们看到需要更大的地址空间,”迈克尔·汤普森说,高级产品营销经理弧处理器Synopsys对此。之间的“然后,存储、无线和网络,也在某种程度上在汽车,需要更大的集群。客户可能会说,‘我真的需要超越八核,和我想要做的,在多核处理器,如单个处理器拥有超过8个CPU核。我们也看到越来越多的硬件加速器的必要性。在存储,设计团队将附加三个加速器通过自定义指令功能。但是很多工程团队想做一些通过硬件加速器/协同处理器接口等计算存储,人工智能,这些东西在存储控制器。在无线,有一个真正的硬件加速器的必要性。在汽车,事情仍在不断发展,需要更大的集群功能在一些应用程序中,增加使用硬件加速器的预期,尤其是人工智能。”

图1:Synopsys对此新的嵌入式弧处理器设计。来源:Synopsys对此

记忆很重要
虽然许多决定下来每瓦顶,需要引入内存带宽的照片作为一个高性能嵌入式处理器的架构决策。“你不想有很高的内存带宽,“节奏的德赛说。“你能工作与芯片上的记忆而不是外部DDR ?节省你的力量。芯片架构师想出不同的方式说,在低功耗模式下,我会非常最佳。当我进入高性能模式,权力是非常重要的,每瓦顶部是很重要的,但是现在我可以出去一个内存芯片。人们看不同的方法来节省电力,和内存带宽是一个重要的考虑因素,以及什么样的记忆正在被使用。”

特定的权衡,取决于目标市场。“在任何高端处理器,如在移动领域或在监测市场或汽车市场,有一个CPU集群GPU集群,然后为愿景,领域特定的处理器或成像,或者如果有某种雷达。如果有一些交流,然后是一块。所以在高级别上,你有一个不错的想法你想要什么。但面临的挑战是在你总的内存架构。你打算如何分享之间的处理器吗?他们是如何相互沟通- L1, L2, L3内存层次结构,外部DDR,所有这些东西?在高级别上,人们有一个很好的主意。只是被分成更多细节之后,基于这领域和你的目标设计,”他说。

验证注意事项
高性能的嵌入式处理器的设计完成后,必须进行验证。这个问题有几个方面。

“首先,你验证性能正是您所期待的,”尼尔说,营销总监、设计验证技术导师,西门子业务。“假设你设计的东西,你是否已经添加了加速器,是否你没有添加加速器,新指令,内存架构,等等。你需要找出如果你会见了性能目标。有必要启用这个给客户的能力这些处理器上运行实际的基准,其实际应用,软件堆栈上的虚拟平台,以及仿真,然后在它们之间切换运行实际绩效基准。”

了解后如果设计做的预期,这是做计划在性能方面是什么?“你把这些精力建立一个高性能的处理器,和你要验证它的唯一方法就是与真实世界的数据,因为所有的事,“手强调。

今天混合验证平台是使用快速切换模型和高度精确模型的处理器来做基准测试,这需要结合实际软件栈。

然而,尽管这将表明如果性能目标得到满足,它不会显示如果有潜在的性能问题隐藏在里面,他说。“你可能会有问题,你会得到缓存问题,或者你会得到过多的延迟在极端情况下公共汽车。,你需要能够做什么在验证环境中,这是最有可能将是一个组合的混合平台或模拟,是执行系统级分析。这允许事务在公共汽车上是相关的,或者能够观察整个系统延迟。这将突出显示潜在的问题可能不会影响你现在的处理器。但如果你突然发现有些离群值当你跑步时进行系统级分析真实世界的数据,你意识到你偶尔得到一个缓存和小姐就超过它应该挂了电话,突然有一个性能问题。”

用于实时系统的高性能处理器,过度延迟对于整个系统来说可能是灾难性的。”第二部分的高性能嵌入式处理器的验证的挑战——确保你正在做系统级分析和性能分析,“手说。“这不只是蛮力性能,你通常会通过运行基准测试。是看系统内部发生了什么,望着因果关系,交易来源和同步之间的相关性,以了解是否存在一些潜在的性能问题,没有必要造成问题,但以后会回到咬你。

在异构系统级分析变得非常关键的设计因为高性能处理器不生活在隔离。通常,他们共享基础设施和其他高性能处理器和加速器加速器。“你必须能够运行系统上下文的一切,”他说。“你必须做系统级上下文的分析以了解是否达到设计要求,如果有需要研究的东西,因为它可能成为一个问题。”

结论
高性能嵌入式处理器的设计,所有传统的性能,考虑仍然适用,区域。但是它变得更加复杂,这取决于应用程序,这些处理器是嵌入式系统,和需要的各种权衡。理解这一切,监控,验证一切工作如预期在所有已知的和预期的条件下是一个越来越大的挑战,只有越来越困难,处理更多的数据使用相同或更少的电力比过去。