تقنية الساعة التكيفية لاستجابة التدلي في الوقت الفعلي

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

في مصطلحات الدوائر المتكاملة، التدلى هو انخفاض الجهد الذي يحدث في الدائرة. هذه ظاهرة معروفة ويمكن أن تحدث للأسباب التالية. يقع مصدر الطاقة تحت نطاق التشغيل الذي تم تصميم الشريحة من أجله، مما يؤدي إلى انخفاضه. يتم سحب تيار أكبر بواسطة العناصر الموصلة مما تم تصميمها من أجله، مما يؤدي إلى التدلى. في بعض الأحيان، قد يتسبب تداخل الإشارة أو الضوضاء في مصدر الطاقة أيضًا في حدوث تقلبات في الجهد، مما يؤدي إلى انخفاضه.

يمكن أن يؤثر التدلي على عمليات الدائرة. يعد انخفاض أداء الشريحة، مما يؤدي إلى أوقات معالجة أطول، أحد هذه التأثيرات. ولكن فيما يلي بعض التأثيرات الأكثر خطورة و/أو الكارثية. يمكن للرقاقة سحب تيار أكبر للحفاظ على مستوى الأداء مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل عمر الشريحة وفي الحالات الشديدة، فشل كامل للرقاقة بسبب اختلافات الإعداد والتثبيت. يمكن أن يتسبب Dropops أيضًا في تلف البيانات أو حدوث أخطاء في الإخراج. هذه مشكلة خطيرة للغاية بالنسبة للتطبيقات التي تعتمد على دقة وموثوقية الشريحة.

ومن الطبيعي أن تؤخذ ظاهرة التدلى بعين الاعتبار عند تصميم الرقائق والأنظمة. الطرق الأكثر شيوعًا للتخفيف من حالات التدلي هي فصل مصدر الطاقة، وتنظيم الجهد، وتحسين الدائرة، وإدارة الطاقة على مستوى النظام. يتم أخذ الظروف وبيئة التشغيل التي ستعمل فيها الشريحة في الاعتبار بعناية عند تصميم حلول تخفيف التدلي.

مشاكل العصر الحديث

نظرًا لأن SoCs أصبحت أكثر تعقيدًا، فقد تصبح مشكلات التدلي معقدة جدًا أيضًا. يحتاج تصميم SoC إلى تحسين الأداء والطاقة والتكلفة وعامل الشكل وما إلى ذلك، بالإضافة إلى تحسين تخفيف التدلي. في بعض الأحيان يمكن أن تتنافس أهداف التحسين هذه مع بعضها البعض وتتعارض ويجب إجراء المفاضلات. على سبيل المثال، يمكن لمهندسي شركة نفط الجنوب رفع جهد التشغيل، وإضافة هامش، للتحايل على الانخفاض المحلي والعالمي، ولكن هذا الارتفاع يزيد الطاقة بشكل تربيعي. وبدلاً من ذلك، يمكن للمصممين جعل توليد الساعة الخاصة بهم يتكيف مع التدلي، مما يجعل الأداء وظيفة وقت تبديل توليد الساعة.

وبالتالي، فإن SoCs الكبيرة في حوسبة مركز البيانات ومساحة الذكاء الاصطناعي معرضة بشكل خاص للتدلي. تتميز أعباء عمل العملاء بأنها متنوعة وديناميكية للغاية، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في تبديل النشاط والسحب الحالي. وبطبيعة الحال، لا تستطيع الأنظمة أن تترك مشاكل التدلي دون معالجة. إن المسؤولية المحتملة عن المخرجات غير الدقيقة أو الفشل الكارثي للرقاقة مرتفعة للغاية بالنسبة للأنظمة والتطبيقات الحالية.

مشاكل التدلى المحلية

تُستخدم المسرعات الخاصة بالتطبيقات على نطاق واسع جنبًا إلى جنب مع معالجات الأغراض العامة لتوفير الأداء وكفاءة الطاقة المطلوبة في بيئات الحوسبة كثيرة المتطلبات اليوم. لكن هذه المسرعات، بالإضافة إلى العدد المتزايد من النوى والطبيعة غير المتماثلة لأحمال العمل، تزيد من خطر انخفاض الجهد الموضعي. إن انخفاض الجهد الموضعي هذا هو نتيجة للزيادة المفاجئة في نشاط التحويل ويمكن أن يسبب خللًا عابرًا وفشلًا محتملاً في وضع المهمة.

