Η κατανάλωση ενέργειας μιας συσκευής επηρεάζεται από κάθε στάδιο της διαδικασίας σχεδιασμού, ανάπτυξης και υλοποίησης, αλλά ο εντοπισμός ευκαιριών για εξοικονόμηση ενέργειας δεν μπορεί πλέον να αφορά απλώς τη βελτίωση της αποδοτικότητας του υλικού.
Εργαλεία και μεθοδολογίες υπάρχουν για τις περισσότερες ευκαιρίες εξοικονόμησης ενέργειας, από το RTL μέχρι την υλοποίηση, και τμήματα της βιομηχανίας ημιαγωγών τις χρησιμοποιούν ήδη. Και τα δύο θεωρούνται ώριμα, όπως και τα πρότυπα για τον καθορισμό της πρόθεσης ισχύος.
Εξακολουθούν να υπάρχουν τεράστιες ευκαιρίες για επιπλέον εξοικονόμηση ενέργειας και ενέργειας, αλλά πολλές από αυτές περιλαμβάνουν την αμφισβήτηση αποφάσεων σε επίπεδο συστήματος που έχουν γίνει τυφλά αποδεκτές για γενιές και πολλούς κόμβους υλοποίησης. Ορισμένες από αυτές τις αποφάσεις πρέπει να επανεξεταστούν επειδή εμποδίζουν την κατασκευή μεγαλύτερων και πιο περίπλοκων σχεδίων.
«Υπάρχουν τρεις ιππείς στο μείγμα - ισχύς, ενέργεια και θερμική ενέργεια», λέει ο Rob Knoth, διευθυντής διαχείρισης προϊόντων στον όμιλο Digital & Signoff στο Κυματισμός φωνής. «Ήταν πάντα εκεί και η εξουσία είναι ίσως η πιο σημαντική, αλλά η ενέργεια έχει έρθει στο προσκήνιο τα τελευταία χρόνια. Τώρα βλέπουμε τη θερμική εμφάνιση. Όλα είναι ενδιαφέροντα γιατί μπορείς να τους επιτεθείς σε συγκεκριμένα σημεία της ροής σου με συγκεκριμένα εργαλεία».
Και εκεί έγκειται ένα πρόβλημα. «Το δίλημμα του αρχιτέκτονα είναι ότι χρειάζεστε πληροφορίες χαμηλού επιπέδου για να κάνετε πρώιμες εκτιμήσεις», λέει ο Frank Schirrmeister, αντιπρόεδρος λύσεων και επιχειρηματικής ανάπτυξης στο Αρτέρης Ι.Π. «Αυτό το δίλημμα δεν έχει επιλυθεί ποτέ και πιθανότατα δεν θα λυθεί στη διάρκεια της επαγγελματικής μου ζωής. Για να λάβουμε αρχιτεκτονικές αποφάσεις όσο το δυνατόν νωρίτερα, χρειαζόμαστε ένα σύνολο πληροφοριών, ένα σύνολο εργαλείων και ένα σύνολο ικανοτήτων για να υποστηρίξουμε αυτές τις αποφάσεις. Χρειαζόμαστε αυτές τις αποφάσεις όσο το δυνατόν νωρίτερα, αλλά πρέπει επίσης να αντικατοπτρίζουν τα αποτελέσματα της εφαρμογής όσο το δυνατόν ακριβέστερα».
Για να προσθέσετε σε αυτό, η ισχύς δεν μπορεί να παρουσιαστεί ως ένας ενιαίος αριθμός. Μερικοί άνθρωποι ανησυχούν για τη συνολική ενέργεια, επειδή μπορεί να επηρεάσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Άλλοι ανησυχούν περισσότερο για την ισχύ αιχμής επειδή αυτό μπορεί να προκαλέσει λειτουργικά προβλήματα σε ένα τσιπ ή τροφοδοσία με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει θερμικά προβλήματα.
Για να κάνετε την ανάλυση, πρέπει να γνωρίζετε ακριβώς πώς πρόκειται να χρησιμοποιηθεί το σύστημα. «Φανταστείτε ότι έχετε ένα SoC με 100 διαφορετικά μπλοκ», λέει ο Ninad Huilgol, ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Innergy Systems. «Όλοι αλληλεπιδρούν μαζί και δεν ξέρετε πώς θα δημιουργήσουν εκ των προτέρων μια κορυφή πυκνότητας ισχύος. Όταν έχετε μια προσομοίωση που εκτελείται, αλληλεπιδρούν όλες μαζί για να παράγουν ξαφνικά μια κορυφή πυκνότητας ισχύος."
Διάφορες αγορές εστιάζουν σε διαφορετικές πτυχές. «Το Edge AI, ή η ευφυΐα άκρων, έχει διαφορετική φροντίδα και διαφορετικές ερωτήσεις από μια εφαρμογή υπολογιστικού τύπου υπερκλιμάκωσης κέντρου δεδομένων», λέει ο Cadence's Knoth. «Και οι δύο, ωστόσο, θα προωθήσουν ορισμένες πτυχές της τεχνολογίας, μερικές από τις οποίες ενισχύουν η μία την άλλη, μερικές από τις οποίες είναι ξεχωριστές. Η Edge πρόκειται να ενδιαφέρεται περισσότερο για ορισμένες πτυχές της ενέργειας λόγω της διάρκειας ζωής της μπαταρίας. Και είναι κρίσιμο να σκεφτείτε τι τρέχετε σε λογισμικό έναντι αυτού που εκτελείτε σε υλικό. Τι επικοινωνείτε πίσω στον σταθμό βάσης σας για να τρέξουν και να σας στείλουν πίσω; Υπάρχουν μερικά πολύ δύσκολα προβλήματα όπου η βιομηχανία IoT είναι μοναδικά κατάλληλη για να ηγηθεί και να καινοτομήσει. Δεν σημαίνει ότι είναι ο μόνος ηγέτης. Οι άνθρωποι που αναπτύσσουν τεράστια κέντρα δεδομένων υπολογιστών υπερκλίμακας οδηγούν σε μια εντελώς διαφορετική κατηγορία. Συχνά, είναι αυτοί που πιέζουν περισσότερο, γιατί κοιτάζεις το τεράστιο ποσό των δολαρίων υποδομής που απαιτούνται για τον υπολογισμό».
