硬件仿真加速器進入數據中心級時代

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硬件仿真加速器進入數據中心級時代

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設計尺寸的不斷增大，結構越來越復雜，硬件仿真的優勢越來越明顯。在項目規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，主要是由于驗證復雜性增加，對質量、軟硬件集成和功耗要求也更高。

近日，Cadence Design System(現已正式更名為“楷登電子”)，推出了業內第一個數據中心級硬件仿真加速器Palladium Z1(以下簡稱Z1)，Cadence全球副總裁兼系統與驗證事業部經理Daryn Lau稱“這是一個遠遠超越客戶需求的產品，無論哪種產品驗證都離不開它”。

Z1與上一代產品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，16個機架一起工作時容量可擴展到92億門，而Palladium XP II的這兩個數據分別為512和23億，Z1的占地面積卻只有Palladium XP II的92%。從初級的架構分析，到模塊、芯片和系統集成，再到軟件開發和系統驗證，Z1平臺可以用于多種設計和驗證階段。

Palladium Z1為什么可以加速產品上市？

一個驗證工具的工作效率與其構建、分配、運行和調試階段的工作息息相關。

在構建階段，硬件仿真器運行之前，需要對數百萬門的設計進行編譯，這個工作的用時可能是數天，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，這樣在一天內就能夠實現多個設計的轉變。

在仿真資源分配階段，往往會出現多個用戶都想進入系統來完成各自驗證工作的情況，如果能夠對任務進行動態分配，或者對正在進行的任務重新分配，就可以最大程度地提高利用效率，Z1就配備了再構造、再分配以及外設重定位再分配能力，能夠實現系統資源的高效管理。此外，因為有先進的4MG任務尺寸粒度，Z1還能同時運行從IP模塊到子系統、再到系統級設計的多個任務。

在運行階段，Z1會根據優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、軟件集成相關的所有要素，此外，Z1能夠實現主要接口協議的全面覆蓋，在運行時性能高達4 MHz，確?？焖龠\行設計，鑒別設計中存在的潛在問題。

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

在仿真的每一個階段，Z1都能夠高效地對設計進行驗證，Daryn說“在芯片投片之前，Z1已經能夠將驗證做得非常徹底，這樣就大大降低了重新流片的風險?！?/p>

軟件才是硬件仿真平臺的最大挑戰

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

Z1的計算引擎由高級自定義處理器網格組成，該處理器網格使Z1的處理性能非常強大。Emulation Development Kit(EDK)是Cadence開發的一種預先設計配置好的，在機架外的高性能、高精度、可遠程訪問的系統級驗證解決方案，Z1和EDK通過網絡進行連接，全球各地的硬件工程師、軟件工程師、固件工程師和系統工程師就可以通過EDK與Z1相連，共同進行設計的仿真驗證，從而充分利用計算資源、縮短開發周期。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、仿真加速及單一環境仿真功能，可以實現快速初啟，具備杰出的調試和熱交換能力，可以在單一工作站實現快速、全自動且可以預測的設計編譯。

移動時代對芯片功耗提出了非?？量痰囊?，為此Z1也提供了系統級的功耗驗證，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、硬件設計的全系統功率分析。

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