Mối quan tâm về năng lượng và hiệu quả sử dụng điện đang trở nên quan trọng như hiệu suất ở các thị trường truyền thống có khoảng cách đáng kể, tạo tiền đề cho những thay đổi đáng kể trong cả kiến trúc chip và cách các vi mạch đó được thiết kế ngay từ đầu.
Sự thay đổi này có thể được nhìn thấy trong số lượng ngày càng tăng của các ứng dụng và các phân khúc dọc. Nó bao gồm các thiết bị di động, nơi pin dự kiến sẽ kéo dài hơn giữa các lần sạc và trong các trung tâm dữ liệu, nơi chi phí cấp nguồn và làm mát giá đỡ máy chủ tiếp tục tăng. Tuy nhiên, không giống như trước đây, không có cách nào tốt nhất để đạt được những mục tiêu này và các phương pháp tiếp cận được coi là quá tốn kém hoặc khó thực hiện trong quá khứ hiện đang được kiểm tra lại. Nói một cách đơn giản, tất cả các tùy chọn đều có trên bàn và những tùy chọn mới đang được phát triển.
Steven Woo, đồng nghiệp và nhà phát minh nổi tiếng tại Rambus. "Các năng lượng thấp không gian là việc duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu, đạt được mức hiệu suất cần thiết, đồng thời cải thiện hiệu quả sử dụng điện. Chúng ta đang thấy rất nhiều khái niệm, trước đây được sử dụng trong một loại bộ nhớ hoặc một không gian, giờ đây đang được sử dụng trên nhiều loại thị trường khác nhau. Sử dụng nhiều kênh là một ví dụ điển hình. Trong khi các kỹ sư công suất thấp chủ yếu đến với nó từ quan điểm cố gắng tiết kiệm điện năng và ở trong một lớp vỏ năng lượng nhất định, họ đang đặt câu hỏi về những khái niệm nào có thể được vay mượn cho các loại ký ức khác. "
Ví dụ, việc sửa lỗi ngày càng trở nên phức tạp hơn và nhu cầu về loại kỹ thuật đó ngày càng lớn. “Tất cả lên và xuống thông qua các liên kết và bản thân các thiết bị bộ nhớ dưới dạng hình học quá trình ngày càng nhỏ hơn,” Woo nói. “Điều đó có nghĩa là các loại hiệu ứng gây nhiễu đang thách thức độ tin cậy của các thiết bị. Vì vậy, có nhiều thứ đang diễn ra bên trong các thiết bị bộ nhớ và các liên kết để thử và bù đắp cho các yêu cầu khó khăn hơn về độ tin cậy ”.
Trong trường hợp máy tính xách tay có chứa CPU và GPU, khi tiêu thụ điện năng, nhiệt độ sẽ tăng lên và khi vượt quá ngưỡng nhất định, hiệu suất sẽ bị điều chỉnh trở lại. “Công suất, nhiệt và hiệu suất được ràng buộc rất chặt chẽ. Preeti Gupta, giám đốc quản lý sản phẩm tại Ansys.
Điều này có ảnh hưởng trực tiếp đến quyết định kiến trúc. “Về mặt kiến trúc, có nhiều cách tiếp cận khác nhau mà các nhóm thiết kế đã thực hiện trong quá khứ, cho dù đó là cấp điện ngay từ đầu, quyết định có bao nhiêu nguồn cung cấp khác nhau là cần thiết, khi nào nguồn điện có thể được ngắt, chia tỷ lệ tần số động và các nguồn khác. Những kỹ thuật này nổi tiếng và các nhóm thiết kế đang ngày càng áp dụng chúng, ”cô nói.