عند حدوث تدلي موضعي، يمكن تخفيف التأثير من خلال قياس التردد الديناميكي. ويتم تحقيق ذلك عن طريق ضبط توقيت الدائرة باستخدام ساعة قابلة للبرمجة. تسمح الساعة القابلة للبرمجة بتعديل تردد الساعة وتوقيتها ديناميكيًا بناءً على ظروف التشغيل الحالية للدائرة.

يجعل Movellus من السهل معالجة حالات التدلي الموضعية

قامت شركة Movellus، وهي شركة رائدة في مجال توفير نظام IP الرقمي، بتطوير مجموعة منتجات Aeonic Generate لمعالجة حالات التدلي المحلية. توفر مجموعة Movellus Aeonic حلول تسجيل الوقت التكيفية التي توفر استجابة سريعة للتدلي. تتضمن المحفظة نظام تسجيل الوقت التكيفي. تم بناء وحدات البناء باستخدام مادة Verilog القابلة للتوليف، مما يجعلها مرنة بشكل جوهري. تتميز الحلول بأنها قابلة للتكوين والمسح الضوئي والنقل للعمليات لمجموعة واسعة من تطبيقات SoC المتقدمة.

تعد عائلة منتجات Aeonic Generate أيضًا أصغر بكثير من الحلول التناظرية التقليدية. ونتيجة لذلك، يمكن للمصممين إنشاء مثيل IP بالتفاصيل المطلوبة دون أي تأثير كبير على المنطقة. بالإضافة إلى ذلك، مع انتقال التصميمات إلى هندسة العمليات الدقيقة، تستمر منطقة Aeonic Generate في التوسع، مما يجعلها حلاً مثاليًا للتصميمات المستقبلية.

زوجان من حالات الاستخدام

يوضح الشكل التالي من Movellus نموذجًا لبنية معالج ADAS مع Aeonic Generate AWM Platform لدعم التدلى المحلي. يمكن للمهندس المعماري أن يقرن وحدة AWM مع كتلة فرعية أو مسرع خاص بالتطبيق للاستجابة للانخفاضات المحلية الناتجة عن عبء العمل خلال خمس دورات على مدار الساعة مع تحولات تردد سريعة وبدون خلل. يوفر هذا النهج حلاً موثوقًا وفعالًا لمواجهة تحديات الانخفاض المحلي في أسواق شبكات ADAS و5G ومراكز البيانات.

يوضح الشكل التالي من Movellus نموذجًا معماريًا لبحر من المعالجات SoC مع Aeonic Generate لدعم التدلى المحلي. سيقوم المهندس المعماري بإقران وحدة Aeonic Generate AWM مع كاشف التدلي لمجموعة المعالج ومجال الجهد المرتبط به للاستجابة بسرعة للتدلي الموضعي الناتج عن عبء العمل. يتيح ذلك للمصممين تقديم استجابة محلية ومستقلة دون تغيير أداء مجموعات المعالجات المجاورة.

نبذة عامة

يمكن أن يحدث انخفاض الجهد الموضعي في SoCs غير المتجانسة التي تحتوي على مسرعات خاصة بالتطبيق. يمكن أن تؤدي حالات التدلي هذه إلى حدوث خلل في التوقيت، وخلل عابر، وفشل في وضع المهمة في أنظمة مساعدة السائق المتقدمة، وشبكات مراكز البيانات، وتطبيقات 5G. يمكن لمهندسي النظام تنفيذ تسجيل الوقت التكيفي للاستجابة لحالات التدلي هذه وتخفيف التأثير.

تعد عائلة Movellus™ Aeonic Generate Adaptive Workload Module (AWM) من منتجات IP عالية الأداء لتوليد الساعة جزءًا من بنية Aeonic Intelligent Clock Network™. لمزيد من المعلومات، راجع موفيلوس صفحة Aeonic Generate™ AWM.