硬件仿真加速器進入數(shù)據(jù)中心級時代

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硬件仿真加速器進入數(shù)據(jù)中心級時代

本刊記者薛士然

目前，有以下3種仿真方式可以選擇：軟件仿真、FPGA仿真和硬件仿真。隨著SoC/ASIC設(shè)計尺寸的不斷增大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，硬件仿真的優(yōu)勢越來越明顯。在項目規(guī)劃時間不斷緊縮的情況下，公司對于硬件仿真加速容量的要求也越來越高，每兩年就會翻一番，主要是由于驗證復(fù)雜性增加，對質(zhì)量、軟硬件集成和功耗要求也更高。

近日，Cadence Design System(現(xiàn)已正式更名為“楷登電子”)，推出了業(yè)內(nèi)第一個數(shù)據(jù)中心級硬件仿真加速器Palladium Z1(以下簡稱Z1)，Cadence全球副總裁兼系統(tǒng)與驗證事業(yè)部經(jīng)理Daryn Lau稱“這是一個遠遠超越客戶需求的產(chǎn)品，無論哪種產(chǎn)品驗證都離不開它”。

Z1與上一代產(chǎn)品Palladium XP II相比，仿真處理能力提高了5倍，容量密度提升了8倍，最多能同時處理2 304個并行作業(yè)，16個機架一起工作時容量可擴展到92億門，而Palladium XP II的這兩個數(shù)據(jù)分別為512和23億，Z1的占地面積卻只有Palladium XP II的92%。從初級的架構(gòu)分析，到模塊、芯片和系統(tǒng)集成，再到軟件開發(fā)和系統(tǒng)驗證，Z1平臺可以用于多種設(shè)計和驗證階段。

Palladium Z1為什么可以加速產(chǎn)品上市？

一個驗證工具的工作效率與其構(gòu)建、分配、運行和調(diào)試階段的工作息息相關(guān)。

在構(gòu)建階段，硬件仿真器運行之前，需要對數(shù)百萬門的設(shè)計進行編譯，這個工作的用時可能是數(shù)天，而如果使用VXE軟件，在Z1平臺上一個工作站就可以達到140 MG/Hz的編譯速度，這樣在一天內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)多個設(shè)計的轉(zhuǎn)變。

在仿真資源分配階段，往往會出現(xiàn)多個用戶都想進入系統(tǒng)來完成各自驗證工作的情況，如果能夠?qū)θ蝿?wù)進行動態(tài)分配，或者對正在進行的任務(wù)重新分配，就可以最大程度地提高利用效率，Z1就配備了再構(gòu)造、再分配以及外設(shè)重定位再分配能力，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)資源的高效管理。此外，因為有先進的4MG任務(wù)尺寸粒度，Z1還能同時運行從IP模塊到子系統(tǒng)、再到系統(tǒng)級設(shè)計的多個任務(wù)。

在運行階段，Z1會根據(jù)優(yōu)先級運行驗證模擬工作，支持多種使用模式，可以確保驗證過程能夠涵蓋硬件、軟件集成相關(guān)的所有要素，此外，Z1能夠?qū)崿F(xiàn)主要接口協(xié)議的全面覆蓋，在運行時性能高達4 MHz，確?？焖龠\行設(shè)計，鑒別設(shè)計中存在的潛在問題。

Z1可以支持運行時調(diào)試和離線調(diào)試，在啟動運行時調(diào)試時，平臺運行性能不會出現(xiàn)顯著下降。另外，離線調(diào)試能夠捕捉運行記錄，并將捕捉到的數(shù)據(jù)在線下進行調(diào)試，這樣就為其他任務(wù)釋放了寶貴的仿真資源。更為關(guān)鍵的是，離線模式還能夠擁有在線調(diào)試的大部分功能設(shè)置。

在仿真的每一個階段，Z1都能夠高效地對設(shè)計進行驗證，Daryn說“在芯片投片之前，Z1已經(jīng)能夠?qū)Ⅱ炞C做得非常徹底，這樣就大大降低了重新流片的風險。”

軟件才是硬件仿真平臺的最大挑戰(zhàn)

在被問及如此超前需求產(chǎn)品的研發(fā)周期時，Cadence公司硬件系統(tǒng)驗證部門產(chǎn)品營銷總監(jiān)Michael Young這樣解釋：上一代產(chǎn)品Palladium XP II是在2013年9月份發(fā)布的，Z1與它僅僅隔了兩年多一點的時間，這是因為Cadence在2001年的時候就已經(jīng)發(fā)布了Palladium系列的第一款產(chǎn)品，憑借十幾年開發(fā)經(jīng)驗的積累才使得Z1如此快速地上市。他還特別強調(diào)：相對于硬件開發(fā)來說，軟件才是Z1開發(fā)中遇到的最大挑戰(zhàn)。

Z1的計算引擎由高級自定義處理器網(wǎng)格組成，該處理器網(wǎng)格使Z1的處理性能非常強大。Emulation Development Kit(EDK)是Cadence開發(fā)的一種預(yù)先設(shè)計配置好的，在機架外的高性能、高精度、可遠程訪問的系統(tǒng)級驗證解決方案，Z1和EDK通過網(wǎng)絡(luò)進行連接，全球各地的硬件工程師、軟件工程師、固件工程師和系統(tǒng)工程師就可以通過EDK與Z1相連，共同進行設(shè)計的仿真驗證，從而充分利用計算資源、縮短開發(fā)周期。當然Z1和EDK也可以單獨使用，由客戶靈活選擇。

除此之外，給客戶帶來更好使用體驗的是其VXE軟件，它集成了仿真、仿真加速及單一環(huán)境仿真功能，可以實現(xiàn)快速初啟，具備杰出的調(diào)試和熱交換能力，可以在單一工作站實現(xiàn)快速、全自動且可以預(yù)測的設(shè)計編譯。

移動時代對芯片功耗提出了非?？量痰囊螅瑸榇薢1也提供了系統(tǒng)級的功耗驗證，通過集成式的Cadence SimVision波形查看器和日志文件信息，可以驗證功率意圖；Cadence Genus功率估算引擎，能夠識別仿真通常捕捉不到的真實峰值，進行軟件、硬件設(shè)計的全系統(tǒng)功率分析。

Michael還表示，Z1在軟件、接口和使用方法上與已有產(chǎn)品兼容，已有客戶升級到Z1，完全不會感到生疏。