如何缩短SoC设计开发时间,芯片设计中

如何缩短SoC设计开发时间,芯片设计中

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随着时代的发展,科技的进步,传统的SoC开发方法学已经无法跟上不断增加的系统复杂性,从而造成了“生产力差距”。UltraSoC
的智能分析技术弥合了这一差距,缩短了整个开发周期、加速调试、降低风险和成本以确保及时上市,为开发团队提供了切实可行的见解。

如今,产品的智能化已经成为一种不可逆转的趋势,很多的产品中都会加入SoC模块,对于设计人员而言,众多的硬件模块、固件和软件之间的复杂交互已经使实时的全生命周期监测成为SoC设计人员不可或缺的工具,设计方法的改变也正在使整个系统的监测比以往任何时候都更有必要,灵活的软件开发和特殊编程实践本质上都需要实际系统的高细节可见性。同时,随着软硬件的交互增加,系统硬件和软件可能不会在传统意义上来“构建”,工程师需要清楚地了解其系统运行时的行为。

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近日,UltraSoC公司在其嵌入式监测和分析基础架构中推出了新技术,支持高性能计算、存储和实时设备的设计人员能够从其产品中获取最高级别的性能。作为一家提供半导体知识产权产品的公司,UltraSoC的产品支持设计人员在当今消费电子、计算和通信产品的核心部分为系统级芯片加入智能自分析功能。公司的嵌入式分析技术有助于解决当今高科技行业所面临的最紧迫的问题,包括网络安全、功能安全和复杂性管理。近日,UltraSoC首席执行官Rupert
Baines就公司最新技术和现状与媒体进行了深入交流和探讨。

UltraSoC公司首席执行官Rupert Baines

缩短SoC设计开发时间的关键技术是什么?

近日,UltraSoC 媒体交流采访活动在深圳举行,UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines
在活动中详细介绍了UltraSoC行业领先的、可适用于任何主控处理器的SoC内部分析、追踪与监测技术,以及基于这种技术的半导体知识产权产品在SoC设计与监测、先进汽车芯片设计、RISC-V芯片设计验证、安全性与安全防护等领域内的应用。

随着应用场景的多样性和复杂度快速增长,现状的电子产品复杂而强大,单个智能手机拥有30年前超级计算机的处理能力,一个简单的互联网搜索查询将触及2000个完全成熟的计算节点。客户对于半导体芯片的集成度和运算量也在与日俱增,传统的SoC开发方法学已经无法跟上不断增加的系统复杂性,从而造成了生产力差距。UltraSoC
的智能分析技术弥合了这一差距,为开发团队提供了切实可行的见解,来缩短整个开发周期、加速调试、降低风险和成本以确保及时上市。“通过使用
UltraSoC 的技术,SoC
设计团队可使其利润率翻倍,并将开发成本降低四分之一。”UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines对编辑说道。

让芯片设计更有价值

据UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines介绍,由于UltraSoC的分析和监测技术被直接嵌入到芯片的硬件中,因此与使用其他技术相比,它能够捕获SoC中更快发生的事件。访问这种周期精确的追踪信息意味着致力于深度嵌入式应用的客户将能够准确地查看他们的代码执行的周期数,是否存在停顿和依赖关系,以及它们持续了多长时间。掌握了这些信息,这些性能关键型系统的设计人员可以进一步优化其设计并获得最大的效率收益。挤出最多可用的每一点性能正变得越来越重要,在每个周期都有价值的世界中,UltraSoC正在力助推进更快的数据访问、更好的计算性能和最佳效率。

我们都知道,在信息化时代,芯片需要处理的数据越来越多,性能要求越来越高。在越来越复杂的SoC设计中,处理器追踪对于设计效率的提升以及加速产品的上市中正发挥越来越重要的作用。

通过增加周期精确的追踪功能,可使利用UltraSoC嵌入式分析技术的实时应用开发人员不仅能够查看器件内部发生的情况,而且更为关键的是可以看到发生某些情况的时间。UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines继续说道,“UltraSoC的嵌入式分析产品专为需要了解重要性的任何人而设计,我们的硅IP和软件提供了对任何电子系统中硬件和软件操作的密切可见性和分析。”

据芯师爷了解,2017年6月UltraSoC就宣布已经开发出了可支持基于RISC-V架构的处理器跟踪技术。而在2018年2月,UltraSoC正式推出业界首款商用的RISC-V处理器跟踪技术IP,晶心科技(Andes
Technology)、Codasip、Roa Logic、SiFive和Syntacore
5家内核供应商宣布支持UltroSoC新的跟踪规范。

对于电子产品而言,时间就是产品的生命,开发者希望用最前沿的技术去缩短产品的开发周期,UltraSoC最新的周期精确追踪技术可用于半导体设计,节省开发时间。UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines提到,凭借嵌入芯片中的 UltraSoC
智能分析技术,工程师可通过监测和分析整个系统的实际行为,来采取措施去降低系统功耗、提高性能、防止恶意入侵和确保产品安全。客户在系统级芯片开发周期中使用UltraSoC的技术,可以让产品在上市时间和成本方面获得极大的优势。UltraSoC的产品已经被众多全球领先的半导体厂商采用,同时被授权的厂商已经在40nm、28nm、16nm和7nm等工艺节点上实现了器件的成功流片。

