Май 2011 г.

«Сложность для минимального компонента расходов увеличился в размере примерно фактор два раза в год [T] здесь не стоит полагать, что она не останется практически неизменным по крайней мере 10 лет... Возможно недавно разработанный дизайн автоматизации процедур можно перевести из логики диаграммы к технологической реализации без каких-либо специальных инженерных.»

Гордон э.
MooreElectronics
, 19 апреля 1965 года

Аннотация

Электронный дизайн промышленности инструмент автоматизации (EDA) является крупным бизнесом, и коммерческие лицензии являются чрезвычайно дорогостоящими. Открытые стандарты изгнал много запатентованных технологий ЭПУ публично выпущен как свободный/libre open source программное обеспечение (F/убыток) и некоторые из них стали стандартами IEEE. Конкуренция отчасти дала путь к сотрудничеству и привела к этим стандартам. Путь развития важных инструментов EDA часто теперь использует F/потери практики, которые преодолеть сопротивление совместных инноваций между конкурирующими предприятиями. F/потеря технологии находятся в авангарде передовых системы на чипе (SoC) дизайн, не только потому, что они свободны, но и потому, что они являются ценными.

Первые коммерческие интегральные схемы (ICs), разработан вручную, помогли руководство пилотируемых космических полетов к Луне на Аполлон. В последние десятилетия, показали кремния ИС фирмы они ограничены только по их идеи, не ограниченные инвестиционные возможности, и SoC фирмы показали, они могут значительно сократить расходы при innovating на развитие крупнейших новых конструкций IC. Это передовые технологии доступны для стартапов из-за открытым исходным кодом. Это не только для мега корпораций.

Эта статья рассматривает историю ключевых достижений в ICs и EDA инструменты. Общая тема, представленные в этой статье для драйвера технологии является требование развивать самые передовые возможности микропроцессора. Сегодня низкой стоимости, высокой добавленной стоимости бизнес-модель может эффективно служить рынка для IC подсистем, лицензированные как интеллектуальная собственность (ИС кремния) в виде компилируемых исходного кода. В качестве альтернативы для больших SoC конструкции, инженерные бюджеты могут быть сдвинуты от покупки сравнительно небольшого числа высокой стоимостью ЭПУ инструмент лицензии, чтобы открыть источник ЭПУ технологий, которые могут быть запущены на массовых вычислений серверных ферм. Два бизнес-модели не теоретические, но реалистичные. Автор объясняет, как его компания (трещины Semiconductor) разработала коммерчески успешных криптографических кремния IP с использованием полностью открытым ЭПУ технологии и как другой компании (SiCortex) толкнул пределы IC дизайн и открытым исходным кодом EDA инструменты путем имитации и проверки массивно параллельных суперкомпьютеров.

Введение

В 1965 году Гордон е. Мур был директором Fairchild Semiconductor в R&D лаборатории и сделал его знаменитые наблюдения, как закавычено выше, что стал известен как «Закон Мура». В то время МПС были тесно связаны с ракетостроение (в переносном смысле и в буквальном смысле), и не были изобрели микропроцессоры. Фэрчайлд был занят поставляет первый коммерческий ICs для компьютера Руководство Apollo. Этот компьютер был использован на успешной Луны миссий, и это помогло вернуть домой Аполлон-13. Тысячи Фэрчайлд ICs, содержащие только ворота с тремя транзисторами каждый, были использованы для построения одной системы. Это займет больше, чем двадцать лет и миллиарды долларов, промышленных R&D для достижения Мур прогнозирования EDA инструменты, которые могли бы «перевести из логики диаграмм к технологической реализации без каких-либо специальной техники».

В 1968 году Роберт Нойс и Гордон Мур основал Intel, классический Силиконовой долине стартап, который в 1971 году подготовила первый микропроцессор (вверх) дизайн. Это первый микропроцессор содержал 2300 транзисторов. Intel uP транзистор рассчитывает вырос до 820 миллионов в 35 лет, 2,07 раз увеличиваются каждые два года. Закон Мура был придуман Carver Mead, профессор дизайна СБИС в Калифорнийском технологическом институте, со ссылкой на Мур прогноз темпов роста IC конструкций в его известную сейчас 1965 электроника статьи.

