软件建模成为主流

软件建模终于开始流行起来的一大片的芯片制造商,他们超越设备扩展来提高性能,降低功率,加大安全。

软件建模在半导体行业历史与硬件软件合作设计有关,生长在符合和自1990年代末开始。最大的芯片制造商和系统公司率先采用,尤其是在他们的客户开始要求芯片包括司机和其他嵌入式代码,因为不断增长的soc的复杂性。除了最大的芯片制造商,其他一些公司重视直到电能和热能的问题开始影响扩展。

几个因素改变了这个方程在技术方面:

•现在65海里,低于主流流程节点,此时泄漏电流变成了一个更大的问题。
•设备移动,主电源是一个电池。
•更多的芯片被用于异构系统的总功率预算比过去更严格,部分原因是有更多的对外交流和部分原因是有更多的数据的过程。

最初的策略来处理这些问题是增加核的数量,但是有一个限制多少核为大多数应用程序是有效的。在很多情况下,最优数量是两到四个核心,即使有多线程和增加强调并行编程。

但是,软件也可以改变它如何与硬件交互。它可以写每处理器周期完成更多的工作,它可以在至少两个核心,螺纹,有时多达8个,特别是一些工作可以被解析到不同的操作。此外,该软件可以更有弹性和安全,提供了在设计周期的早期,它可以清理干净才能进入市场,而不是添加多个补丁后期制作。

“目标是模型的硬件和软件是如何交互的,”Frank Schirrmeister说,集团产品营销主管抑扬顿挫的系统开发套件。“这可能涉及重组序列的缓存不重新加载,可以对能耗产生影响。”

它还可以在设计过程中产生巨大影响。提高软件会影响哪些资源需要在设计中,从记忆类型的处理器和硬件加速器。它也可以作为一个模型改善硬件,软件和硬件更有效地交流。

“很多这是系统级的硬件软件权衡,”Mike Gianfagna说,负责营销的副总裁eSilicon。“权力仍然是很多公司的主要问题。他们做了很多的分析能力。有很多兴趣了解影响的软件硬件,这是模拟这些天是如此受欢迎的原因之一。”

Gianfagna指出这似乎是帮助,因为有更少的比过去“消防演习”。“大设计,客户是非常复杂的。他们非常清楚系统需求和他们在silicon-level功耗清晰规范。是由很多复杂的硬件软件合作设计,更好的分析的副产品。”

重新考虑这个系统
关注背后的软件是一个转向更多的系统级设计,在硬件和软件都已经进行了一段时间。但是在许多情况下,这些都是平行的,而不是共同努力。物联网正迫使一些变化,在很大程度上是因为资源有限,需要降低成本的这些设备是至关重要的。关键方法是提高系统本身的效率,允许架构师用低成本的微控制器代替处理器和转移的记忆类型。

“这不是关于最酷的和最快的微控制器。这是你能做什么,”业务部门主任Darrell Teegarden说云计算系统和分析小组导师图形。“我们看到在终端市场,他们不出售喷气式发动机了。他们卖发动机小时或推力或发电。有更高和更高水平的平台,这是平台战争。这些平台包括计算硬件、传感器和致动器硬件、软件控制传感器和致动器,和软件连接到传感器数据流的分析引擎。所以你需要牢记大局,并解决各个部分。”

节奏的Schirrmeister表示同意。“蛮力方法可能适用于某些应用程序,如有限制电力传输。但对于其他应用程序,这可以归结为在链式数据处理完成。如果你看云的边缘做计算,你可能需要的软件模型,模型的硬件或硬件和软件模型在一起。”

这种分析和硬件软件寻路已经一段时间了,但广泛应用是一个最近的趋势。

“有许多公司创建应用程序工作负载模型,其目的是捕获应用程序的处理和通信的需求,”帕特·谢里丹说产品营销高级职员的虚拟样机Synopsys对此。”,包括并行任务的依赖关系等的处理周期每个任务,和内存访问,包括读写和地区。”

这些工具的好处之一是它们可以提高抽象层次的功能不需要建模软件。“关键是能够单独的应用程序工作负载需求的资源,”谢里丹说。“你可以将任务映射到资源,你可以尝试不同的cpu和加速器,所有这一切都是由通用模型。”

物联网、安全与安全
工具提供商表示,对这些工具的需求几乎完全局限于最初移动市场。它已经迁移到其他市场,包括汽车和物联网应用,以及服务器。

特别感兴趣的物联网世界软件建模,是为了安全起见。

“软件内容的推动下从高端到低端,和方法曾经留给高端现在迁移到更简单的设备,”比尔Neifert说,市场开发高级主管手臂。“物联网,这是受安全需求。软件已经足够强劲,能够阻止攻击。”

