Комплексная платформа RTL для разработки мощности: анализируйте, отлаживайте, сокращайте
Ansys PowerArtist - это комплексная платформа для проектирования мощности, которую выбирают все ведущие компании-разработчики маломощных полупроводников для раннего анализа и снижения мощности RTL. PowerArtist позволяет выполнять RTL-бюджетирование с физическим учетом, интерактивную отладку, сокращение на основе анализа, снижение эффективности и профилирование работающих приложений, а также обеспечивает бесшовную методологию RTL-преобразования для целостности энергосистемы.
Энергетическая эффективность имеет первостепенное значение при проектировании полупроводников. Разработчики RTL, работающие над различными приложениями, от мобильных и центральных процессоров до сетевых и автомобильных интегральных схем, используют Ansys PowerArtist для анализа и снижения энергопотребления на ранних этапах цикла разработки для максимального воздействия. По сравнению с традиционными методологиями на уровне шлюзов PowerArtist обеспечивает быстрое выполнение работ по многомиллионным проектам инстансов и позволяет на ранних этапах принимать решения, связанные с энергопотреблением. Чтобы эти ранние проектные решения были надежными, технология PACE (PowerArtist Calibration and Estimation) обеспечивает постоянную точность RTL мощности и определяет возможности снижения посредством уникального моделирования физической реализации, включая дерево тактовых импульсов и ячеистые сети, емкость проводов и сбой.
PowerArtist автоматически определяет возможности последовательного и комбинационного снижения мощности на уровне блоков и экземпляров в архитектурах тактовой сети, каналов данных и памяти для достижения агрессивных целей по мощности. Используя мощную интерактивную графическую среду отладки, RTL-дизайнеры (особенно новички) могут легко и эффективно отлаживать горячие точки. Метрики стробирования и энергоэффективности PowerArtist и интерфейс TCL для пользовательских запросов позволяют строго отслеживать мощность с помощью методологий регрессии.
PowerArtist предоставляет самую быструю в отрасли возможность профилирования мощности, которая может анализировать активность живых приложений за десятки миллисекунд в течение нескольких часов - на несколько порядков быстрее, чем традиционные подходы. Кроме того, потоковая передача действий и интерфейсы критических сигналов PowerArtist с эмуляторами сокращают время включения питания на порядок. Быстро изолируя критически важное по мощности подмножество от миллионов циклов RTL активности, PowerArtist генерирует уникальную модель мощности RTL, которая взаимодействует с Ansys RedHawk и обеспечивает бесшовную методологию RTL-передачи питания на физическое питание для раннего планирования сети доставки электроэнергии и выхода из нее.
Возможности
Ранний анализ мощности позволяет принимать важные проектные решения. Но чем более продвинутый технологический узел, тем большее влияние на мощность оказывают соображения физического проектирования. Это может привести к большему разбросу оценок мощности между RTL и этапами на уровне ворот после макета вашего процесса проектирования. Нет никакой гарантии, что изменения RTL для снижения мощности будут перенесены в вашу физическую реализацию из-за этого растущего разрыва.
PowerArtist моделирует ключевые аспекты физического проектирования RTL, включая тактовые частоты, глюки и емкость проводов. PowerArtist Calibration and Estimation (PACE) - это новаторская технология, которая обеспечивает постоянную точность RTL-мощности по сравнению с показателями мощности для выхода на уровне ворот, при этом обеспечивая быстрое время выполнения анализа RTL-анализа, эквивалентного многомиллионным затворам. Высокопроизводительные механизмы и простой, оптимизированный поток использования обеспечивают оценку мощности RTL за считанные минуты, по сравнению с часами, которые могут потребоваться вам, прежде чем станет доступен список соединений на уровне ворот и соответствующие значения мощности.
PACE создает петлю обратной связи между физическими процессами и процессами проектирования RTL, чтобы гарантировать точность и согласованность оценок мощности RTL. Он извлекает ключевую информацию о физическом проекте, связанную с питанием, отсутствующую в RTL, включая дерево тактовых импульсов и стробирование, емкость провода и распределение ячеек. Как RTL-проектировщик, вы также получаете более простую настройку. PACE автоматизирует определение характеристик и калибровку физического моделирования во время анализа мощности RTL, и вам не нужно вручную переводить физические соображения в ограничения RTL. В частности, возникают проблемы с часами - они потребляют значительную часть общей мощности, хотя в исходном коде RTL они в первую очередь описываются как идеальная сеть.
Время выхода на рынок и первый успех кремния критически важны для команд разработчиков. Раннее осознание ошибок питания и мощности играет жизненно важную роль в достижении этих целей. Ведущий в отрасли анализ мощности RTL PowerArtist предоставляет комплексные возможности для раннего планирования энергопотребления и повышения эффективности с помощью анализа среднего и временного значения мощности. Малое время работы позволяет эффективно оценивать несколько архитектур на предмет энергоэффективности. В отличие от представления «море ворот» после синтеза, механизм логического вывода RTL PowerArtist сохраняет функциональное представление, что упрощает определение и отладку горячих точек.