RTL και τεχνικές υλοποίησης
Τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας εφαρμόζονται στα επίπεδα RTL και υλοποίησης εδώ και αρκετά χρόνια, αλλά είναι δυνατή η περαιτέρω εξοικονόμηση ενέργειας και ενέργειας. Στο εκτέλεση επίπεδο, οι νεότερες τεχνολογίες προσθέτουν προβλήματα τα οποία, εάν δεν αντιμετωπιστούν, θα οδηγήσουν σε σπατάλη ενέργειας.
«Οι τεχνολογίες έχουν συνωμοτήσει για να κάνουν πολύ πιο δύσκολη την αξιόπιστη παροχή τάσης», λέει ο Marc Swinnen, διευθυντής μάρκετινγκ προϊόντων στο Ansys. «Θα έχετε κάποια πτώση τάσης και συχνά οι άνθρωποι απλώς χτίζουν σε ένα περιθώριο, λέγοντας ότι μπορεί να δω πτώση έως και 100 millivolt. Ο χρονισμός μου τότε πρέπει να υποθέσει ότι κάθε κελί θα μπορούσε να είναι πολύ πιο αργό. Προφανώς δεν πρόκειται να δει κάθε κυψέλη αυτή τη μέγιστη πτώση τάσης, επομένως όσο πιο ακριβή μπορείτε να μοντελοποιήσετε την πραγματική πτώση τάσης, τόσο ακριβέστερα μπορείτε να σχεδιάσετε το δίκτυο διανομής ρεύματος για να αποφύγετε αυτό το σφάλμα και μπορείτε να αποχωρήσετε από αυτό το περιθώριο πτώσης τάσης . Προσπαθείτε να ρίξετε αυτό το περιθώριο και αυτό μπορεί να έχει τεράστιο αντίκτυπο».
Στο Επίπεδο RT, πύλη ρολογιού και power gating χρησιμοποιούνται εδώ και πολύ καιρό. Ενώ βελτιστοποιούν την ισχύ και την ενέργεια που σχετίζονται με την καθορισμένη εργασία, δεν κάνουν τίποτα για να προσδιορίσουν εάν οι εργασίες ήταν βέλτιστες όσον αφορά την ισχύ για τη λειτουργία που εκτελείται.
«Έχουμε έναν όρο που ονομάζεται ιδανική δύναμη», λέει ο Knoth. «Είναι μια προσπάθεια εντοπισμού της σπατάλης δραστηριότητας. Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα μπλοκ όπου το ρολόι λειτουργεί ελεύθερα και είναι στην πραγματικότητα υπό επαναφορά, θα μπορούσατε να έχετε περιορίσει αυτό το ρολόι. Μπορούμε να αναλύσουμε τις εναλλαγές που συμβαίνουν μέσα σε αυτό το μπλοκ, να προσθέσουμε την ισχύ που οφείλεται σε αυτές τις εναλλαγές από αυτήν την ιεραρχία και, στη συνέχεια, να τις εμφανίσουμε σε μια αναφορά που δείχνει πού σπαταλάται η ισχύς. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μεθοδολογία, είδαμε μηχανικούς υλικού να βελτιώνουν αυτό που κάνουν από τη σκοπιά της μεθοδολογίας σχεδιασμού. Υπάρχει ένα σωρό άλλες βαθύτερες τεχνικές καθαρισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν».
Η αναζήτηση στο RTL μπορεί να προσφέρει άλλη πιθανή εξοικονόμηση ενέργειας. "Ένας καλλιτέχνης με δύναμη θα προτείνει επεξεργασίες στο RTL σας κοιτάζοντας πώς κάνετε τα πράγματα", λέει ο Swinnen της Ansys. «Μπορεί να έχετε εφαρμόσει μια λειτουργία με αυτόν τον τρόπο, αλλά εάν εφαρμόσετε την ίδια λειτουργία με διαφορετικό τρόπο, θα εξοικονομήσετε ενέργεια και θα επιτύχετε την ίδια λειτουργία. Υπάρχει μια βιβλιοθήκη βελτιστοποιήσεων που θα σαρώσει αυτόματα μέσω του RTL και θα προσδιορίσει κάθε ένα από τα σημεία όπου μπορεί να αναβαθμίσει το RTL σε μια πιο αποδοτική υλοποίηση. Θα σας πει πόση ενέργεια θα εξοικονομούσε βάσει εκτιμήσεων και θα τις εφαρμόσει πραγματικά εάν εγκρίνετε».
Πρώιμες εκτιμήσεις
Λίγοι άνθρωποι θα υποστήριζαν ότι όσο νωρίτερα μπορούν να αξιολογηθούν οι ανταλλαγές, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αντίκτυπος που μπορεί να έχουν. «Όσο ευρύτερο είναι το πεδίο εφαρμογής σας, όσο περισσότερα πάρτι φέρνετε στο τραπέζι, τόσο περισσότερο κάνετε πίσω και το κοιτάτε νωρίτερα, τόσο περισσότερο αρχίζετε να βλέπετε μεγαλύτερες ευκαιρίες», λέει ο Knoth. «Αυτές είναι μεγαλύτερες τάσεις που υπερβαίνουν το να κάνουν καλύτερο το ένα widget που παράγετε. Πρέπει πραγματικά να εξετάσετε πώς ταιριάζει αυτό το widget μέσα στο gizmo, το οποίο χωράει μέσα στο προϊόν στο κέντρο δεδομένων που συνδέεται με τον υδροηλεκτρικό σταθμό ή το ηλιακό πάρκο.»
