如今，產(chǎn)品的智能化已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，很多的產(chǎn)品中都會(huì)加入SoC模塊，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，眾多的硬件模塊、固件和軟件之間的復(fù)雜交互已經(jīng)使實(shí)時(shí)的全生命周期監(jiān)測成為SoC設(shè)計(jì)人員不可或缺的工具，設(shè)計(jì)方法的改變也正在使整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測比以往任何時(shí)候都更有必要，靈活的軟件開發(fā)和特殊編程實(shí)踐本質(zhì)上都需要實(shí)際系統(tǒng)的高細(xì)節(jié)可見性。同時(shí)，隨著軟硬件的交互增加，系統(tǒng)硬件和軟件可能不會(huì)在傳統(tǒng)意義上來“構(gòu)建”，工程師需要清楚地了解其系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的行為。
近日，UltraSoC公司在其嵌入式監(jiān)測和分析基礎(chǔ)架構(gòu)中推出了新技術(shù)，支持高性能計(jì)算、存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員能夠從其產(chǎn)品中獲取最高級(jí)別的性能。作為一家提供半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（SIP）產(chǎn)品的公司，UltraSoC的產(chǎn)品支持設(shè)計(jì)人員在當(dāng)今消費(fèi)電子、計(jì)算和通信產(chǎn)品的核心部分為系統(tǒng)級(jí)芯片加入智能自分析功能。公司的嵌入式分析技術(shù)有助于解決當(dāng)今高科技行業(yè)所面臨的最緊迫的問題，包括網(wǎng)絡(luò)安全、功能安全和復(fù)雜性管理。近日，UltraSoC首席執(zhí)行官Rupert Baines就公司最新技術(shù)和現(xiàn)狀與媒體進(jìn)行了深入交流和探討。
縮短SoC設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵技術(shù)是什么？
隨著應(yīng)用場景的多樣性和復(fù)雜度快速增長，現(xiàn)狀的電子產(chǎn)品復(fù)雜而強(qiáng)大，單個(gè)智能手機(jī)擁有30年前超級(jí)計(jì)算機(jī)的處理能力，一個(gè)簡單的互聯(lián)網(wǎng)搜索查詢將觸及2000個(gè)完全成熟的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。客戶對(duì)于半導(dǎo)體芯片的集成度和運(yùn)算量也在與日俱增，傳統(tǒng)的SoC開發(fā)方法學(xué)已經(jīng)無法跟上不斷增加的系統(tǒng)復(fù)雜性，從而造成了生產(chǎn)力差距。UltraSoC 的智能分析技術(shù)彌合了這一差距，為開發(fā)團(tuán)隊(duì)提供了切實(shí)可行的見解，來縮短整個(gè)開發(fā)周期、加速調(diào)試、降低風(fēng)險(xiǎn)和成本以確保及時(shí)上市。“通過使用 UltraSoC 的技術(shù)，SoC 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可使其利潤率翻倍，并將開發(fā)成本降低四分之一。”UltraSoC公司首席執(zhí)行官Rupert Baines對(duì)編輯說道。
據(jù)UltraSoC公司首席執(zhí)行官Rupert Baines介紹，由于UltraSoC的分析和監(jiān)測技術(shù)被直接嵌入到芯片的硬件中，因此與使用其他技術(shù)相比，它能夠捕獲SoC中更快發(fā)生的事件（通常在納秒級(jí)的范圍內(nèi)）。訪問這種周期精確的追蹤信息意味著致力于深度嵌入式應(yīng)用的客戶將能夠準(zhǔn)確地查看他們的代碼執(zhí)行的周期數(shù)，是否存在停頓和依賴關(guān)系，以及它們持續(xù)了多長時(shí)間。掌握了這些信息，這些性能關(guān)鍵型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)計(jì)并獲得最大的效率收益。擠出最多可用的每一點(diǎn)性能正變得越來越重要，在每個(gè)周期都有價(jià)值的世界中，UltraSoC正在力助推進(jìn)更快的數(shù)據(jù)訪問、更好的計(jì)算性能和最佳效率。
通過增加周期精確的追蹤功能，可使利用UltraSoC嵌入式分析技術(shù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用開發(fā)人員不僅能夠查看器件內(nèi)部發(fā)生的情況，而且更為關(guān)鍵的是可以看到發(fā)生某些情況的時(shí)間。UltraSoC公司首席執(zhí)行官Rupert Baines繼續(xù)說道，“UltraSoC的嵌入式分析產(chǎn)品專為需要了解重要性的任何人而設(shè)計(jì)，我們的硅IP和軟件提供了對(duì)任何電子系統(tǒng)中硬件和軟件操作的密切可見性和分析。”
對(duì)于電子產(chǎn)品而言，時(shí)間就是產(chǎn)品的生命，開發(fā)者希望用最前沿的技術(shù)去縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，UltraSoC最新的周期精確追蹤技術(shù)可用于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，節(jié)省開發(fā)時(shí)間。UltraSoC公司首席執(zhí)行官Rupert Baines提到，憑借嵌入芯片中的 UltraSoC 智能分析技術(shù)，工程師可通過監(jiān)測和分析整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際行為，來采取措施去降低系統(tǒng)功耗、提高性能、防止惡意入侵和確保產(chǎn)品安全。客戶在系統(tǒng)級(jí)芯片開發(fā)周期中使用UltraSoC的技術(shù)，可以讓產(chǎn)品在上市時(shí)間和成本方面獲得極大的優(yōu)勢(shì)。UltraSoC的產(chǎn)品已經(jīng)被眾多全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商采用，同時(shí)被授權(quán)的廠商已經(jīng)在40nm、28nm、16nm和7nm等工藝節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了器件的成功流片。
