精确估算SoC设计动态功率的新方法

1、精确估算soc设计动态功率的新方法 通过省去基于文件的流程，新工具可提供完整的 rtl 功率探测和精确的门级功率分析流程。 在最近发布的一篇文章中，笔者强调了当前动态功耗估算办法的内在局限性。容易来说，当前的办法是一个基于文件的流程，其中包括两个步骤。第一步，软件模拟器或硬件器会在一个交换格式 (saif) 文件中跟踪并累积囫囵运行过程中的翻转活动，或在迅速信号数据库 (fsdb) 文件中按周期记录每个信号的翻转活动。其次步，用法一个馈入 saif 文件的功率估算工具计算囫囵的平均功耗，或用法 fsdb 文件计算设计时光和空间内的峰值功率(见图 1)。图 1. 传统的功率分析根植于基于文件的两

2、步法。当被测设计 (dut) 相对较小(约数百万门或更少)，且分析周期较短(不超过百万个时钟周期)，这些办法可能行得通。上述时光窗口常见于自适应性功能验证环境。然而，如今的大型 设计具有数千万或数亿个门来执行软件(比如，启动一个操作系统或运行需要数十亿个周期的应用程序)，若用法传统办法就会濒临以下三大难题：1. saif 文件将变得太过浩大而无法管理，fsdb 文件则更是如此。2. 文件生成过程慢如蜗牛，短则数小时，长则超过 1 天。文件加载到功率估算工具的速度也相当缓慢，少则几天，多则超过 1 周。这一切似乎注定了无法胜利。这一情况随着 graphics 在 2015 年 5 月 27 日发

3、布 veloce 功耗应用程序而发生了转变，这款软件包带有 veloce 活动图和 dynamic read waveform 应用程序编程接口 (api)，接口位于 veloce os3 顶部(见图 2)。图 2. 操作系统可庇护任何应用程序不受下层硬件仿真器的干扰。veloce 功耗应用程序解决了影响传统(且有争议)的功耗评估算法速度的一些核心问题。它通过将 veloce 硬件仿真器紧密集成到功率分析工具中而省去了基于文件的两步流程。设计团队无需再处理巨大的文件。这意味着，再也没有空间铺张，文件创建和文件加载也将节约大量时光。新办法能够迅速、简洁、高效且全面地估算现代 soc 设计的功耗。

4、veloce 活动图veloce 活动图在一个容易的图表中映射出了全局设计切换活动随时光的动态变幻，例如，在启动 os 和/或运行动态应用程序时(见图 3)。图 3. veloce 活动图在长时运行中识别焦点区域。活动图可识别高频切换活动的时光帧，高频切换活动可能给设计团队带来功耗问题。尽管此图表并不独特，但其生成所需的时光要比基于文件的功耗图表快一个数量级。作为一个数据点，对于一个 1 亿门设计、7500 万设计时钟周期的活动图，veloce 需花费 15 分钟来生成。相比之下，功率分析工具则需要花费超过 1 周的时光来生成类似信息。况且，它们可能还无法处理如此巨量的数据。随之而来的问题则是

5、：这些峰值浮现于 dut 中的“何处”以及是由“什么”引起的?这可通过 dynamic read waveform api 往返答。dynamic read waveform api 流程一旦高频切换活动的时光帧在设计的顶层被识别，设计团队就能放大这些时光帧。用户能够深化到设计的层次结构和嵌入式软件中，从而找到产生此类高频切换活动的根源。为此，用户可以用法 dynamic read waveform api。dynamic read waveform api 可通过将硬件仿真器中的切换数据实时传送入功率分析工具中，从而取代繁琐的 saif/fsdb 文件生成过程。从硬件仿真 soc，到输入切换

6、数据，再到用法功率分析工具读取切换数据，以及生成对应的功率值，全部操作都是同时运行的。其实际效果是整体性能的飞跃，而这正是启动操作系统和运行真正的应用程序所需要的(见图 4)。图 4. veloce 电源应用程序可加快 veloce 功耗分析速度，让设计团队在执行生成、分析和估算时一步到位。作为附加益处，与基于 saif 的一般流程相比，dynamic read waveform api 的精度更高，因此可对各内存和 ip 块举行精确的功耗估算。最关键的一点在于，dynamic read waveform api 支持通过基于软件的测试在系统级举行功耗分析与功耗探测，假如采纳基于文件的流程，这几乎是不行能的。结论veloce 功耗应用程序推进了功率估算办法的改变。dynamic read waveform api 与功率分析工具的独特整合，省去了基于文件的流程，可提供完整的 rtl 功耗分析和精确的门级功率分析流程。这意味着，设计和验证团队能够在设计周期内及早开头 rtl 功率分析。与以往相比，他们可以更早地执行功率权衡和架构调节。此外，在