Tác động của sức mạnh có ở khắp mọi nơi trong một thiết kế. Rob Aitken, đồng nghiệp và giám đốc công nghệ tại Cánh tay Nhóm nghiên cứu. “Chúng tôi xem xét nó như một lõi, chip hoặc gói tiêu thụ bao nhiêu watt. Thời đại của công nghệ tạo ra tốc độ nhanh nhất có thể cho dù tiêu thụ điện năng đã qua lâu. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là quyền lực thường bị xếp xuống vị trí thứ cấp như một hạn chế đối với thiết kế, thay vì một thứ cần được tối ưu hóa. Nhưng để đạt được mức hiệu suất cao nhất, chúng ta phải nghĩ đến việc phân phối điện là mặt trái của hiệu suất. Về mặt vật lý, tính toán yêu cầu điện dung sạc và xả, và làm điều đó nhanh hơn đòi hỏi một nguồn cho khoản phí đó và khả năng cung cấp nó ở nơi cần thiết và khi cần. Điều đó, đến lượt nó, đòi hỏi phải hiểu hành vi động của mạng lưới cung cấp điện, các thuộc tính quy nạp của nó, các kho lưu trữ điện dung và khoảng cách của chúng đến logic, đặc tính tần số của các sóng truyền trong mạng và hơn thế nữa. Mạng điện của mạch giống như chuỗi cung ứng của nhà sản xuất. Nếu việc giao hàng bị chậm trễ, mọi thứ sẽ chậm lại. Những hạn chế vật lý này là lý do tại sao các kỹ thuật đổi mới như phân phối điện từ mặt sau đang đạt được sức hút và chúng tôi đang tìm cách để tối đa hóa khả năng phân phối điện và hiệu suất logic đồng thời ”.
Hiệu quả năng lượng trong trung tâm dữ liệu
Bên trong trung tâm dữ liệu, nguồn điện từ lâu đã trở thành mối quan tâm vì chi phí cấp nguồn và giá đỡ làm mát của các máy chủ. Càng ngày, trọng tâm cũng chuyển sang sử dụng năng lượng hiệu quả. Các công ty hệ thống lớn như Google, Amazon và Facebook đã được thiết kế chip của riêng họ trong một thời gian để cải thiện hiệu quả, tích hợp chặt chẽ phần mềm và thêm các bộ tăng tốc tùy chỉnh để đảm bảo rằng gần như mọi chu trình tính toán đều được tối ưu hóa cho một khối lượng công việc cụ thể.
Piyush Sancheti, giám đốc cấp cao về kiến trúc hệ thống tại Synopsys. “Đó là hạn chế mà họ đang hướng tới. Nó không còn là trường hợp bạn chỉ đi theo hiệu suất và lo lắng về nguồn điện ở cuối quá trình. Nó là một ràng buộc có sẵn. Nó bắt đầu từ kiến trúc và đi sâu vào thiết kế, triển khai và đăng ký. ”
Hình 1: Dòng thiết kế công suất thấp. Nguồn: Synopsys
Sancheti chỉ ra một số lý do tại sao điều này đang thay đổi. “Trung tâm dữ liệu là một trong những nơi tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong hệ sinh thái điện tử, vì vậy sẽ có những hạn chế ở cấp độ vĩ mô. Họ đang cố gắng giữ mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của họ dưới một giới hạn nhất định. Mặc dù có những sáng kiến xanh đang được triển khai, nhưng ở cấp độ chip, về cơ bản nó là một hạn chế đối với việc mở rộng quy mô. Đối với họ, đó không chỉ là về hiệu suất mà còn là mức độ lớn của những con chip đó. Ở đó, hiệu suất năng lượng đóng một vai trò trong khả năng làm mát chip, do đó, có những cân nhắc về hệ thống sưởi, làm mát và đóng gói. Ngoài ra, tính toàn vẹn của điện năng được thúc đẩy bởi mức tiêu thụ điện năng, nhưng tất cả những vấn đề này đều có ảnh hưởng đến hiệu suất. "
Nhiệt là một yếu tố khác cần xem xét. Chip chạy càng nhanh thì càng tiêu tốn nhiều năng lượng và càng nóng hơn. Tại các nút nâng cao, vì có nhiều bóng bán dẫn được đóng gói trong một khu vực nhất định hơn các nút trước đó, điều này tạo ra một thách thức làm mát.
Trong quá khứ, điều này đã được giải quyết bằng cách thêm lề vào một thiết kế. Nhưng mà dải bảo vệ làm tăng mức tiêu thụ điện năng và giảm hiệu suất vì tín hiệu cần truyền đi xa hơn và cần nhiều năng lượng hơn để truyền các tín hiệu đó đi khoảng cách xa hơn và qua các dây ngày càng mỏng.