Το πρόβλημα είναι ότι χωρίς εκτιμήσεις που είναι αρκετά ακριβείς, είναι πιθανές και κακές αποφάσεις. «Καθώς τα σχέδια έγιναν μεγαλύτερα και πιο περίπλοκα, γίνεται όλο και πιο δύσκολο να γίνουν ακριβείς εκτιμήσεις», λέει ο Schirrmeister. «Για παράδειγμα, χρειάζεστε πληροφορίες για την κάτοψη για να υπολογίσετε πόσοι καταχωρητές χρειάζονται σε μια διαδρομή κατά μήκος του πυριτίου, επειδή η διάδοση σημάτων σε μεγάλα μεγέθη τσιπ είναι απίστευτα δύσκολη και δεν μπορεί να γίνει σε έναν κύκλο ρολογιού. Για ένα NoC, προσπαθούμε να βελτιστοποιήσουμε τον αριθμό των καταχωρητών, κάτι που έχει αντίκτυπο στην κατανάλωση ενέργειας και στην ποσότητα διασύνδεσης που μεταφέρετε στο τσιπ. Σημειώνουμε, από το .lib, μέχρι τη γενιά NoC, πρώιμες εκτιμήσεις για το πόσο μακριά θα είναι η διαδρομή. Θα πρέπει να βελτιωθεί αργότερα; Απολύτως. Η πολυδιάστατη πραγματικότητα του προβλήματος το κάνει πολύ δύσκολο, ειδικά όπου υπάρχουν κάθετες εξαρτήσεις».
Για να μπορέσετε να εκτελέσετε μια ανάλυση για θερμικά, πρέπει να ληφθούν υπόψη μεγάλα χρονικά πλαίσια και πρέπει να εξετάσετε ρεαλιστικούς φόρτους εργασίας. Αυτό πιθανότατα σημαίνει ότι τρέχετε πραγματικό λογισμικό. "Οι περισσότεροι κλάδοι χρησιμοποιούν τον κώδικα RTL που έχουν αντιστοιχιστεί σε έναν εξομοιωτή, εκτελούν πραγματικούς φόρτους εργασίας λογισμικού σε αυτήν την πλατφόρμα και βγάζουν διανύσματα από τα οποία κάνουν μια εκτίμηση ισχύος", λέει ο Knoth. «Με πολλαπλές επαναλήψεις την ημέρα, μπορούν να συντονίσουν το λογισμικό ώστε να χρησιμοποιούν πιο αποτελεσματικά τις δυνατότητες ισχύος στο υλικό. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, είναι σε θέση να κάνουν τροποποιήσεις στο υλικό. Τώρα έχετε αυτή τη συν-βελτιστοποίηση σε επίπεδο συστήματος όπου αναζητάτε τη σπατάλη ενέργειας και διασφαλίζετε ότι δημιουργείτε το βέλτιστο δυνατό σύστημα."
Η βιομηχανία πάντα αναζητούσε τρόπους εισαγωγής αφηρημένων μοντέλων αντί να χρησιμοποιεί το RTL, τόσο επειδή μπορεί να εκτελείται πιο γρήγορα όσο και επειδή η ανάλυση μπορεί να εκτελεστεί πριν το RTL είναι έτοιμο. «Η ανάλυση της κατανάλωσης ενέργειας της εκτέλεσης λογισμικού έχει υποβιβαστεί σε πλατφόρμες εξομοίωσης μέχρι τώρα», λέει ο Huilgol της Innergy. «Μια τεχνική που μπορεί να βοηθήσει είναι η δημιουργία μοντέλων ισχύος του υλικού που θα μπορούσαν να προσομοιωθούν σε περιβάλλοντα λογισμικού. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να παρέχουν ακριβή ανατροφοδότηση τόσο για τη μέση όσο και για τη στιγμιαία κατανάλωση ενέργειας διαφόρων μονάδων υλικού κατά την εκτέλεση του λογισμικού. Αυτό επιτρέπει τη συν-βελτιστοποίηση υλικού και λογισμικού για τροφοδοσία πριν από την εξαγωγή ταινίας.»
Παρόμοιες προσεγγίσεις ελήφθησαν για τη λειτουργική επαλήθευση του υλικού και του λογισμικού στο παρελθόν, και τώρα γίνονται προσπάθειες να εφαρμοστεί αυτό στην ισχύ. «Δεν εφευρίσκουμε μαύρη μαγεία και δεν μπορούμε να πολεμήσουμε τη φυσική», λέει ο Huilgol. «Αλλά δεν χρειάζεται να εκτελείτε λεπτομερείς προσομοιώσεις ισχύος συνεχώς. Λαμβάνουμε μια μικροσκοπική δειγματοληψία σε επίπεδο μπλοκ, τα συνδυάζουμε μαζί και την εκτελούμε σε επίπεδο υποσυστήματος, σε επίπεδο συστήματος, σε εξομοίωση, σε λογισμικό κ.λπ. Υπάρχουν δύο πτυχές της τροφοδοσίας. Το ένα είναι η διαδρομή δεδομένων και η άλλη είναι η διαδρομή ελέγχου. Υπολογίζουμε κυρίως τη διαδρομή ελέγχου, αλλά όταν υπάρχουν εξαρτήσεις διαδρομής δεδομένων, υπάρχει η δυνατότητα στα μοντέλα μας να τα κάνουμε ενήμερα για τη διαδρομή δεδομένων. Αυτά είναι στατιστικά μοντέλα ισχύος που λειτουργούν σε ένα μοντέλο συναλλαγών. Πώς βελτιώνετε την ανάλυση; Μπορείτε να έχετε μικρότερους κύκλους ή μεμονωμένους κύκλους. Αλλά αν η ανάλυσή σας είναι 15 κύκλοι ή περισσότεροι, αρκετά μεγάλες συναλλαγές, θα καταγραφεί κάποιο στατιστικό σφάλμα."