在本次发布会上,Ultrasoc公司首席执行官Rupert
Baines表示:“由于UltraSoC的分析和监测技术被直接嵌入到芯片的硬件中,因此与使用其他技术相比,它能够捕获SoC中更快发生的事件(通常在纳秒级的范围内)。访问这种周期精确的追踪信息意味着致力于深度嵌入式应用的客户将能够准确地查看他们的代码执行的周期数,是否存在停顿和依赖关系,以及它们持续了多长时间。掌握了这些信息,这些性能关键型系统的设计人员可以进一步优化其设计并获得最大的效率收益。

降低开发者针对机器学习和AI应用的开发负担

助力RISC-V产业发展

UltraSoC的系统级监测和分析功能从芯片的内核处理组件扩展到了系统的所有部分——可能包括数千个IP模块以及子系统、总线、互连线路和软件。UltraSoC架构中的新功能支持芯片设计人员在同一个基础架构中部署数万个监测和分析模块。通过提供集成的、一致的系统行为分析,UltraSoC显著降低了下一代机器学习和人工智能应用的开发负担,同时能够实现诸如基于硬件的安全防护和功能安全等创新产品功能。

众所周知,RISC-V指令集架构具备精简、可模块化、可扩充等优点,开源的RISC-V架构使公司们更容易设计和构建用于图形和物联网的专用芯片。

UltraSoC首席执行官Rupert
Baines表示,就应对多个异构处理器、标准和专有的总线结构甚至定制逻辑电路的能力而言,我们的解决方案在市场上是独一无二的。这次我们的架构实现大幅度扩展使我们更加领先于传统解决方案——无论是在调试和开发领域,还是支持我们的客户去集成全生命周期监测功能,以确保实现安全防护、功能安全和实际性能的优化。

RISC-V 是 1979 年加州大学伯克利分校 David Patterson
教授所提出,主张硬件就该专攻加速常用的指令,优点是架构设计简单,且功耗面积低。

UltraSoC架构的扩展包含高效的无限监测功能,可帮助开发人员解决系统复杂性问题,这是当今电子行业面临的最紧迫的问题之一。除了现代SoC的庞大规模之外,机器学习和人工智能算法通常具有内在的不确定性:因为它们通过“学习”来设计自己解决问题的方法,而系统的原型设计师不可能预测到在最终应用中它们将如何表现。因此,对芯片行为的全生命周期监测是获得芯片内部运行及更广泛系统真实情况的唯一方法。

2016年成立的RISC-V基金会吸引了包括
Google、三星、英伟达、Tesla、IBM、高通、NXP、西部数据等国际大厂,国内推广者还有芯原、杭州中天微、晶心、芯来、君正等国内外150多家企业与科研机构的加入。

周期精确追踪技术可用于RISC-V处理器追踪解决方案

有数据显示,中国有300家以上公司在关注RISC-V或以RISC-V指令集进行开发,包括华米科技、北京君正、飞利信等;不仅如此,我国政府也在政策层面给与支持。

在实时和性能关键型应用中,周期精确追踪正变得越来越重要,工程师需要将其硬件和软件代码的运行优化到单时钟周期的水平,即被CPU、GPU、DSP或加速器所识别的最小时间单位。周期精确追踪技术最初将作为UltraSoC用于RISC-V处理器追踪解决方案的一部分提供,RISC-V是一个快速增长的开源处理器项目。

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据OFweek电子工程网编辑了解,新的周期精确追踪功能建立于UltraSoC在RISC-V开发和调试方面的领先性基础之上。在2018年初,UltraSoC宣布推出业界第一款也是唯一一款专为RISC-V设计的商用追踪编码器IP,提供了一种实时监控CPU程序执行的机制。它对指令执行和数据内存访问进行编码,并输出一种高度压缩的追踪格式。
外部软件可以随后获取此数据并使用它来重建程序执行流程。

从全球范围来看,RISC-V架构正在成为新的趋势和选择。2018年初,UltraSoC也推出了业界第一款也是唯一一款专为RISC-V设计的商用追踪编码器IP,提供了一种实时监控CPU程序执行的机制。与此同时,该编码器还提供数据和指令追踪、一系列计数器和定时器以及快速分析描绘工具等功能,助力产业发展。

处理器追踪是系统开发人员的一个关键需求,因为它支持详细地查看程序的运行,逐条指令的周期精确追踪允许您查看程序是在何时被执行的。据悉,UltraSoC的RISC-V追踪编码器是为符合RISC-V标准而开发的,同时提供许多强大的功能,如数据和指令追踪、一系列计数器和定时器以及快速分析描绘工具,使其与实现基线RISC-V标准要求的开源代替产品明显不同。由于与其他内核的软件、外围设备、实时事件、不成熟集成或上述所有因素的某种组合形成交互,软件的运行并不总是如预期的那样或在预期时候的那样运行;结果是实时行为受到了影响。

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目前,已经有众多业内知名的RISC-V处理器采用了UltraSoC的最新技术。UltraSoC公司首席执行官Rupert
Baines表示,UltraSoC的RISC-V Trace
Encoder追踪编码器支持32位和64位RISC-V设计,该IP块可与UltraSoC产品组合的其他部分顺利集成,支持开放式和行业标准架构,以将自分析功能置于SoC的核心。晶心科技利用UltraSoC包括业界唯一商用RISC-V处理器追踪解决方案,来实现其复杂应用嵌入式产品的开发加速和调试增强,这些应用包括人工智能、计算机视觉、网络控制器和存储等。

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