“Các dải bảo vệ đó không còn là một lựa chọn khả thi vì chúng tôi đang chạy ở điện áp gần với điện áp ngưỡng, vì vậy chúng tôi không thể bảo vệ dải tần trong khi tối ưu hóa hiệu suất,” Sancheti lưu ý. “Vì những lý do đó, chúng tôi bắt đầu thấy mọi người dùng trung tâm dữ liệu HPC xem sức mạnh và hiệu suất như một nhóm thuần tập, không được tối ưu hóa cho cái này so với cái kia.”
Trong khi nhu cầu về hiệu suất tiếp tục tăng, nhu cầu về năng lượng và hiệu quả sử dụng điện là một yếu tố quan trọng không kém được xem xét.
Mohammed Fahad, kỹ sư tiếp thị kỹ thuật chính tại Điện thoại Siemens. “Tất cả những điều này đã khiến quyền lực trở thành thước đo nổi bật, hạng nhất trong vài năm qua. Một thập kỷ trước, một số phương pháp luận công suất thậm chí còn không tồn tại trong các luồng CAD tại các khách hàng khác nhau. Trong 10 năm qua, chúng tôi đã chứng kiến nhu cầu ngày càng tăng về các phương pháp luận công suất mạnh mẽ được tích hợp liền mạch và có thể tương tác dễ dàng với phần còn lại của chuỗi công cụ, để không chỉ giúp ước tính công suất mà còn để tối ưu hóa nó. "
Thay đổi bộ nhớ
Tất cả những thay đổi này cũng đang có tác động đến kiến trúc bộ nhớ. Scott Durrant, giám đốc tiếp thị sản phẩm tại Synopsys, lưu ý rằng đối với các trung tâm dữ liệu, năng lượng tiêu thụ và nhiệt lượng mà hệ thống tạo ra đang đạt đến giới hạn có thể tiêu tán được bằng hệ thống làm mát bằng không khí. “Do đó, các nhà quản lý trung tâm dữ liệu đang tìm kiếm các giải pháp cho phép họ giảm lượng năng lượng tiêu thụ và do đó lượng nhiệt mà họ phải loại bỏ khỏi tòa nhà”.
Sự di chuyển dữ liệu giảm có thể giúp cải thiện hiệu quả, cho dù đó là trong một chip, một gói, giữa các máy chủ trong giá đỡ hoặc giữa các máy chủ và bộ lưu trữ.
Durrant nói: “Giảm thiểu số lượng di chuyển dữ liệu phải diễn ra đang trở nên rất quan trọng đối với họ. “Một trong những cách họ giải quyết đó là có khả năng tính toán được bản địa hóa hoặc phân tán. Đơn vị xử lý dữ liệu là một ví dụ về một loại chip đang được sử dụng để thực hiện tính toán bên trong mạng hoặc bên trong bộ lưu trữ, do đó bạn không phải di chuyển mọi thứ đến máy chủ máy tính để xử lý dữ liệu ở đó, sau đó di chuyển nó trở lại. Điều này đang được triển khai cả ở quy mô vĩ mô và quy mô vi mô và chúng tôi thấy khả năng này được triển khai dưới dạng các thiết bị được tối ưu hóa hoặc dành riêng cho ứng dụng hoạt động trên dữ liệu nơi nó cư trú hoặc khi nó đi qua, thay vì phải di chuyển nó một cách cụ thể cho các loại hoạt động này. "
Việc sử dụng bao bì tiên tiến, được thúc đẩy bởi nhu cầu giảm thiểu số lượng di chuyển dữ liệu được yêu cầu, thêm một tùy chọn khác. “Nếu bạn có thể đóng gói một loạt khả năng xử lý bên trong một gói nâng cao duy nhất, thì bạn đang di chuyển dữ liệu milimét thay vì mét. Điều đó tạo ra sự khác biệt lớn về lượng năng lượng cần thiết cho chuyển động dữ liệu đó, ”ông giải thích.
Với bất kỳ kỹ thuật nào trong số này, mục tiêu cuối cùng là tiếp tục cải thiện hiệu suất xử lý dữ liệu trong khi giữ mức tiêu thụ năng lượng ở mức hiện tại.
Sức mạnh so với năng lượng
Một lần nữa, để thiết kế các hệ thống hiệu quả, các nhà thiết kế hiện đang chú ý đến cả công suất và năng lượng. Công suất là tổng năng lượng tiêu thụ để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, nhưng hai định nghĩa này thường bị nhầm lẫn.
