發布日期：2022-07-14 點擊率：37
“線程是死的。”Gary Smith EDA公司創始人兼首席分析師Gary Smith斷言,“它只是一個短期解決方案,無法解決長期性問題。”
在45nm節點,越來越多的設計達到并超過1億門的規模。這些設計超出了目前IC CAD工具的能力,迫使EDA供應商去開發具有并行處理功能的產品。
直到現在,并行處理功能還一直依賴于線程技術。然而,線程技術在4個處理器的情況下就達到了它的極限,因此EDA供應商必須拿出新的方法來解決45nm設計所面臨的問題。
“線程只能給你兩到三年的緩沖時間。”Smith表示,“基于庫或模型的并發技術是最好的中期方法。”
即便如此,參加DAC的EDA供應商們還是為我們描繪了一幅較為細致的未來多線程技術圖。
“我們在時序分析領域還沒有看到多線程技術的極限。”EDA新創企業Extreme DA公司營銷顧問Graham Bell表示,“我們發現3或4個處理線程還具有良好的擴展性。雖然在超過4個線程時會遇到困難,但問題不大。”
借助其多線程靜態和統計時序分析器GoldTime,Extreme DA公司開始應用一種基于ThreadWave(一種網表分割算法)的細顆粒多線程技術。“由于采用了獨立的架構,因此這種方法的存儲器占位面積非常小。”Bell指出,“我們不認為多線程技術已經到了末路。”
圖1:布局后電路中的多線程解算器。
對于采用細顆粒并行設計的應用來說,多線程是充分發揮多內核性能的最常用方法之一,法國模擬與驗證工程(EVE)公司CEO Luc Burgun表示。“另一方面,基于多線程的程序也可能很難調試。”他介紹,“這是因為它們打破了軟件固有的順序執行特性,很容易導致不確定的行為并產生大量問題。”
據Burgun介紹,多進程(multiprocess)仍是最方便最安全的多內核開發方式。他希望由業內的并行計算專家牽頭組成一些興趣小組來推進多內核編程。“從這個角度來看,Cuda(Nvidia開發的統一計算設備架構)似乎很有前途。”Burgun表示。
Imperas有限公司總裁兼CEO Simon Davidmann表達了同樣的信息。“多線程并不是開發多內核資源的最佳方式。”他表示,“但在某些場合它的表現還算不錯,當然在仿真領域多線程有很多問題。”
多線程并不是Synopsys的唯一手段,該公司產品平臺營銷高級總監Steve Smith表示。“每種工具都有不同的算法。在觀察每種工具時,我們會剖析產品以便了解多線程的最大作用。”他指出,“多線程并不是總管用。如果不管用,我們就要做分割。”
Smith認為,隨著行業向8個或16個內核轉移,芯片制造商需要一種混合方法。他建議聯合運用多線程和分割法。
為了說明他的觀點,Smith引用了Synopsys在多線程方面的大量多內核解決方案,著名的要數該公司的HSpice電路仿真器了。“HSpice已被我們的用戶廣泛使用。用戶并不想從頭開始學習使用某種工具,Hspice就是典型。”
Smith特別指出,HSpice多線程產品是分階段推出的。“去年我們推出的是模型評估多線程部件,它具有很好的加速功能。隨后在今年3月,我們推出了HSpice多線程矩陣解算器。我們希望確保用戶不受影響,因此決定逐步發展多線程技術。”他表示。
Synopsys正在研究的另一個趨勢是管線(pipelining)技術,Smith繼續道。這種技術是一種企業級的活動,因為它要求涉及IT的各個方面。這種技術將把多個任務(如光學鄰近校正和掩膜數據準備)壓縮到單個管線中。
去年Magma設計自動化公司公布了多線程技術的替代方案,該公司在其Quartz-DRC設計規則檢查器中使用了一種基于流數據流程的架構。與Magma的數據流程架構相比,多線程只能提供較大顆粒的并行處理功能,Magma公司產品工程高級總監Thomas Kutzschebauch表示。
Magma的多內核策略專注于大規模并行處理,Magma公司副總裁兼定制設計業務部門總經理Anirudh Devgan在關于用“很多核("manycore)”處理器徹底改造EDA工具的DAC小組討論會上透露。
“4個CPU盒子只是趨勢的開始,EDA軟件必須在大型CPU(超過32個內核)上運行。”他指出,“并行機制提供了重新定義EDA產能和價值的機會。但僅靠并行機制是不夠的,因為并行執行一個低效算法是對硬件的浪費。”
Devgan的意見是工具必須具備高產能、集成化和大規模并行處理能力。
尋找C以外的語言
當Devgan揭秘“DAC趨勢和熱點”時,分析師Gary Smith卻對將C語言作為多內核編程的最終語言表示懷疑。他將新嵌入式軟件語言的確認是今年業內面臨的十大問題之一作為例證,并認為并發語言必須要等于2015年才有可能成熟。
包括Magma的Kutzschebauch、Extreme DA的Bell、Synopsys的Smith等諸位EDA行業的執行官們,對此都沒有異義。“語言會隨著時間的推移而改變。”Synopsys公司副總裁兼解決方案部總經理Joachim Kunkel表示,“我們會看到新語言的推出,不過這需要時間,而且這不僅是教育方面的問題。”
與此同時,在軟件方面,改寫傳統代碼是個大問題,為多內核平臺編寫新代碼同樣困難。盡管如此,Imperas公司的Davidmann堅持認為:“最大的挑戰不是編寫、修改或移植代碼,而是驗證代碼是否能正確執行。并在代碼不能正常執行時指出該如何修復。并行處理使失敗的概率呈指數式上升。”
Davidmann指出,傳統上,軟件開發人員采用的是順序性思維方式,現在這種思維方式必須要改變。芯片設計人員編寫并行HDL代碼已經有20年時間了,因此這是可行的,雖然需要付出更多努力,并需要新的工具來幫助軟件開發人員完成這項任務。
在采用單處理器平臺和串行代碼時,功能驗證意味著直接針對特定功能運行實時數據和測試,Davidmann表示:“調試是作為GNU項目調試器內的單個窗口進行的。”
“但在采用并行處理時,運行數據和針對性測試來減少缺陷不能提供足夠的代碼覆蓋率。”他指出,“需要新的調試、驗證和分析工具來高效地產生軟件代碼。”
據Davidmann透露,Imperas公司將要發布用于不同多內核平臺的嵌入式軟件驗證、調試和分析產品。“這些工具可以幫助軟件開發人員在較短的時間內生成更高質量的代碼。”他表示。
為了簡化軟件開發過程,為傳統代碼提供便利,EVE公司的Burgun表示,用戶可以驗證在EVE的ZeBu中模擬出來的RTL設計上所運行的軟件。這些軟件可以作為硬件設計的一個快速、周期精確模型。
舉例來說,一些EVE用戶可以在出帶前六個月運行他們的固件和軟件。他們可以很早就在新的硬件上檢查傳統代碼的移植,并一路追蹤綜合缺陷找到發生源(不管是軟件中的還是硬件中)。當工程樣品從代工廠返回時,99%的軟件已經得到驗證,可以正常啟動和運行。
“因此,ZeBu可以減少重新流片的次數,顯著縮短軟件的上市時間。”Burgun指出。
作者: 蒲安妮