Αναθεωρώντας το παρελθόν
Στο παρελθόν, ο νόμος του Moore έκανε αρκετά εύκολη τη μετάβαση από τον έναν κόμβο στον άλλο, κάνοντας χρήση επιπλέον πυλών, υψηλότερης απόδοσης και χαμηλότερης ισχύος. Αυτό σήμαινε ότι η συνέχεια σε βάθος χρόνου ήταν σημαντική, ειδικά για να διασφαλιστεί ότι το υπάρχον λογισμικό θα συνεχίσει να εκτελείται σε νέο υλικό.
Με την πάροδο του χρόνου, αυτό έχει ξεπεράσει ορισμένες αναποτελεσματικότητα από τις οποίες θα είναι δύσκολο να απαλλαγούμε. «Πολλά πράγματα δεν ήταν δυνατά στο παρελθόν», λέει ο Knoth. «Ίσως ήταν επειδή ο κόμβος διεργασίας δεν μπορούσε να χωρέσει όλο τον υπολογισμό στον ημιαγωγό που θα αναπτυσσόταν στην άκρη. Τώρα όμως μπορεί. Ίσως δεν είχατε τα εργαλεία για να κάνετε την ανάλυση με τη σωστή ακρίβεια στο σωστό χρονικό διάστημα ή επειδή η τεχνολογία συσκευασίας δεν ήταν διαθέσιμη. Αλλά κάθε τόσο πρέπει να παίρνετε μια ανάσα, να κάνετε ένα βήμα πίσω, να επισκέπτεστε ξανά το τοπίο και να ρωτάτε: «Βελτιστοποιήσαμε σωστά αυτήν την εξίσωση ή απλώς κάναμε ό,τι καλύτερο μπορούσαμε;». Κατά καιρούς πρέπει να βάλουμε το καπάκι του επιστήμονα και να μην φοβόμαστε να αμφισβητήσουμε ορισμένες από αυτές τις θεμελιώδεις αρχές που έχουμε κωδικοποιήσει».
Είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη την πολυπλοκότητα της ολοκλήρωσης. «Υπάρχουν δύο επίπεδα πολυπλοκότητας — η πολυπλοκότητα της εφαρμογής ανεβαίνει στην κορυφή και μετά η πολυπλοκότητα υλοποίησης μειώνεται στην τεχνολογία ημιαγωγών», λέει ο Schirrmeister. «Αυτός είναι ο αριθμός των τρανζίστορ με τον οποίο έχουμε να κάνουμε. Επειδή έχετε την πολυπλοκότητα της εφαρμογής, με τον αριθμό των λειτουργιών να αυξάνεται όσο έχει και να συνεχίζει να αυξάνεται, πρέπει να αντιμετωπίσετε πράγματα όπως η κοινή μνήμη, η συνοχή κ.λπ. Εάν δεν έχετε προσωρινή μνήμη, πρέπει πάντα να μετακινείτε τα πράγματα. Η συνοχή της κρυφής μνήμης ήταν μια λύση σε ένα πρόβλημα που εισάγει ένα νέο πρόβλημα.»
Οι επεξεργαστές καθοδηγούνται από την απόδοση. «Η προσθήκη ενός δείκτη πρόβλεψης κλάδου ή κερδοσκοπικής εκτέλεσης σε έναν επεξεργαστή θα αυξήσει τον αριθμό των πυλών στο κύκλωμα, αυξάνοντας έτσι τόσο τη δυναμική όσο και τη στατική κατανάλωση ενέργειας», λέει ο Russell Klein, διευθυντής προγράμματος για την ομάδα Catapult HLS στο Siemens EDA. «Αλλά αυτά τα χαρακτηριστικά αυξάνουν την απόδοση του υπολογισμού που εκτελείται στον επεξεργαστή. Έτσι, η ισχύς σίγουρα αυξάνεται, αλλά η ενέργεια, η οποία είναι η ισχύς πολλαπλασιαζόμενη με το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση του υπολογισμού, μπορεί να ανέβει ή να μειωθεί. Εξαρτάται από τον λόγο της αύξησης της απόδοσης προς την αύξηση της ισχύος. Εάν, ας πούμε, η ισχύς αυξηθεί κατά 20%, αλλά η απόδοση βελτιωθεί μόνο κατά 10%, η συνολική ενέργεια για τον υπολογισμό αυξάνεται».