George Wall, giám đốc tiếp thị sản phẩm, IP Group tại Nhịp. “Năng lượng là sức mạnh x thời gian. Năng lượng thường là những gì khách hàng được thông báo bởi pin hoặc đồng hồ đo điện. Năng lượng là sự kết hợp của cả sức mạnh và hiệu suất của hệ thống. Vì vậy, cả công suất và hiệu suất đều tác động đến năng lượng. Một giải pháp công suất thấp, hiệu suất thấp thực sự có thể ít tiết kiệm năng lượng hơn một giải pháp hiệu suất cao hơn nhưng công suất cao hơn. Giả sử bạn có thể thực hiện một nhiệm vụ và công suất là 1 miliwatt. Nếu giải pháp tiếp theo yêu cầu thêm 20% điện năng, tức là 1.2 miliwatt, nhưng nó có thể thực hiện nhiệm vụ nhanh gấp đôi, thì năng lượng của bạn sẽ tốt hơn với hiệu suất cao hơn, giải pháp công suất cao hơn trong trường hợp đó. ”
Điều này trở thành một hành động cân bằng phức tạp trong các ứng dụng khác nhau. “Các yêu cầu về năng lượng thay đổi theo thời gian hoạt động của một ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như năng lượng cần thiết để chạy trò chơi 'cần tốc độ' trong một phút trên điện thoại thông minh có thể giống như thực hiện cuộc gọi thoại trong một giờ," Fahad của Siemens EDA cho biết. “Điều này có nghĩa là cần có các ước tính năng lượng và công suất theo kịch bản cụ thể. Điều này giúp người dùng có cái nhìn sâu sắc hơn để thiết kế hoặc thiết kế lại kiến trúc / thuật toán để có thể quản lý cùng một hoạt động trong phạm vi ngân sách năng lượng / năng lượng cho phép. ”
Nó trở nên phức tạp hơn trong các thiết kế cao cấp hơn. Ví dụ, một khía cạnh quan trọng trong hiệu suất tổng thể là công suất trục trặc, điều này đang gây ra những lo lắng mới cho các nhà thiết kế chip. “Đôi khi tỷ lệ công suất trục trặc so với tổng công suất có thể lên tới 50%,” Fahad nói. “Đây không phải là điều gì khác ngoài việc lạm dụng hoàn toàn năng lượng sẵn có để vận hành hệ thống. Đây, ước tính sức mạnh các công cụ có thể hữu ích, vì chúng tạo ra các số liệu khác nhau liên quan đến năng lượng và mức tiêu thụ năng lượng của thiết kế. Để nguồn điện không được khắc phục cho đến phút cuối cùng có thể dẫn đến các vấn đề về hạ nguồn như tự phát nhiệt, tràn nguồn pin, các vấn đề về đóng gói, v.v. ”
Trong khi các vấn đề cơ bản vẫn giữ nguyên, số lượng các lựa chọn ngày càng nhiều. Prakash Madhvapathy, giám đốc tiếp thị sản phẩm của Cadence's IP Group, cho biết: “Nếu bạn có thể thực hiện cùng một nhiệm vụ trong thời gian ngắn hơn so với giải pháp trước đây của mình, ngay cả với mức năng lượng cao hơn một chút, thì mức tiêu thụ năng lượng động tổng thể sẽ thấp hơn. “Các DSP có hiệu suất cao hơn hoàn thành một nhiệm vụ trong một phần nhỏ của chu kỳ so với các DSP có hiệu suất thấp hơn. Khi họ làm điều đó, tổng mức tiêu thụ năng lượng động thực sự giảm đi một chút. "
Việc xác định cách tiếp cận tốt nhất phụ thuộc rất nhiều vào khối lượng công việc. Ví dụ: trong thế giới âm thanh và hình ảnh, các khối lượng công việc khác nhau hiện đang ở trên bàn, bao gồm cả DSP và các thuật toán xử lý tín hiệu, cùng với AI và ML đang chiếm vị trí trung tâm.