Мощность разбита по категориям, иерархии, областям мощности и часов. Независимо от того, идентифицируете ли вы горячие точки в проекте или исследуете мощность с использованием методов стробирования часов или мощности, или понимаете пиковую и среднюю мощность, PowerArtist позволяет выполнять быстрый анализ отладки «что, если» и быстрый анализ основных причин с помощью подробных текстовых отчетов, графического интерфейса пользователя и интерфейсы на основе TCL.
Графический интерфейс PowerArtist - лучшая в своем классе платформа для отладки. Используя многофункциональную среду графического интерфейса пользователя PowerArtist, дизайнеры RTL могут исследовать энергопотребление и определять области потенциальных улучшений. Они могут изучить, какие части проекта потребляют больше энергии, чем ожидалось, определить возможные решения и предпринять исправления. Интерактивный перекрестный поиск между схематическими представлениями с мощными аннотациями и мощные возможности сортировки, поиска и фильтрации позволяют спускаться на любой уровень иерархии / подмодуля и запрашивать динамическую мощность и мощность утечки, возможности сокращения, отсортированные по экономии и другим показателям.
Интерфейс PowerArtist на основе TCL к его мощной базе данных позволяет автоматизировать пользовательские запросы и выходить за рамки стандартных отчетов инструментов. Вы можете быстро просмотреть дизайн и получить доступ к подробным свойствам и показателям мощности и активности по категориям дизайна и иерархиям дизайна. Независимо от того, разрабатываете ли вы графический процессор и беспокоитесь о логике, подверженной сбоям, или мобильное приложение, пытающееся оптимизировать эффективность стробирования тактовой частоты на каждом провале, или сетевое приложение, оптимизирующее доступ к памяти, комплексный интерфейс TCL позволяет вам представлять данные в виде это наиболее эффективно для ваших нужд.
Электроэнергия находится на переднем крае дизайна полупроводников. Будь то портативное устройство с батарейным питанием, высокопроизводительное сетевое приложение или экономичный дизайн Интернета вещей, энергоэффективность является критическим требованием. Ранние проектные решения могут снизить потребление энергии, но они должны быть основаны на предсказуемом анализе. PowerArtist определяет возможности сокращения, основываясь на полной оценке изменения логики и активности в контексте физических воздействий. Этот основанный на анализе подход к снижению энергопотребления позволяет вам сосредоточиться на правильных изменениях RTL с низким энергопотреблением и гарантировать, что экономия энергии не исчезнет на этапе реализации. На рисунке ниже показаны недостатки слепой автоматизации. Он отображает совокупную экономию энергии для процессора приложений в сравнении с уменьшением RTL.
Механизм сокращения PowerArtist идентифицирует всю потерянную активность в дизайне, включая часы, память и логику канала данных. Используя комбинационные и последовательные методы, которые дополняют нижестоящие инструменты, PowerArtist автоматически определяет широкий спектр изменений RTL, которые снижают мощность как на уровне блоков, так и на уровне конечных экземпляров. PowerArtist выявляет упущенные возможности для синхронизации на уровне блоков и стробирования данных для высокой экономии энергии. Он также может добавлять и улучшать разрешения тактовых импульсов для последовательных экземпляров, гарантировать, что доступ к памяти не является избыточным, и отключать логические конусы, когда они не нужны. В отличие от подходов, ограниченных количеством последовательных этапов, высокопроизводительная архитектура PowerArtist анализирует сокращения на всех последовательных этапах и работает быстро, обеспечивая быстрый анализ «что, если». В зависимости от ваших предпочтений,
Методология сокращения PowerArtist выходит за рамки методов автоматизированного сокращения с помощью интерактивной графической инфраструктуры исследования мощности на основе Tcl, которая оказалась очень эффективной при выявлении больших возможностей энергосбережения.
Традиционные методики измерения мощности основаны на проектной деятельности, моделируемой в течение нескольких микросекунд, что потенциально подвергает проект риску из-за проблем с питанием, которые могут быть обнаружены реальными стимулами. Тем не менее, осциллограммы вычислительной мощности для таких сценариев, как загрузка операционной системы и видеокадры высокой четкости, непрактичны и могут занять от нескольких дней до недель при использовании стандартных инструментов и методологий анализа мощности. Анализ активности часто используется как более быстрая альтернатива, но он может пропускать критически важные события. Активность не всегда транслируется напрямую в мощность, особенно в RTL, когда отсутствуют детали реализации проекта. PowerArtist предоставляет различные возможности для решения этих проблем.
Профилирование мощности PowerArtist - это уникальная возможность, которая позволяет анализировать векторы системного уровня, охватывающие от десятков до сотен миллисекунд проектной деятельности. Разработанный специально для длинных векторов, профилировщик мощности PowerArtist работает на несколько порядков быстрее по сравнению с традиционными подходами, которые вычисляют покцикловые формы сигналов мощности. Профили мощности адекватно моделируют эффекты синтеза, такие как тактовый строб, и физические эффекты, такие как моделирование тактового дерева, чтобы создать точное представление профиля мощности для предварительных схем.