Η ισχύς, η ενέργεια και η θερμική ενέργεια δεν μπορούν πάντα να βελτιστοποιηθούν με απλό τρόπο. «Μπορεί να φαίνεται αντιφατικό, αλλά η αύξηση της απόδοσης μπορεί να μειώσει τη μέση κατανάλωση ενέργειας για ορισμένους φόρτους εργασίας», λέει ο Maurice Steinman, αντιπρόεδρος μηχανικής για το Lightelligence. «Τέτοιοι φόρτοι εργασίας μπορούν να επωφεληθούν από το λεγόμενο «αγώνισμα στο ρελαντί», όπου οι καταστάσεις βαθιάς εξοικονόμησης ενέργειας μπορούν να εισαχθούν για εκτεταμένες διάρκειες, εάν η εργασία μπορεί να ολοκληρωθεί πιο γρήγορα. Εξετάστε φόρτους εργασίας που διατηρούν προβλέψιμο (αλλά λιγότερο από 100% χρήση) υπολογίζουν το προφίλ ζήτησης, ας πούμε το 25% της διαθέσιμης απόδοσης. Μια προσέγγιση μπορεί να μειώσει τη συχνότητα λειτουργίας στο 25% (και κατά συνέπεια να μειώσει την τάση λειτουργίας). Η συσκευή θα παρέμενε τώρα πλήρως ενεργή, αλλά με μειωμένη ισχύ. Μια άλλη προσέγγιση θα προσπαθούσε να ολοκληρώσει το έργο γρήγορα επιτρέποντας έτσι δραστική εξοικονόμηση ενέργειας — 25% ενεργοποίηση, 75% έκπτωση, όπου η απενεργοποίηση θα μπορούσε να απαιτεί μηδενική ή σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας, καταλήγοντας έτσι σε χαμηλότερη μέση ισχύ από τη σταθερή λειτουργία με ρυθμό ρολογιού 25%. Μπορεί ακόμη και να είναι πλεονεκτικό το overclock/overvoltage για περαιτέρω αύξηση του χρόνου απενεργοποίησης σε περισσότερο από 75%.
Εξισορρόπηση υλικού και λογισμικού
Ένα από τα μεγαλύτερα κόλπα εξισορρόπησης που σχετίζονται με την πολυπλοκότητα και την ισχύ του συστήματος είναι ο καθορισμός του ορίου υλικού/λογισμικού. «Οποιαδήποτε συνάρτηση υλοποιείται σε λογισμικό θα είναι τάξεις μεγέθους πιο αργή από την αντίστοιχη συνάρτηση που εφαρμόζεται στο υλικό», λέει ο Klein της Siemens. «Οτιδήποτε στο λογισμικό δεν είναι, εξ ορισμού, βέλτιστο. Το εξαιρετικά βελτιστοποιημένο λογισμικό σε έναν πολύ αποδοτικό επεξεργαστή δεν μπορεί να προσεγγίσει την αποτελεσματικότητα ακόμη και μιας κακής εφαρμογής υλικού».
Οι αποφάσεις κατάτμησης γίνονται πιο εύκολες, λέει ο Klein «Τι πρέπει να μείνει στο λογισμικό, τι πρέπει να γίνει σε έναν επεξεργαστή και τι είναι πιο λογικό να δημιουργηθεί ένας προσαρμοσμένος επιταχυντής υλικού που είναι ένα sidecar για αυτόν τον επεξεργαστή — εκεί αρχίζετε να βλέπετε τεράστια 100X, 1,000X τύπος χρόνου ή μειώσεις ισχύος, ανάλογα με το πού βελτιστοποιείτε το σύστημά σας."
Καθώς οι βελτιώσεις απόδοσης γίνονται πιο δύσκολες, αυτού του είδους οι προσεγγίσεις γίνονται ουσιαστικές. "Κατώτατη γραμμή, οι μεγαλύτεροι επεξεργαστές είναι λιγότερο ενεργειακά αποδοτικοί, επομένως η απόκτηση ενός μεγαλύτερου επεξεργαστή για να καλύψει τις ανάγκες απόδοσης έχει νόημα μόνο εάν δεν σας ενδιαφέρει η ισχύς", λέει ο Klein. "Η σωστή απάντηση είναι να μετακινήσετε τη βαριά ανύψωση από τη CPU και σε έναν προσαρμοσμένο επιταχυντή."
Αυτή η προσέγγιση γνώρισε αυξανόμενη δημοτικότητα. «Οι ειδικοί επιταχυντές υλικού και οι συν-επεξεργαστές μπορούν να αυξήσουν την απόδοση ενός συστήματος λόγω μειωμένων κερδών απόδοσης μεταβαίνοντας σε πιο προηγμένους κόμβους», λέει ο Andy Jaros, αντιπρόεδρος για πωλήσεις IP και μάρκετινγκ στο Flex Logix. «Οι αποκλειστικοί επιταχυντές μειώνουν το φόρτο επεξεργασίας των CPU από το να ξοδεύουν τεράστιους υπολογιστικούς κύκλους για την εκτέλεση πολύπλοκων αλγορίθμων. Η χρήση eFPGA για αυτούς τους αποκλειστικούς ενσύρματους επιταχυντές παρέχει την απαιτούμενη απόδοση ισχύος, αλλά εξακολουθεί να διατηρεί τον προγραμματισμό όταν αλλάζει ο φόρτος εργασίας».
Όποτε μπορείτε να ειδικευτείτε, υπάρχουν τεράστιες ευκαιρίες για κέρδη. «Σήμερα έχει γίνει πολύ πιο εύκολο να εξειδικεύσουμε έναν επεξεργαστή προσθέτοντας οδηγίες», λέει ο Schirrmeister. «Οι περισσότερες από αυτές τις προσαρμογές εντολών γίνονται με σκοπό τη χαμηλή ισχύ. Έχω δει περιπτώσεις όπου μια πρόσθετη οδηγία στον επεξεργαστή σας επέτρεψε να μείνετε στη μισή μνήμη. Αυτό είναι τεράστιο από την άποψη της εξουσίας. Αλλά ενώ το κάνετε αυτό στο απομονωμένο νησί, η συνολική πολυπλοκότητα αυτού που προσπαθείτε να κάνετε έχει αυξηθεί».
