对现实世界的权力分析

仿真的扩张进入新的领域,而不仅仅是功能验证,从而能够在更长时间跨度进行动力分析。结果是一个快速和有效的方法来分析真实世界的场景。

这是一个新的领域,它标志着一个新的使用这种技术。虽然它仍然在发展,有几个观点浮出水面的最佳方法和最好的方法利用一个模拟器。

有两个方面验证。首先是更接近于功能验证,验证与权力意图相关联,所述一个统一的格式(权力统一格式)文件或类似的格式。第二个是动态的动力分析,用于发现峰值功率和平均功率/时间远远大于可能通过使用模拟。

每一个使用cases-power意图,峰值和平均实力需要不同的能力模拟器和在软件执行分析。该行业仍在寻找最好的方法允许用户以最有效的方式解决这些。

验证的目的
权力意图通常UPF值文件中指定。“它表达了所有的区域处理的设计,的领域你想开关,或电压调节,”Frank Schirrmeister说集团系统开发套件的产品营销主管节奏。“我们做的是模拟权力意图而做仿真的效果。如果设计开关五个地区,然后我们模拟设计,确保开关在正确。我们做相同的仿真。我们创建的逻辑,它给你每个功率的电源隔离区域。关闭时,仿真逻辑模拟效果,相同的,当你走出深关闭。发生了什么数据?初始化或随机吗?这是验证的意图。”

动力分析
权力最大的进步已经分析使用模拟器。“权力分析或功率估计是基于跟踪开关内的所有元素设计的活动,“Lauro Rizzatti说验证专家。“累计平均功耗估计收集交换活动,无论时间或周期活动实际发生时。峰值功率消耗的计算方法是通过跟踪切换活动逐周期基础上。”

而所有这一切是可能的在过去的模拟、设计规模和复杂性意味着设计的重要方面只能达成的长距离跑,经常使用的部分或全部生产软件执行的处理器芯片。因此,模拟的局限性是将芯片处于危险之中,因为他们可能找不到所有的问题领域或一些机会让额外的电能节约。

它还允许更好的设计。“有一些设计应用程序比别人更关心的是长跑,“Preeti Gupta说,RTL产品管理主管有限元分析软件。“例如,考虑图形,他们感兴趣的一个完整的视频帧的功耗。这是10毫秒的年代。之前,他们不得不推断从框架的一个子集。现在他们平明白功耗运行它。”

有几个观点可以帮助理解电力消耗。“你可以创建一个活动图,这是一个切换的图形表示,“让-玛丽•深色说,营销主管的模拟部门导师图形。”活动图显示了你的窗户,你可能需要做一个峰值分析。这是通过创建一个文件,它包含的活动/净。给你整个捕获活动SoC。你可以通过这个分析工具。”

基于终端用户应用程序有不同的流动。“移动关心他们的电池续航能力所以他们关心的是总功率在一个测试的持续时间,“深色说。“他们也关心峰值电流和尝试理解预算权力,由于电迁移(EM)和IR降,以及包的约束,芯片将适合。这也依赖于峰值电流。”

它是相当简单的力量从切换活动。“只要我们继续使用CMOS逻辑,功率方程非常简单,“说,首席技术官超音速。“这只是活动乘以简历²+泄漏。所以你需要的平均活动平均节点每个节点或特定活动。”

如图1表明,选择合适的场景可以找到的区别的领域必须解决和储蓄的机会,或释放一个芯片问题。“大多数人使用相同的用例用于性能分析和一些额外的“Wingard说。“有些情况下,这可能是有趣的待机模式相关的不相关的性能。这些通常是低功率的用例,但平均和总能量,他们已经有了合适的用例,分析性能。”

图1:仿真扩展能力的分析。来源:节奏。

尽管如此,导师的深色警告说,这种方法可能存在的问题。“捕捉活动你可以做到老的方式查看功能testbench和试着去适应。但这通常是一个灾难。”

深色表明基准应该是在模拟器上运行。“这是真正的用法。它使您能够获取活动的上下文中准确地芯片将如何被利用。与移动和多媒体,大多数最终设计贯穿一个基准AnTuTu等参考。在一天结束的时候,基于这些基准芯片将被选中。有这些基准,关注权力的某些方面。这是一个变化的方法和要求引导操作系统,这意味着运行周期,通常数亿周期。”

还有另一个新兴的方法创建的相关测试点Accellera便携式刺激工作小组努力。“在这里你可以定义场景,设计执行,看看等问题,”我的缓存一致性会影响如果我运行的同时我要访问的东西或关闭的一个区域设计?“Schirrmeister解释道。“便携式刺激有助于创建这种场景中,然后可以在仿真器上执行的动态活动数据。”