Madhvapathy giải thích: “Hầu hết các thuật toán hiện đang chuyển dần từ loại DSP truyền thống, thuần túy sang AI và ML hơn,” Madhvapathy giải thích. “Các loại dữ liệu được sử dụng ở đó là khác nhau. Chúng không giống như những gì bạn sẽ tìm thấy trong các thuật toán DSP đã sử dụng trước đây. Điều này có nghĩa là chúng ta phải thích ứng với những loại khối lượng công việc và những loại kiểu nhà điều hành đó. Khi làm điều đó, chúng tôi phải cẩn thận để không làm tăng mức tiêu hao năng lượng đến mức bỏ quá nhiều cho phần biểu diễn phụ ”.
Tiêu thụ năng lượng tĩnh là mối quan tâm đặc biệt. Ông nói: “Ngày nay có nhiều khu vực hơn trong các công nghệ ngày nay và nút công nghệ càng thấp thì mức tiêu thụ năng lượng tĩnh càng cao. “Năng lượng tĩnh không là gì khác ngoài năng lượng bị lãng phí. Khi bạn không làm gì và thiết bị đang bật nhưng bạn không sử dụng, thiết bị vẫn đang tiêu thụ năng lượng tĩnh. Bạn phải cân bằng cả năng lượng tĩnh và năng lượng động. Đối với các ứng dụng như dò từ khóa trong các thiết bị như tai nghe nhét tai, nơi có pin cực nhỏ, điều này phải được thực hiện một cách tiết kiệm năng lượng. Chúng tôi đảm bảo rằng với số lượng hướng dẫn mới mà chúng tôi thêm vào, chúng tôi có thể đạt được hiệu suất cao hơn cho nhiệm vụ cụ thể đó. ”
Điều này trở nên rất phức tạp khi các tính năng kiến trúc mới được thêm vào, chẳng hạn như học máy. Ông nói: “Bạn có các mạng có trọng số nằm trong bộ nhớ chính và bạn phải tìm nạp dữ liệu đó vào DSP và sau đó vận hành trên đó. “Ngay cả khi bạn thiết kế một DSP để có năng lượng rất thấp khi chạy thuật toán, nếu bạn tiêu thụ quá nhiều năng lượng để kéo nó từ bộ nhớ chính qua các xe buýt của mình, bạn sẽ từ bỏ tất cả năng lượng tiết kiệm được. Bạn phải tìm ra vị trí nào trong hệ thống mà mức tiêu thụ năng lượng chiếm ưu thế và làm việc trên khu vực đó. Nó yêu cầu các đặc điểm kiến trúc bên cạnh chỉ phần công nghệ của nó để đảm bảo rằng chúng tôi duy trì một cấu hình năng lượng tổng thể rất thấp, ”Madhvapathy lưu ý.
Sự cân nhắc có thể bao gồm những cân nhắc như yêu cầu băng thông bộ nhớ so với hiệu suất cần thiết so với công suất cần thiết, Wall lưu ý. “Giống như rất nhiều sự đánh đổi kiến trúc trong lịch sử đã được thực hiện về hiệu suất so với diện tích, chúng phải thực hiện những đánh đổi tương tự - hiệu suất so với sức mạnh và sức mạnh cho hệ thống, không chỉ một phần nhỏ của hệ thống. Đó là sức mạnh của toàn bộ hệ thống khi truy cập bộ nhớ chính thay vì truy cập nhiều tài nguyên được bản địa hóa hơn. Đây đều là những yếu tố đóng vai trò thành sức mạnh chung của hệ thống ”.
Sang trái
Phần lớn điều này cần được giải quyết sớm trong quá trình thiết kế để có hiệu quả. “Thay vì chỉ nhìn vào các vectơ nhỏ đại diện cho một kịch bản này hoặc một kịch bản nhỏ khác, sự thay đổi mô hình hiện nay là các công ty đang xem xét các trường hợp sử dụng thực tế và cố gắng tìm ra rằng đối với những trường hợp sử dụng thực tế dài này, tôi có thực sự tiết kiệm điện năng không,” nói. Ansys 'Gupta. “Và khi chúng ta nói 'các trường hợp sử dụng thực tế', chúng ta đang nói về các khung video dữ liệu, trình tự khởi động hoặc các phép đo hậu silicon. Tại sao chúng ta không thể mô phỏng trả trước đó để đưa ra các quyết định thiết kế ban đầu? ”
Các mô phỏng được kích hoạt thông qua mô phỏng phần cứng, được sử dụng trong những thời gian dài này.