Εναλλακτικά, μπορείτε να μετακινήσετε αυτήν τη λειτουργία σε όλο το υλικό. «Η άλλη λύση είναι να ξεφορτωθούν υπολογιστικά πολύπλοκες λειτουργίες σε ειδικούς επιταχυντές», λέει ο Klein. "Σύνθεση υψηλού επιπέδου (HLS) είναι ο εύκολος τρόπος για να γίνει αυτό. Εξακολουθεί να είναι σχεδιασμός υλικού, επομένως πρέπει να έχετε έξυπνους μηχανικούς για να το κάνετε να λειτουργήσει. Αλλά με το HLS ξεκινάτε από έναν αλγόριθμο λογισμικού C ή C++. Δεν υπάρχει ερμηνεία του αλγορίθμου, ο οποίος είναι μια μη αυτόματη διαδικασία που είναι αργή και επιρρεπής σε σφάλματα. Και μια χρυσή αναφορά είναι άμεσα διαθέσιμη με τη μορφή της αρχικής λειτουργίας από το λογισμικό, η οποία κάνει την επαλήθευση πολύ πιο εύκολη."
Όλες αυτές οι επιλογές γίνονται πιο εύκολες. «Στο παρελθόν, το μεγάλο πρόβλημα με τη λήψη μιας απόφασης σε επίπεδο αρχιτεκτονικής ήταν ότι έπρεπε να επαναξιολογήσετε αυτήν την απόφαση αργότερα στο έργο, αλλά οι ροές δεν ήταν συνδεδεμένες», λέει ο Schirrmeister. «Για περιπτώσεις όπως οι διαμορφώσιμοι επεξεργαστές και το NoC, οι ροές έχουν συνδεθεί. Εάν επιστρέψετε, χρειάζεται χρόνος για την επανεκτέλεση των εργαλείων, αλλά δεν χρειάζεται πλέον οι άνθρωποι να επαληθεύουν με μη αυτόματο τρόπο την αρχιτεκτονική απόφαση. Η αυτοματοποιημένη παραγωγή σάς επιτρέπει να εκτελείτε περισσότερα σημεία δεδομένων."
Συμπέρασμα
Η βελτιστοποίηση των θεμάτων ισχύος, ενέργειας ή θερμότητας από μόνη της δεν είναι εύκολη. Ωστόσο, η ανάγκη για την αντιμετώπιση καθενός από τα τρία ζητήματα αυξάνεται και, ενώ είναι αλληλένδετα, δεν είναι πάντα εύκολο να καθοριστεί ποιο πρέπει να βελτιστοποιηθεί ή πώς. Μόνο κοιτάζοντας ολόκληρο το σύστημα μπορούν να ληφθούν αποφάσεις. Στο παρελθόν, οι ροές μοντελοποίησης, ανάλυσης και σχεδίασης το έκαναν πιο δύσκολο, ειδικά όταν ξεπέρασε το φράγμα υλικού/λογισμικού, αλλά εμφανίζονται περισσότερα εργαλεία. Δεν είναι ακόμα εύκολο, αλλά καθώς αυξάνεται η ευαισθητοποίηση του κλάδου και περισσότεροι άνθρωποι θέλουν να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, θα είναι διαθέσιμα καλύτερα εργαλεία και ροές.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
- Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://semiengineering.com/holistic-power-reduction/
- :έχει
- :είναι
- :δεν
- :που
- $UP
- 1
- 100
- 100x
- 15%
- a
- ικανότητες
- Ικανός
- Σχετικά
- απολύτως
- ΠΕΡΙΛΗΨΗ
- επιταχυντής
- επιταχυντές
- αποδεκτές
- αναλόγως
- Λογαριασμός
- ακρίβεια
- ακριβής
- με ακρίβεια
- Κατορθώνω
- απέναντι
- ενεργός
- δραστηριότητα
- πραγματικός
- πραγματικά
- προσθέτω
- προστιθέμενη
- προσθήκη
- Πρόσθετος
- διεύθυνση
- διευθυνσιοδότηση
- προηγμένες
- επωφελής
- φοβισμένος
- AI
- αλγόριθμος
- αλγόριθμοι
- Όλα
- ανακουφίζω
- επιτρέπει
- alone
- ήδη
- Επίσης
- πάντοτε
- ποσό
- an
- ανάλυση
- αναλύσει
- και
- Άλλος
- απάντηση
- Εφαρμογή
- εφαρμοσμένος
- Εφαρμογή
- πλησιάζω
- προσεγγίσεις
- εγκρίνω
- αρχιτεκτονική
- αρχιτεκτονική
- ΕΙΝΑΙ
- Υποστηρίζουν
- γύρω
- καλλιτέχνης
- AS
- πτυχές
- συσχετισμένη
- At
- επίθεση
- Προσπάθειες
- Αυτοματοποιημένη
- αυτομάτως
- διαθέσιμος
- μέσος
- αποφύγετε
- επίγνωση
- επίγνωση
- πίσω
- Κακός
- φράγμα
- βάση
- βασίζονται
- μπαταρία
- Διάρκεια ζωής της μπαταρίας
- BE
- επειδή
- γίνονται
- να γίνει
- ήταν
- πριν
- είναι
- όφελος
- ΚΑΛΎΤΕΡΟΣ
- Καλύτερα
- Πέρα
- Μεγάλος
- μεγαλύτερος
- Μαύρη
- με κλειστά μάτια
- Αποκλεισμός
- Μπλοκ
- και οι δύο
- Υποκατάστημα
- Διακοπή
- Αναπνοή
- φέρω
- ευρύτερη
- χτίζω