К середине 80-х годов, появилось более эффективную альтернативу для логики диаграмм: аппаратное программное обеспечение, как языки описания (HDL), модель параллельной цепи логики действия. ВВС США требуется полная логика функциональное описание цифрового IC. Это требование привело к открытой спецификации под названием VHDL. Технологии моделирования собственной логики способствовал росту коммерческой промышленности IC. Как бизнес-стратегии противодействия VHDL прирост доли на рынке доминирующим языком (Verilog) был позже выпущен к независимой организации, поэтому он может быть разработан в качестве открытой спецификации. По иронии судьбы VHDL и Verilog стали стандарты IEEE, управляемые одной организации, теперь называется анонсировано.

Собственной логики проектирования и моделирования проектов инструмент, на протяжении почти 50 лет оказывалась поддержка в рамках вертикально-интегрированных мега корпорации, и они, как и инструменты, процветало и завял. Несколько ЭПУ и IC стартапов процветало стать мега корпораций, но многие не удалось и тихо исчезла. IC компании (например, Intel), Телекоммуникации R&D labs (например, Белл-Северное исследование или БНР) и компьютерные гиганты (например, IBM и Digital Equipment Corporation или DEC), разработаны внутренние EDA инструменты для поддержки их собственных конструкций чип. Позже надежная ЭПУ промышленности формируется как инженеры левой крупных компаний, чтобы начать новые фирмы.

В следующем разделе мы обсудим появление из кремния IP бизнес-модели и как собственные средства дали некоторый путь F/потери инструментов. В последнем разделе мы покажем, что F/потери инструменты могут помочь кремния IP бизнес основатели во избежание разбавления их доли в компании и потере контроля до того, как идея превратилась в важное нововведение. Они могут также поддерживать экономический компромисс дорогих инструмента лицензий по сравнению с вычислительных ресурсов. Приведен пример каждого из них: F/потеря инструменты позволяет автору для разработки коммерчески успешных криптографических кремния IP и крайних пределов IC дизайн были оттеснены путем имитации и проверки массивно параллельных суперкомпьютеров.

Появление бизнес-модели кремния IP

В этом разделе развитие микропроцессора используется как общий элемент дизайна. Бизнес-модель кремния IP показано предшествует сначала вертикально организованной, изготовления полупроводников компании. Fabless компания Аутсорсинг изготовление IC и поэтому требуют значительно меньше инвестиционного капитала, но каждый тип бизнес по-прежнему предназначен все «доме». Проектные группы были большие и значительные финансовые ресурсы, необходимые венчурного капитала приподнят. В критический момент средства разработки позволило высокопродуктивных и гораздо меньше дизайн групп и концепция микропроцессора взял скачок вперед с введением ограниченной инструкции set compute (RISC) как ядро кремния ИС, которая получила лицензию без когда-либо было изготовлено. Это последовало введение Микросхемы программируемой логики, и наконец, средства разработки F/потери, которые позволяют кремния IP стартапов для разработки, тестирования и доставки рабочих IC конструкций с почти без капитальных вложений за их интеллектуальный вклад.

Задолго до того, как бизнес-модель кремния IP возникла для удовлетворения текущие потребности рынка, микропроцессоров были разработаны очень крупных высокотехнологичных предприятий. Эти компании были часто вертикально интегрированы по необходимости. Это привело к развитию внутренних ЭПУ технологий, которые предшествовал эквивалентные коммерческие предложения. Передовые технологии компании принадлежат свой собственный IC дизайн и производственные процессы, и его программы развития внутреннего инструмента были тесно связаны с этими процессами. Примеры включают IBM «Einstimer» инструмент для проверки, если чип сигналы соответствуют временные требования и БНР «Funsim» оборудования дизайн симулятор.

Бизнес-модель вертикально интегрированных «ориентированной на производство полупроводников» присоединился «fabless» semiconductor стартап, который был включен, наличие коммерческих инструментов EDA. Fabless компания - явно жизнеспособной в середине 90-х годов - может создать все логические функции, необходимые в приложения IC (ASIC), без необходимости производственного потенциала. ASIC дизайн затем могут быть изготовлены литейного производства полупроводников, под названием «fab». Но, IC конструкций выросли на Закон Мура. Это теперь довольно непрактично для одной компании создать все логические функции в чип, поэтому рынок IP кремния теперь поставляет значительное отношение функциональной логики к компании, которая интегрирует эти подсистемы на соц.

Классический IC микропроцессор, который был разработан и изготовлен одной компанией начали сталкиваться с конкуренцией в 90-е годы. ARM Ltd, которая началась как Acorn Computers и позже присоединились Apple и технологии СБИС, разработали бизнес-модель кремния IP путем введения небольшой, но набор мощных сокращение инструкций дизайн компьютера (RISC) иметь лицензию на другие компании, которые будут вставлять кремния IP в их IC дизайн. Встраиваемые RISC-процессоры используются практически во всех сегодняшних горячих продуктов, таких как смартфоны и планшеты. К 2008 году более чем 10 миллиардов ARM процессоры были лицензированы. Первоначальный успех руки как поставщик IP кремния микропроцессора рынке показали, что массовые промышленные ресурсы не требуются для бизнес-модели кремния IP. РУКА доказал, что небольшие проектные группы - даже один человек - может производить ценный процессор конструкции как кремний IP.

