Samalla kun Cadence juhlii analogiasuunnittelun Virtuoso-alustansa 25-vuotista taivalta, yhtiö on myös julkistanut seuraavan sukupolven alustan, joka lupaa keskimäärin 10-kertaisen parannuksen suorituskykyyn ja kapasiteettiin. Uudessa Virtuoso ADE:ssä (Analog Design Environment) on uusia teknologioita ja Virtuoso Layout Suitessa on parannuksia, joilla vastataan autoelektroniikan turvallisuuden, lääketieteen laitteiden ja esineiden internetiin kytkettävien laitteiden suunnittelun vaatimuksiin.
Tämä on hieno tilaisuus tarkastella, mitä kyvykkyyksiä Virtuoso-alustan ”sateenvarjon” alla on, miten suunnittelun haasteet ovat kehittyneet ja mitä on seuraavaksi tulossa.
Sähköisesti tietoinen suunnittelu
Cadencen kuuluisa suunnittelija David White johtaa tutkimusryhmää, joka työstää Virtuoso Lauout Suitea kohti ”sähköisesti tietoista suunnittelua” (Electrically Aware Design). Kyse on EDA-alan ensimmäisestä sähköisesti tiedostavasta työkalusta, jolla asiakaskohtaisia piirejä suunnitellaan. Vasta vähän aikaa sitten suunnittelijat tekivät piirikaavionsa, simuloivat, varmistivat että suunnittelu vastasi tavoitettaan ja sen jälkeen siirsivät suunnittelun sijoitteluun P&R-tiimille (place & route), joka viimeisteli fyysisen suunnitteluun. Koko tämä aikana suunnittelijat eivät tienneet työnsä sähköisiä vaikutuksia.
- Tähän liittyy paljon suunnittelun aukirepimistä ja uudelleen reitittämistä, White sanoo.
- Puhuimme asiakkaidemme kanssa, kun ryhdyimme suunnittelemaan työkaluamme ja he kertoivat kuluttavansa 25-30 prosenttia suunnitteluun kuluvasta ajasta käydäkseen läpi sijoittelumuutoksia, joilla korjataan parasiittisia ongelmia. Monien sijoittelukierrosten jälkeen useat törmäsivät skedulointirajoituksiin ja sen takia suunnittelusta täytyy tehdä ylikonservatiivinen näiden ongelmien ratkaisemiseksi. Tällöin valitaan tuottavuus ennen suorituskykyä, White sanoo.
Sähköisesti tietoisen Virtuoso Layout Suiten myötä sijoitteluinsinöörit ja -suunnittelijat saavat näkyviin fyysisen suunnitteluprosessin ja he voivat varmistaa, että suunnittelun vaatimuksiin ylletään koko sijoittelun alueella. Sijoittelua voidaan tarkistaa sitä mukaa kun sitä luodaan, sähkömagneettiset ongelmat voidaan tunnistaa ja korjata ja suunnittelu voidaan uudelleensimuloida tarvittaessa sen varmistamiseksi, että suunnittelu on sähköisesti tehty oikein. Vaikka työkalu toimii reaaliajassa, asiakkaat odottavat siltä tarkkuutta. Työkalun kvalifiointitulokset ovat tyypillisesti +/- 5 prosentin sisällä 95 prosentissa sopimusvalmistajan eli foundryn testikuvioita, mikä käytännössä vastaa tuotantovalmista suunnittelua.
Whiten tiimi jatkaa piirikaaviovetoisten ratkaisujen kehittämistä yhteisverifiointiin sijoittelussa, sekä entistä automatisoidumman ja sähköisesti toimivan reitityksen kehittämistä.
Visualointi ja analyysi
Iain Farquharson on vanhempi ohjelmistoarkkitehti Cadencella ja hän työskentelee Virtuoson visualointi- ja analyysityökalun parissa, joka tuottaa saannon optimoinnin staattista analyysidataa näytön digitaalisista signaaleista analogisiin ja RF-signaaleihin ja kaikkeen siltä väliltä. Nyt kolmanteen polven ehtineen aaltomuototyökalun alkuperäinen versio kirjoitettiin SKILL-kielellä, Farquharson muistelee. Suunnittelijat pitivät alkuperäisen työkalun joustavuudesta ja sen ajan simulaattoreille se oli riittävän nopea. Itse asiassa Farquharson muistaa, että yhteen aikaan Virtuoso-työkalu toimi myös Windowsilla!