- Κτίριο
- τσαμπί
- βάρος
- επιχείρηση
- ανάπτυξη επιχείρησης
- αλλά
- by
- C + +
- κρύπτη
- που ονομάζεται
- CAN
- δεν μπορώ
- καπάκι
- ο οποίος
- κουβαλάω
- περιπτώσεις
- Αιτία
- Κέντρο
- Κέντρα
- Διευθύνων Σύμβουλος
- ορισμένες
- Αλλαγές
- τσιπ
- επιλογές
- τάξη
- ρολόι
- κωδικός
- κωδικοποιήθηκε
- συνδυασμός
- Ελάτε
- επικοινωνούν
- πλήρης
- Ολοκληρώθηκε το
- συγκρότημα
- περίπλοκο
- υπολογισμός
- Υπολογίστε
- ενδιαφερόμενος
- συνδεδεμένος
- Εξετάστε
- θεωρούνται
- σταθερός
- δόμηση
- κατανάλωση
- ΣΥΝΕΧΕΙΑ
- συνεχίζοντας
- έλεγχος
- θα μπορούσε να
- CPU
- δημιουργία
- δημιουργία
- κρίσιμης
- Crossed
- έθιμο
- κύκλος
- κύκλους
- ημερομηνία
- Κέντρο δεδομένων
- κέντρα δεδομένων
- σημεία δεδομένων
- ημέρα
- συμφωνία
- μοιρασιά
- απόφαση
- αποφάσεις
- αφιερωμένο
- βαθύς
- βαθύτερη
- ορίζεται
- καθορίζοντας
- οπωσδηποτε
- Ζήτηση
- πυκνότητα
- Σε συνάρτηση
- εξαρτάται
- αναπτυχθεί
- Υπηρεσίες
- σχέδια
- λεπτομερής
- Προσδιορίστε
- ανάπτυξη
- Ανάπτυξη
- συσκευή
- DID
- διαφορετικές
- δύσκολος
- ψηφιακό
- Διευθυντής
- Display
- διανομή
- do
- Όχι
- πράξη
- δολάρια
- γίνεται
- Μην
- κάτω
- οδηγείται
- Πτώση
- δυο
- δυναμικός
- κάθε
- Νωρίτερα
- Νωρίς
- ευκολότερη
- εύκολος
- άκρη
- αποτελεσματικά
- αποτελέσματα
- αποδοτικότητα
- αποτελεσματικός
- δίνει τη δυνατότητα
- ενεργοποίηση
- προσπάθεια
- ενέργεια
- Κατανάλωση Ενέργειας
- Μηχανική
- Μηχανικοί
- αρκετά
- εξασφαλίζω
- εξασφαλίζοντας
- εισήχθη
- Ολόκληρος
- περιβάλλοντα
- Ισοδύναμος
- σφάλμα
- ειδικά
- ουσιώδης
- δημιουργία
- εκτίμηση
- εκτιμήσεις
- κ.λπ.
- Αιθέρας (ΕΤΗ)
- αξιολόγηση
- Even
- Κάθε
- ακριβώς
- παράδειγμα
- εκτελέσει
- εκτέλεση
- υφιστάμενα
- επιπλέον
- Ευκολία
- αγρόκτημα
- γρηγορότερα
- Χαρακτηριστικά
- ανατροφοδότηση
- λίγοι
- πεδίο
- την καταπολέμηση της
- ταιριάζουν
- ροή
- Ροές
- εστιάζοντας
- Για
- Πρώτη γραμμή
- μορφή
- Εμπρός
- ιδρυτής
- Ιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος
- Δωρεάν
- Συχνότητα
- συχνά
- από
- πλήρως
- λειτουργία
- λειτουργικός
- λειτουργίες
- θεμελιώδης
- περαιτέρω
- κέρδη
- αποκλεισμένη
- Πύλες
- γενεά
- γενεών
- να πάρει
- Go
- πηγαίνει
- μετάβαση
- Χρυσή
- Group
- Μεγαλώνοντας
- μεγαλώνει
- είχε
- Ήμισυ
- Σκληρά
- υλικού
- σχεδιασμός υλικού
- Έχω
- που έχει
- βαριά
- βαριά ανύψωση
- βοήθεια
- ιεραρχία
- υψηλότερο
- υψηλά
- ολιστική
- Πως
- Ωστόσο
- HTTPS
- τεράστιος
- Κυνήγι
- i
- ιδανικό
- προσδιορίσει
- προσδιορισμό
- Idle
- if
- Επίπτωση
- εφαρμογή
- εκτέλεση
- εφαρμοστεί
- σημαντικό
- βελτίωση
- βελτιώσεις
- βελτιώνει
- βελτίωση
- in
- Αυξάνουν
- αυξημένη
- Αυξήσεις
- αύξηση
- όλο και περισσότερο
- απίστευτα
- βιομηχανία
- επηρεάζονται
- πληροφορίες
- Υποδομή
- νεωτερίζω
- αντί
- οδηγίες
- ολοκλήρωση
- Νοημοσύνη
- πρόθεση
- αλληλεπιδρούν
- αλληλεπιδρώντας
- διασυνδεδεμένα
- ενδιαφέρον
- ερμηνεία
- σε
- Εισάγει
- εμπλέκω
- IoT
- IP
- νησί
- απομονωμένος
- θέματα
- IT
- επαναλήψεις
- μόλις
- Ξέρω
- τοπίο
- large
- μεγαλύτερος
- μεγαλύτερη
- Επίθετο
- αργότερα
- Νόμος
- οδηγήσει
- ηγέτης
- που οδηγεί
- αριστερά
- μείον
- Επίπεδο
- επίπεδα
- Βιβλιοθήκη
- βρίσκεται
- ζωή
- Διάρκεια Ζωής
- ανύψωση
- Μου αρέσει
- Πιθανός
- γραμμή
- Μακριά
- πολύς καιρός
- πλέον
- ματιά
- κοίταξε
- κοιτάζοντας
- Παρτίδα
- Χαμηλός
- που
- μαγεία
- κυρίως
- διατηρήσουν
- διατηρεί
- κάνω
- ΚΑΝΕΙ
- Κατασκευή
- διαχείριση
- τρόπος
- Ταχύτητες
- χειροκίνητα
- πολοί
- Περιθώριο
- Μάρκετινγκ
- αγορές
- μαζική
- ώριμος
- ανώτατο όριο
- Ενδέχεται..