降低開發(fā)者針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)和AI應(yīng)用的開發(fā)負(fù)擔(dān)
UltraSoC的系統(tǒng)級(jí)監(jiān)測和分析功能從芯片的內(nèi)核處理組件擴(kuò)展到了系統(tǒng)的所有部分——可能包括數(shù)千個(gè)IP模塊以及子系統(tǒng)、總線、互連線路和軟件。UltraSoC架構(gòu)中的新功能支持芯片設(shè)計(jì)人員在同一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)中部署數(shù)萬個(gè)監(jiān)測和分析模塊。通過提供集成的、一致的系統(tǒng)行為分析，UltraSoC顯著降低了下一代機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能應(yīng)用的開發(fā)負(fù)擔(dān)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)諸如基于硬件的安全防護(hù)和功能安全等創(chuàng)新產(chǎn)品功能。
UltraSoC首席執(zhí)行官Rupert Baines表示，就應(yīng)對(duì)多個(gè)異構(gòu)處理器、標(biāo)準(zhǔn)和專有的總線結(jié)構(gòu)甚至定制邏輯電路的能力而言，我們的解決方案在市場上是獨(dú)一無二的。這次我們的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)大幅度擴(kuò)展使我們更加領(lǐng)先于傳統(tǒng)解決方案——無論是在調(diào)試和開發(fā)領(lǐng)域，還是支持我們的客戶去集成全生命周期監(jiān)測功能，以確保實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)、功能安全和實(shí)際性能的優(yōu)化。
UltraSoC架構(gòu)的擴(kuò)展包含高效的無限監(jiān)測功能，可幫助開發(fā)人員解決系統(tǒng)復(fù)雜性問題，這是當(dāng)今電子行業(yè)面臨的最緊迫的問題之一。除了現(xiàn)代SoC的龐大規(guī)模之外，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法通常具有內(nèi)在的不確定性：因?yàn)樗鼈兺ㄟ^“學(xué)習(xí)”來設(shè)計(jì)自己解決問題的方法，而系統(tǒng)的原型設(shè)計(jì)師不可能預(yù)測到在最終應(yīng)用中它們將如何表現(xiàn)。因此，對(duì)芯片行為的全生命周期監(jiān)測是獲得芯片內(nèi)部運(yùn)行及更廣泛系統(tǒng)真實(shí)情況的唯一方法。
周期精確追蹤技術(shù)可用于RISC－V處理器追蹤解決方案
在實(shí)時(shí)和性能關(guān)鍵型應(yīng)用中，周期精確追蹤正變得越來越重要，工程師需要將其硬件和軟件代碼的運(yùn)行優(yōu)化到單時(shí)鐘周期的水平，即被CPU、GPU、DSP或加速器所識(shí)別的最小時(shí)間單位。周期精確追蹤技術(shù)最初將作為UltraSoC用于RISC－V處理器追蹤解決方案的一部分提供，RISC－V是一個(gè)快速增長的開源處理器項(xiàng)目。
據(jù)OFweek電子工程網(wǎng)編輯了解，新的周期精確追蹤功能建立于UltraSoC在RISC－V開發(fā)和調(diào)試方面的領(lǐng)先性基礎(chǔ)之上。在2018年初，UltraSoC宣布推出業(yè)界第一款也是唯一一款專為RISC－V設(shè)計(jì)的商用追蹤編碼器IP，提供了一種實(shí)時(shí)監(jiān)控CPU程序執(zhí)行的機(jī)制。它對(duì)指令執(zhí)行和數(shù)據(jù)內(nèi)存訪問進(jìn)行編碼，并輸出一種高度壓縮的追蹤格式。 外部軟件可以隨后獲取此數(shù)據(jù)并使用它來重建程序執(zhí)行流程。
處理器追蹤是系統(tǒng)開發(fā)人員的一個(gè)關(guān)鍵需求，因?yàn)樗С衷敿?xì)地查看程序的運(yùn)行，逐條指令的周期精確追蹤允許您查看程序是在何時(shí)被執(zhí)行的。據(jù)悉，UltraSoC的RISC－V追蹤編碼器是為符合RISC－V標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，同時(shí)提供許多強(qiáng)大的功能，如數(shù)據(jù)和指令追蹤、一系列計(jì)數(shù)器和定時(shí)器以及快速分析描繪工具，使其與實(shí)現(xiàn)基線RISC－V標(biāo)準(zhǔn)要求的開源代替產(chǎn)品明顯不同。由于與其他內(nèi)核的軟件、外圍設(shè)備、實(shí)時(shí)事件、不成熟集成或上述所有因素的某種組合形成交互，軟件的運(yùn)行并不總是如預(yù)期的那樣或在預(yù)期時(shí)候的那樣運(yùn)行；結(jié)果是實(shí)時(shí)行為受到了影響。
目前，已經(jīng)有眾多業(yè)內(nèi)知名的RISC－V處理器采用了UltraSoC的最新技術(shù)。UltraSoC公司首席執(zhí)行官Rupert Baines表示，UltraSoC的RISC－V Trace Encoder追蹤編碼器支持32位和64位RISC－V設(shè)計(jì)，該IP塊可與UltraSoC產(chǎn)品組合的其他部分順利集成，支持開放式和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，以將自分析功能置于SoC的核心。晶心科技利用UltraSoC包括業(yè)界唯一商用RISC－V處理器追蹤解決方案，來實(shí)現(xiàn)其復(fù)雜應(yīng)用嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)加速和調(diào)試增強(qiáng)，這些應(yīng)用包括人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、網(wǎng)絡(luò)控制器和存儲(chǔ)等。