Кроме того, PowerArtist предоставляет эффективные потоки для обработки активности эмуляторов. За счет сосредоточения внимания на сигналах, критичных к энергопотреблению, время, необходимое для генерации и использования файлов FSDB / VCD, значительно сокращается с минимальной потерей точности. PowerArtist PAVES дополнительно на порядок ускоряет время обработки за счет прямой потоковой передачи действий, генерируемых эмулятором, для анализа мощности, устраняя неэффективность, связанную с большими файлами дампа активности FSDB / VCD.
Профилирование мощности для векторов приложений системного уровня дает несколько преимуществ. Блоки, критичные по мощности, выявленные с помощью профилирования мощности RTL, позволяют на раннем этапе принимать важные проектные решения с целью снижения энергопотребления. Профилирование мощности также позволяет идентифицировать окна, критичные по мощности и температуре, для раннего анализа целостности электросети в Ansys RedHawk. Помимо микросхемы, профили мощности RTL в течение длительного времени также позволяют создавать модель мощности микросхемы для раннего анализа мощности и тепловой целостности системы микросхем, корпусов и систем.
Электропитание является критически важным требованием к микросхеме, будь то увеличение срока службы батареи, сокращение бюджета на охлаждение или снижение стоимости микросхемы. Поэтому важно выявлять и устранять ошибки питания на каждом этапе проектирования микросхемы и системы. Чем раньше будет произведена идентификация, тем ниже стоимость и тем быстрее будет выход на рынок. Регрессия мощности очень эффективна для защиты конструкции от чрезмерного увеличения мощности, как и их функциональные аналоги.
PowerArtist предоставляет полную структуру регрессии с четко определенными показателями мощности и утилитами интеллектуального анализа данных для отслеживания энергоэффективности и помощи в выявлении ошибок питания. Обычно используемый показатель энергоэффективности - это эффективность тактового стробирования (CGE). В дополнение к статическому CGE, который прогнозирует стробированные биты перед синтезом, PowerArtist вычисляет динамический CGE с точностью до цикла как меру тактовых циклов, которые не стробируются, когда данные стабильны. Показатели энергоэффективности памяти PowerArtist отслеживают избыточные операции чтения и записи. Метрики энергоэффективности доступны в различных абстракциях в зависимости от этой метрики; например, метрики CGE сообщаются по флопам, по тактовым воротам, по иерархическим блокам и по тактовым доменам. Важным требованием для структуры регрессии является мощная база данных, которая позволяет настраивать запросы для поиска и сравнения данных в разных версиях проекта. Интерфейс TCL PowerArtist к базе данных Power интуитивно понятен и обширен. Утилиты PowerArtist сравнивают и отображают показатели мощности для разных версий проекта и могут использоваться для ускорения развертывания настраиваемых регрессий мощности.
Регрессия мощности широко применяется в качестве методологии, пока RTL находится в стадии разработки, а также во время последних функциональных ОЭС. Команды разработчиков, соревнующиеся в мощности, обычно выполняют регрессии на уровне блоков и микросхем, используя PowerArtist для достижения своих целей.
Энергоэффективная конструкция - это больше, чем просто снижение мощности - это обеспечение мощности и тепловой целостности микросхемы, ее корпуса и системы. В связи с тем, что запасы шума в современных технологических процессах быстро снижаются, перед сетью электропитания (PDN) встают новые задачи по обеспечению необходимой мощности во всех сценариях. Методы малой мощности усугубляют проблему шума мощности, поскольку они приводят к большим колебаниям di / dt, поскольку конструкция переключается между состояниями низкой и высокой мощности. Важно учитывать такие критически важные сценарии активности на ранних этапах разработки PDN. Однако моделирование на уровне ворот доступно поздно с ограниченным охватом. Кроме того, физические инструменты не предназначены для анализа длинных векторов.
PowerArtist сканирует миллионы циклов RTL активности намного быстрее, чем инструменты физического анализа, чтобы автоматически сосредоточиться на критических сценариях электропитания для последующего анализа сети доставки электропитания. Он генерирует модель мощности RTL (RPM), фокусируясь на сценариях пиковых и di / dt, а также дополнительных данных о мощности. После этого пакет RPM может быть непосредственно прочитан Ansys RedHawk для раннего прототипирования PDN, когда данные физического проектирования для блоков еще не готовы, а также для увеличения покрытия подписи. Используя RPM, Ansys RedHawk может также генерировать раннюю модель мощности чипа (CPM), что позволяет на раннем этапе совместное проектирование корпусов микросхем.
RPM обеспечивает непрерывный поток RTL-to-Physical с помощью модельного рукопожатия между системными домами и поставщиками ASIC или даже в пределах двух команд в одной компании.