Nyt suuren vaikutuksen aiheuttavat yksittäisten suunnittelujen suuret datamäärät. - Simulaattorista tulee teratavuja dataa, joka pitää analysoida ja näyttää järkevässä ajassa – minuuteissa ja sekunneissa tuntien sijaan. Olemme hyviä tämän datan tarkassa visualisoinnissa – työkalumme pystyy näyttämään miljardia datapistettä interaktiivisesti, Farquharson sanoo.
Whiten mukaan big data ja analytiikka ovat myös vaikuttaneet Virtuoson sijoittelutyökaluihin, kun työkalua on viety sähköisesti tietoiseen suuntaan. Hänen tiiminsä on hyödyntänyt koneoppimisen algoritmeja parantaakseen työkalun nopeutta ja tarkkuutta. - Datamme on hyvin nopeasti vaihtuvaa ja sitä tuottavat fyysiset elementit, jotka eivät ole luonteeltaan lineaarisia. Emme voi vain katsoa staattista dataa ja määritellä sen vaikutuksia. Asiakkaat hautautuvat dataan ja he tarvitsevat lähes reaaliaikaista analyysiä. Työkalumme kokoaa datan yhteen, poimii siitä relevantin informaation ja identifioi missä ja miten ongelma pitää korjata.
- Visualisointi on paras tapa esittää suuri määrä dataa. Sen takia Farquharsonin tiimi työ vaikutti koko Virtuoso-kehitysväen työhön, White jatkaa.
Mallinnus
Paul Foster toimii Virtuoso ADE -tiimin ohjelmistoarkkitehtina. Hän auttaa kehittämään erilaisia kyvykkyyksiä ympäristön sisällä, kuten integroitua suunnittelun karakterisointia ja mallinnusta, analogia/sekasignaalisuunnittelua ja mallin validointia sekä piirikaaviomallien generointia. Siinä missä suunnittelun karakterisointi ja mallinnu tuottavat siitä korkean tason abstraktion suurina lohkoina, piirikaaviomallien generaattori pilkkoo kaiken ”lego-pohjaiseksi” vuoksi, jossa on taajuusgeneraattori, tulojännitteen näytteistäjä, laskin ja jakaja, Foster sanoo. Kaikkea tätä hallitaan piirikaaviossa ja suunnittelijat voivat valita 200 rakennuspalikan kirjastosta, mitä piirikaavioon sijoitetaan ja sen jälkeen mallin rakentaminen onnistuu napin painalluksella Virtuoso ADE -työkalua käyttämällä.
Fosterin näkökulmasta yksi suurimpia asiakaskohtaisen suunnittelun haasteita on korkeamman abstraktiotason tarve. - Lisäksi näemme kasvavaa tarvetta suorituskyvyn nostolle ja jonkintasoisen sähköisen tarkkuuden säilyttämiselle.
Suunnittelijat penäävät myös lisää automaatiota, työkalupaketteja ja konfiguroitavia verifiointi-IP:tä. - Ei suunnittelija koskaan halua lähteä liikkeelle tyhjästä paperiarkista, Foster sanoo. - Liikumme enemmän kohti ylhäältä-alas (top-down) etenevää sekasignaalisuunnitteluvuota, ottaen vaatimukset ja abstrahoimalla ne simuloitavaksi määritykseksi toteuttaaksemme sen transistoritasolla, verifioidaksemme toteutuksen simuloitavaksi määritykseksi, jonka jälkeen siirrytään sijoitteluun ja saatetaan suunnittelu tuotantoon, Foster kuvaa.
Lisätietoja ja hauska video Virtuoso-tekniikan 25-vuotisjuhlasta löytyy täältä. Sivuilla voit myös jakaa oman Virtuoso-tarinasi ja sen myötä voit voittaa langattomat Beats solo2 -kuulokkeet.
Humanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.