- εννοώ
- μέσα
- σήμαινε
- Μνήμη
- Μεθοδολογία
- μεταναστεύσουν
- μοντέλο
- μοντελοποίηση
- μοντέλα
- ενότητες
- περισσότερο
- πιο αποτελεσματικό
- πλέον
- μετακινήσετε
- κίνηση
- πολύ
- πολλαπλούς
- πολλαπλασιάζεται
- my
- Ανάγκη
- που απαιτούνται
- ανάγκες
- δίκτυο
- ποτέ
- Νέα
- νέο υλικό
- επόμενη
- Όχι.
- κόμβος
- κόμβων
- τίποτα
- τώρα
- αριθμός
- of
- off
- συχνά
- on
- ONE
- αυτά
- αποκλειστικά
- λειτουργούν
- λειτουργίας
- λειτουργία
- επιχειρήσεων
- λειτουργίες
- Ευκαιρίες
- βέλτιστη
- Βελτιστοποίηση
- βελτιστοποιημένη
- βελτιστοποίηση
- or
- τάξη
- παραγγελιών
- πρωτότυπο
- ΑΛΛΑ
- Άλλα
- δικός μας
- έξω
- επί
- φόρμες
- διανυκτέρευση
- συσκευασία
- μέρη
- Το παρελθόν
- μονοπάτι
- Κορυφή
- People
- εκτελέσει
- επίδοση
- ίσως
- προοπτική
- Φυσική
- Μέρος
- Μέρη
- πλατφόρμες
- Πλατφόρμες
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- σημεία
- δημοτικότητα
- δυνατός
- πιθανώς
- δύναμη
- Αναμενόμενος
- Predictor
- παρουσιάζονται
- πρόεδρος
- πρόληψη
- αρχές
- πιθανώς
- Πρόβλημα
- προβλήματα
- διαδικασια μας
- μεταποίηση
- Επεξεργαστής
- επεξεργαστές
- παράγει
- Προϊόν
- διαχείριση προϊόντων
- Προφίλ ⬇️
- Πρόγραμμα
- σχέδιο
- διακεκριμένος
- παρέχουν
- παρέχει
- σκοπός
- Δραστήριος
- βάζω
- ερώτηση
- Ερωτήσεις
- γρήγορα
- Τιμή
- αναλογία
- έτοιμος
- πραγματικός
- ρεαλιστικός
- Πραγματικότητα
- πραγματικά
- μείωση
- Μειωμένος
- μείωση
- εξευγενισμένα
- αντανακλούν
- μητρώα
- ενισχύσουν
- σχετίζεται με
- παραμένουν
- αναφέρουν
- απαιτούν
- απαιτείται
- Ανάλυση
- επιλυθεί
- με αποτέλεσμα
- δεξιά
- ληστεύω
- τρέξιμο
- τρέξιμο
- εμπορικός
- Πωλήσεις και μάρκετινγκ
- ίδιο
- Αποθήκευση
- οικονομία
- Οικονομίες
- λένε
- ρητό
- λέει
- σάρωση
- Επιστήμονας
- έκταση
- δείτε
- βλέποντας
- φαίνομαι
- δει
- ημιαγωγός
- στείλετε
- αίσθηση
- ξεχωριστό
- σειρά
- Shared
- θα πρέπει να
- δείχνουν
- Δείχνει
- σήματα
- Πυρίτιο
- Απλούς
- προσομοίωση
- ενιαίας
- μεγέθη
- επιβραδύνουν
- μικρότερος
- έξυπνος
- So
- λογισμικό
- ηλιακός
- λύση
- Λύσεις
- μερικοί
- ειδικεύομαι
- συγκεκριμένες
- κερδοσκοπικός
- Στάδιο
- πρότυπα
- Εκκίνηση
- Ξεκινήστε
- Μελών
- σταθμός
- στατιστικός
- παραμονή
- Βήμα
- Ακόμη
- προτείνω
- προμήθεια
- υποστήριξη
- σύστημα
- συστήματα
- τραπέζι
- ανυψωτήρ
- Πάρτε
- παίρνει
- Έργο
- εργασίες
- τεχνικές
- Τεχνολογίες
- Τεχνολογία
- πει
- όροι
- από
- ότι
- Η
- Το μπλοκ
- Το τοπίο
- τους
- Τους
- τότε
- Εκεί.
- εις τούτο
- θερμικός
- Αυτοί
- αυτοί
- πράγματα
- νομίζω
- αυτό
- εκείνοι
- τρία
- Μέσω
- ώρα
- φορές
- συγχρονισμός
- προς την
- μαζι
- εργαλεία
- κορυφή
- Σύνολο
- συναλλαγή
- Συναλλαγές
- καταπληκτικός
- Τάσεις
- προσπαθώ
- δύο
- τύπος
- υπό
- μοναδικώς
- μέχρι
- αναβάθμισης
- επάνω σε
- χρήση
- μεταχειρισμένος
- χρησιμοποιώντας
- αξιοποιώντας
- διάφορα
- Επαλήθευση
- επαληθεύει
- Εναντίον
- κατακόρυφος
- πολύ
- Vice President
- Τάση
- θέλω
- ήταν
- Τρόπος..
- τρόπους
- we
- ήταν
- Τι
- πότε
- Ποιό
- ενώ
- ολόκληρο
- θα
- με
- χωρίς
- Εργασία
- θα
- χρόνια
- ακόμη
- εσείς
- Σας
- zephyrnet
- μηδέν