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幾乎IC設(shè)計(jì)工程師都曾受困于功耗設(shè)計(jì)與分析。待機(jī)一直是現(xiàn)在大屏幕手機(jī)與可穿戴設(shè)備的痛點(diǎn),隨著智能手機(jī)與智能硬件的應(yīng)用場(chǎng)景越來越復(fù)雜,應(yīng)用軟件越來越多樣化,應(yīng)用于這些設(shè)備的復(fù)雜SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)在功耗設(shè)計(jì)與分析上面臨越來越嚴(yán)峻的考驗(yàn)。即使采用目前最先進(jìn)的FinFET工藝可以減少靜態(tài)漏電流,但是在動(dòng)態(tài)功耗方面還是面臨越來越大的考驗(yàn)。
為何要用硬件加速仿真器來進(jìn)行功耗分析?
傳統(tǒng)的功耗分析方法是根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景編寫一個(gè)自適應(yīng)功能測(cè)試平臺(tái)(adapted functional test bench),然后在軟件仿真器上運(yùn)行這個(gè)功能測(cè)試平臺(tái),進(jìn)行功耗分析。但是采用這種方法由于不能覆蓋到全部的場(chǎng)景,所以對(duì)于功耗估計(jì)會(huì)產(chǎn)生很多偏差,尤其是不能獲取操作系統(tǒng)啟動(dòng)與實(shí)際應(yīng)用軟件運(yùn)行時(shí)的真實(shí)數(shù)據(jù)。
Mentor Graphics產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Gabriele Pulini在介紹如何使用Veloce進(jìn)行功耗分析
采用Mentor Graphics 硬件加速仿真平臺(tái)Veloce功耗應(yīng)用(Power Application),把真正的應(yīng)用軟件在硬件加速仿真器上運(yùn)行,在設(shè)計(jì)完成之前(RTL或網(wǎng)表階段)即可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)是否有問題,可以更精確、全面、快速地進(jìn)行功耗設(shè)計(jì)與分析。
相比純軟件仿真器,硬件加速仿真器,在速度和容量方面有天然的優(yōu)勢(shì),Veloce比軟件仿真器快1000倍以上,因此硬件加速仿真器可以完成很多軟件仿真不能夠完成的仿真工作。比起FPGA驗(yàn)證,則硬件加速仿真器在設(shè)計(jì)能見度與信號(hào)能見度上又遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝出,Mentor Graphics的Veloce硬件加速仿真器具有全可見性(Full Visibility),工程師可以追蹤每一個(gè)信號(hào)的走向,每一個(gè)門電路的工作狀態(tài),這樣工程師可以針對(duì)實(shí)際應(yīng)用在功耗設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化。
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與ANSYS PowerArtist 結(jié)盟,通過動(dòng)態(tài)讀取波形數(shù)據(jù),大大加速分析流程
傳統(tǒng)上,Veloce有兩種分析功耗的方法,采用SAIF(Switching Activity Interchange Fortmat)格式來分析平均功耗,采用FSDB(Fast Signal Data Base)格式可以分析平均功耗和峰值功耗。因?yàn)榘研盘?hào)波形的詳細(xì)信息都記錄了下來,F(xiàn)SDB格式數(shù)據(jù)量很大,對(duì)于長時(shí)間分析是不現(xiàn)實(shí)的。因此需要抓取較長運(yùn)行時(shí)間的瞬態(tài)功耗分析,例如操作系統(tǒng)啟動(dòng)與實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用程序,需要采用其他的方法。
現(xiàn)在Mentor Graphics推出一套動(dòng)態(tài)讀取波形應(yīng)用程序接口(Dynamic Read Waveform API),用戶可以利用這套API將Veloce Power Application產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)及時(shí)送到ANSYS的PowerArtist里面進(jìn)行分析,“就像水流過水管一樣”, Mentor Graphics亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)Russell Lee說道,采用這種流數(shù)據(jù)的分析方式,使得采用FSDB格式進(jìn)行多種應(yīng)用場(chǎng)景的分析成為可能,也大大減少了仿真分析用時(shí)。
Veloce更注重軟硬結(jié)合,未來彈性更大,應(yīng)用場(chǎng)景更廣
對(duì)于硬件加速仿真平臺(tái)市場(chǎng)的前景,Russell對(duì)Veloce信心十足。Veloce擁有業(yè)界最大的容量:20億門電路,現(xiàn)在最復(fù)雜的智能手機(jī)系統(tǒng)級(jí)芯片不管是四核、八核,基本上不會(huì)超過10億門電路,因此可以把整個(gè)的應(yīng)用處理器(AP)放到Veloce里面去。
Russell認(rèn)為,硬件加速仿真平臺(tái)更重要的是軟件的配合,而現(xiàn)在Mentor Graphics的主要競爭對(duì)手還停留在硬件思維上,以硬件為導(dǎo)向。Veloce已經(jīng)將所有的外設(shè)與接口虛擬化,這樣將來應(yīng)用彈性更大,應(yīng)用場(chǎng)景更廣,而且客戶的重復(fù)投入成本更低。
由于將外設(shè)和接口虛擬化,Veloce可以進(jìn)行云端仿真,該平臺(tái)的最高配置可以支持多達(dá)128個(gè)客戶端同時(shí)進(jìn)行仿真。
“真正在設(shè)計(jì)上面做到云端化的,只有我們!” ?Russell 說道。
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