设计的安全是一个全球性的问题。它会影响软件的每一个层次,整个通信栈、IP、I / O,以及每一个硬件组件,包括总线和内存芯片的内部和外部。

“有两种方法可以看安全,“导师的Teegarden说。“一个是,你不希望人们改变你的东西。另一个是,如果你在喷气发动机推力小时收费,你需要能够可靠地测量和跟踪消费的资源。这是安全的。在这种情况下,车链技术可能是重要的,无论是跟踪喷气发动机小时或比特币。它变成了一个自己的货币。每个平台都有参加,提供和身份验证。软件是一个重要的部分,因为你处理模拟/混合信号传感器和致动器,控制算法,需要所有的建模与仿真。”

安全与效率交叉路径的新方法时的物联网,在新一代的微控制器。这些微控制器进入了更复杂的设备与极端的成本压力。然而,他们需要同样的注意能力和性能通常用于更复杂的cpu,但更少的资源。

“微控制器的软件建模需求急剧扩大去年,“胳膊的Neifert说。“你需要确保你有正确的权力/性能信封,不要浪费周期。此外,您还需要包括安全方面。”

如何更高效的软件建模和硬件软件合作设计可以添加到一个设计还不清楚。为数不多的几个数据点存在由三星公司在这个领域是一个案例研究(链接在这里滚动到页面底部)十年前写的,花了一个硬件,它已创建和修改软件,以更好地利用硬件。的结果是系统性能的改善超过50%,根据纸。自那时以来,许多都发生了变化,但基本原则仍然适用。

安全是方程的一边。汽车和医疗设备连接到互联网,并彼此,安全是在软件建模。

“安全,你正在构建冗余到一切,可以增加50%的电路,“说Anush莫汉达斯·,营销副总裁和业务发展NetSpeed系统。“过去你将建立一个设计,但是现在你需要决定什么ASIL(汽车安全完整性级别)版本你要使用和匹配你的成本和性能目标。这确实是一个software-h新利体育在线完整版ardware相互作用。你确定安全的适量在硬件支持它。”

数据中心和高性能计算
半导体软件建模已成为越来越重要的数据中心,同时,由于需要过程,存储和检索量飙升的数据在相同或更少的时间,在使用相同或更少的力量。

“我们看到关注工作负载优化涉及大数据非常具体的任务,“节奏的Schirrmeister说。“这是硬件和软件的组合建模和智能方法划分的事情。有很多讨论使用fpga,你在哪里做硬件软件合作设计不提交提前芯片。您可以添加一个特殊的数据处理算法和卸载到硬件结构。还有很多发生在内存,您构建这个内存体系结构。这都是关于数据,你的地址在建模软件。”

fpga已经成为数据中心中的一个活跃的研究领域,因为他们可以用作自定义加速平台,根据史蒂文哇,杰出的发明家和营销解决方案的副总裁Rambus。“fpga的优势是,他们有大量内存和适应rack-scale架构。与更大的数据中心,有成千上万的服务器,有更好的总体拥有成本,如果他们匹配的计算任务。与遗留系统,有一个固定的CPU、I / O,磁盘和内存。可能好吧如果你有一个小的服务器数量,但是当有成千上万的服务器和工作负载不完全吻合,这是非常低效的。”

效率低下是每月以数百万美元的电力和冷却成本。但解决硬件问题只是一方的问题。通过更密切匹配的硬件与软件,并利用更好的互动,储蓄可以为数据中心是巨大的。这就解释了为什么谷歌和Facebook等公司正在开发自己的硬件架构。谷歌有其张量处理单元;Facebook正在开发数据中心的基础上开放计算项目。

结论
硬件软件合作设计将成为近二十年的主流设计方法。从技术的角度来看,它是很难获得足够的性能和权力优势的新设计不使用这种方法。

但是这里还有一个因素在起作用,,很难量化。许多芯片公司,软件工程师的数量现在硬件工程师的数量,和他们已经足够长的时间认真对待和决策工具需要买更多的影响能力,性能和成本。

“我们的目标是减少时间,金钱,和你这样做的方法之一是确保所有的司机准备当硬件从工厂回来,“说NetSpeed莫汉达斯·。“但它不仅仅是提供模型。这是理解什么是最终的目标。也许是性能。但你想离开你的工作吗?”

在这种情况下,软件模型可能意味着一个结束,但他们肯定被公认更频繁地为一个重要的方法。

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