首席执行官补充说Breker:“便携式刺激使场景中重用模型开发和调试仿真模拟生成更大的测试。对权力分析,复杂的场景首先为模拟生成的小测试。接着,随着轻微的调整,更健壮的测试可以模拟生成的。便携式刺激可以协调中发生的事情其中测试testbench内发生的事情,可以很容易地包括实际的软件变得可用时。”

所有这些活动可能意味着巨大的文件消耗大量的磁盘空间和需要时间来写和读。Wingard表明还有其他查看文件大小的方法。“你不需要看每个节点在每一个周期中,但可以使用一些智能采样技术来了解发生了什么。”

模拟供应商确实是考虑多种方式以减轻跑步的长度和文件大小。“如果你尝试和捕捉所有的活动是大量的数据,“Schirrmeister说。“相反,你可以有一个方法,允许用户从加权磨练切换分析。你可以做一个完整的活动分析。所以你找到你想要的windows更多细节。”

还有其他的方法,试图绕过文件大小的问题。“当你捕捉每净周期为一个完整的SoC,你可能有2亿网和基准可能竞选500年或6亿年周期。这是一个巨大的文件,需要很长时间,”深色的承认。“如果我做一个详细的分析峰值,然后文件并不大。所以它是使用模型。但是有些时候你真的需要完整的数据集,这就是为什么我们创建了一个流API,绕过这个问题。“流API使模拟器将数据直接发送到权力分析工具保存相关文件阅读和写作的时间。

在一天结束的时候,妥协也可以权衡速度与准确性和文件大小。节奏提供了三个选择,而不需要一个完整的数据转储。

图2:一些可能性减少文件大小。来源:节奏。

许多这些技术不能提供一个实际的数量,但这可能不是必要的。“有些人想知道芯片的行为在一个持续时间的寻找权力高峰,“Ansys的古普塔说。“这不是一定功率的大小,但什么是导致发生的高峰和低谷。一旦你发现山峰在哪里,那么你能做的更细粒度的分析。如果你不努力想出一个数字,你也许会很惊讶你可以获得多少在运行时不会放弃这么多剖面的形状精度。配置文件地址被压抑的需求,它被应用在很多方面。”

另一个权衡精度与模型抽象。“直到两、三年前你不得不等到你有门电路级testbench,所以你是接近硅,”深色说。“这非常困难的反应。如果你有完成RTL然后找到基准,你有一些时间做出反应。但也有一些客户想要开始分析在RTL完成之前,一些街区可能只存在在较高的抽象层次。”

用模拟器可以集成等模块虚拟组件。“一个例子可能是CPU,继续深色。“现在讨论的是如何准确的你需要吗?它将比RTL运行更快,也许10到50 x,但天下没有免费的午餐,因为你失去准确性。如果你开始的时候抽象模型,那么你不能得到一个准确的数字。但大多数人不要试图得到一个数字。他们将停止在更高水平的分析,这是架构分析。”

如果你是准确的数字后,你真的要等到第一次布局已经完成。“一旦你有了一个审判布局可以得到更精确的估计,“Wingard说。“RTL模拟器有不同的网表,它没有数据和导线长度和时钟网络布局是一个预制结构。但是一个布局之后,我可以与时钟树发生了什么。也许太晚了驱动架构的选择但许多早提醒你关于权力或热的问题。”

古普塔解释清楚,这是如何工作的。“RTL没有时钟树或寄生。它不考虑故障。它没有配电。它没有时钟门控。这些事情会决定下游。模拟器是为每个解决方案创建一个跟踪逻辑的活动命名的RTL净。然后权力分析工具模型时钟树和所有其他的物理效果。权力分析工具需要做所有的建模活动的完整的模型。这包括处理所有的意图的信息可能来自一个UPF值文件。 From the UPF constraints, we can ascertain when blocks will be on and off, and by monitoring the activity of those control signals, we can compute zero power for the logic that has been powered off. We have to model the isolation cells and the retention cells and level shifters, because some of this logic will remain on and consuming power even when the block is shut off. So the emulator does not have to worry about the physical design aspects.”

布线后的数据也让其他类型的分析成为可能。“在RTL,我们不知道电源开关的大小计算诸如涌入电流是困难的,”Gupta仍在继续。“所以你不能在RTL执行瞬态分析。但是你可以做平均周期分析。如果后端运行已经完成,然后更精确的数字可以注释。我们读到物理设计数据可用时,用它来增强RTL准确性。物理设计数据是一个推动者,您可以提取大量数据,但是你所做的是很重要的。”

结论
权力分析变得比过去更重要和仿真不胜任这一任务。仿真任务,已经是看提供多个精度之间的权衡,可以收集和分析数据的速度和在流动的分析就可以开始了。解决现在存在的,可以提供建筑资料一直到后面的注释布局数据只能提供水平的准确性认为可能从门水平分析。这是EDA的一个领域,有很多积极的创新。

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