Cô giải thích: “Các trình mô phỏng phần mềm hết hơi khi chạy các kịch bản rất dài và do đó, các hộp giả lập phần cứng có thể tạo ra các kịch bản ứng dụng thực tế này. “Đó chỉ là một phần. Phần khác là làm thế nào để đưa những kịch bản dài này, tức là hàng trăm gigabyte hoặc terabyte dữ liệu, sử dụng nó một cách hợp lý về mặt phân tích năng lượng và nhiệt, để có thể đưa ra các quyết định về kiến trúc ngay từ đầu. Mục tiêu của ngành thiết kế chất bán dẫn phải là làm thế nào để có thể thực hiện được những mô phỏng như vậy. Tất cả chúng ta đều nói về Shift Left và khả năng hiển thị sớm về những gì thiết kế sẽ làm. Điều đó sẽ cho phép các quyết định thiết kế. "
Những vấn đề này cũng mang lại nhiều câu hỏi và mối quan tâm mới cho các nhóm kỹ sư.
“Tôi có X số miền quyền lực trong thiết kế của mình. Tôi phải trả một chi phí lớn cho việc có các miền nguồn riêng biệt này trong quá trình thiết kế vật lý và triển khai vật lý. Tôi có thực sự cần nhiều như vậy không? Tôi có đang đi quá đà không? Hay tôi có nguy cơ gặp phải những thách thức về điều tiết nhiệt? Số lượng miền quyền lực là bao nhiêu? ' Tất cả những điều này được kích hoạt bởi phản hồi trước đó, ”Gupta lưu ý.
Nếu dữ liệu được tính đến liên quan đến các phép đo hậu silicon, thì điều đó thông báo như thế nào về thiết kế hiện tại đang được thực hiện?
Đây là lúc các phương pháp tiếp cận dựa trên mô phỏng phần mềm phát huy tác dụng, cô nói. “Giả sử bạn có bản mô tả thiết kế RTL từ rất sớm. Bạn có mô tả thiết kế RTL, bạn đẩy nó qua trình giả lập phần cứng, bạn sẽ có được một trường hợp sử dụng thực sự trong vòng vài giờ. Bạn lấy trường hợp sử dụng thực tế đó, và sau đó hàng tỷ chu kỳ đó được phân tích cho các hiệu ứng nhiệt. Sau đó, cần một bộ giải nhiệt nhanh và một cách nhanh chóng đưa hoạt động đó vào để tạo bản đồ nhiệt để thấy rằng, 'Có lẽ tôi cần chuyển phần logic này sang phần đó để phân phối nhiệt tốt hơn.' Hoặc, 'Tôi cần đặt các cảm biến ở những vị trí khác nhau này để tôi biết nơi cần điều chỉnh lại hiệu suất.'
Tối ưu hóa là chìa khóa
Khi các thiết kế ngày càng trở nên không đồng nhất, mọi thành phần đều cần được xem xét.
“Vì tất cả các DRAM đều dựa trên cùng một công nghệ tế bào cơ bản, nên làm thế nào để bạn tối ưu hóa mọi thứ khác xung quanh nó,” Rambus 'Woo hỏi. “Làm thế nào để bạn tối ưu hóa cho một môi trường điện năng thấp? Làm cách nào để bạn tối ưu hóa cho một môi trường hiệu suất cao? Nếu bạn hỏi tôi 20 năm trước, tôi sẽ nói, 'Chúng tôi không quá lo lắng về quyền lực. Quyền lực không phải là thứ mà tôi gọi là hạn chế thiết kế hạng nhất, vì vậy bạn có thể tối ưu hóa mọi thứ theo cách rất khác. ' Nhưng bây giờ chúng ta thấy rằng sức mạnh thực sự đã trở thành một hạn chế thiết kế hạng nhất. Ngay lập tức, suy nghĩ đầu tiên sau đó là, 'Nếu quyền lực sẽ là một hạn chế lớn đối với tôi, thì có lẽ tôi nên xem xét những gì các chuyên gia công suất thấp đã làm, bởi vì đó là những gì họ đã tối ưu hóa từ đầu. đi."
Durrant lưu ý rằng việc phát triển các thiết bị cao cấp là rất phức tạp và rất tốn kém, vì vậy việc lập mô hình trước thời hạn đang trở nên quan trọng hơn mọi lúc.
Sancheti đồng ý. “Nếu bạn nhìn vào thị trường trung tâm dữ liệu HPC trong lịch sử, khoảng thời gian về thời gian đưa họ ra thị trường được tính bằng năm. Ngày nay, bởi vì đó là một môi trường cạnh tranh như vậy, họ bắt đầu nghĩ đến việc thiết kế chip như các công ty SoC cổ điển đã làm trong quá khứ. Tất cả điều này làm tăng thêm một lớp phức tạp khác. Các thiết kế và chip ngày nay đang đói hơn, nhanh hơn và phải đối mặt với lịch trình thu hẹp. Do đó, tất cả các khía cạnh của quy trình - bắt đầu từ phần mềm đến mô phỏng thành kiến trúc thực tế và thiết kế giao diện người dùng - cần phải có khái niệm về sức mạnh và hiệu suất. ”
Điều này có nghĩa là khi các nhóm kỹ sư đang xem xét phân tích công suất và tối ưu hóa thiết kế, họ đang suy nghĩ về khối lượng công việc đến từ đâu và những kịch bản nào cần được thực hiện để phân tích và tối ưu hóa công suất. Nhưng không có câu trả lời tốt nhất cho cách đạt được điều này.
Phần mềm đóng một vai trò quan trọng ở đây, theo Sancheti, bởi vì từ góc độ hệ thống, khối lượng công việc thực hoặc các kịch bản được xác định bởi các ứng dụng phần mềm và cách phần mềm quản lý điện năng tương tác với phần còn lại của phần cứng.
Đồng thời, việc tối ưu hóa đó phải xảy ra đủ sớm trong quy trình thiết kế để nó tạo ra sự khác biệt. “Theo truyền thống, sức mạnh được ước tính ở cấp độ cổng, nhưng vào thời điểm đó, gần như không thể kiểm soát được nó,” Fahad nói. Điều này đã khiến các nhà thiết kế phải tìm kiếm các phương pháp giúp ước tính và tối ưu hóa công suất sớm ở cấp RTL, tất cả đều yêu cầu một Sang trái phương pháp luận. Mặc dù ước tính công suất ở cấp RTL giúp cho việc thiết kế lại logic dễ dàng và nhanh chóng, tuy nhiên, nó vẫn mắc phải một số mức độ thiếu chính xác do thiếu các chi tiết ở cấp độ thực hiện như dữ liệu ký sinh trong giai đoạn đầu của thiết kế. Trên thực tế, các nhà thiết kế đôi khi quan tâm đến xu hướng các con số công suất ở giai đoạn đầu của thiết kế hơn là đo chúng thật chính xác. Khi thiết kế hoàn thiện theo chu kỳ và bắt đầu có nhiều thông tin hơn, phân tích công suất lặp đi lặp lại giúp bạn có thể đóng điện hiệu quả hơn mà không ảnh hưởng đến tiến độ dự án. Ngoài việc chính xác, ước tính công suất cũng phải thực tế và đây là nơi chúng tôi có được sức kéo tăng lên trong phân tích công suất dựa trên phần mềm bằng cách sử dụng các tình huống thực tế chạy trên trình giả lập. "
Những người khác đồng ý. “Thi đua Sancheti nói. “Với các hệ thống mô phỏng nhanh, bạn thực sự có thể đưa ra các kịch bản hoặc khối lượng công việc thực tế mà phần mềm sẽ thực thi, và sau đó bạn muốn xem xét cả hiệu suất cũng như sức mạnh trong bối cảnh của khối lượng công việc đó. Đó là điều tương tự về định nghĩa kiến trúc. Khi bạn đang xem xét thông lượng của hệ thống, nó không thể chỉ là thông lượng. Một lần nữa, nó phải trong bối cảnh thông lượng có thể được duy trì cho một đường bao công suất nhất định hoặc các mục tiêu tiết kiệm năng lượng cho kiến trúc cụ thể đó. "
Các bài viết Quyền lực bây giờ là mối quan tâm đặt hàng đầu tiên trên nhiều thị trường hơn xuất hiện đầu tiên trên Kỹ thuật bán dẫn.