Окончательный доски в Силиконовой IP бизнес модели платформы является массивом программируемых ворот поля (FPGA). ПЛИС позволило Мура пророческий призыв к «дизайн автоматизации процедур [которые] могут перевести из логики диаграммы к технологической реализации без каких-либо специальных инженерных» для реализации. Два ведущих поставщиков FPGA, Xilinx и Альтера, предоставляют недорогие или бесплатные инструменты, чтобы автоматически преобразовать HDL исходный код конкретного устройства технологии, поместите его на предварительно изготовленных чип и подключать компоненты в минутах.

От собственных EDA инструменты для решения F/потери

Первоначально кремния IP поставщиков было мало выбора, чтобы приобрести дорогие лицензии инструмент ЭПУ где каждый симулятор может стоить, например, $25000. Эта потребность обычно заставили учредителей отказаться от капитала для финансирования своих инноваций. Теперь с инструментами F/потери для ЭПУ, инноваторы могут развивать свои передовые кремния IP, и с технологией FPGA, производитель IP кремния может позволить потенциальному клиенту оценить ИС в их собственной конструкции для очень низкой стоимости и риска.

Появление F/потерь набор инструментов EDA для интерфейса логики проектирования и проверки за интересный путь. В этом разделе описано требование в отношении технологии, которая позволит программное обеспечение и аппаратное обеспечение для моделируется и имитации. Две проблемы вынудили это движение, чтобы открыть источник EDA инструменты; один технический и другой бизнес, о, как конкуренты могут сотрудничать. В качестве вторичного эффекта открытые технологии позволили кремния низкой стоимости запуска IP как жизнеспособного бизнеса поставить реальные проекты и модели позволяют быстрее и более качественных решений. Эти технологии освободили бизнес-модели IP кремния от своей зависимости от весьма разбавляя венчурного капитала.

Техническая проблема должна быть решена можно суммировать следующий вопрос: Как сложный микропроцессор конструкций может выполнять программное обеспечение, учитывая, что взаимодействие между программным обеспечением и оборудованием должны хорошо понимать, до разработки в кремния? Эта концепция называется совместное моделирование. Конкурент проблема заключается в том, чтобы определить, как бизнес может выиграть если она разделяет ее передовые инновации инструмент ЭПУ со своим конкурентом.

В 90-е годы, необходимость совместного моделирования технологии ведущих декабря для разработки Verilator - обсудили ниже более подробно - исключительно для внутреннего использования DEC. DEC несчастье привело к другой судьбы, потому что Verilator теперь является ведущим инструментом F/потери для запуска IP кремния на микро бюджет. Спрос на еще более высокий уровень системы совместного моделирования и технологии моделирования привели к SystemC совместных усилий между ЕОА компаниями. Verilator и SystemC образуют «killer app» для кремния IP стартапов.

Экстремальные инженерные проблемы сталкиваются проекты развития передовых IC. Внутренние инновации часто является единственным вариантом для преодоления технического ограничения коммерческих инструментов EDA. Однако доступ к исходному коду, можно добавить функцию, или ошибка может быть исправлена непосредственно.

Микропроцессор IC обычно настолько сложен, что многие моделирования работы необходимы для проверки. Требования привели к возможностям, которые часто только могут быть разработаны внутренних ЭПУ инструмент развития групп тесно сотрудничает с дизайнерами процессора. Наиболее вертикально интегрированных компаний финансируются (и многие по-прежнему финансировать) внутреннего развития инструментов EDA и имел собственный дизайн потоков. Промышленности стандартизация рассматривается передовых компаний, часто неправильно, как шаг вниз в возможности. Процессор конструкции часто были гораздо более продвинутые, чем логические устройства, которые могут быть разработаны и изготовлены с коммерческим EDA инструменты, и они часто эти инструменты в прошлом переломный момент. Возможно внутренние инструменты Intel, IBM, DEC и БНР были драгоценности короны каждой корпорации. Но эта обычная практика внутреннего развития, также привело к расточительному дублированию и устойчивость к внешним идей и инноваций, которые были проигнорированы, потому что были «не изобрели здесь».

Сегодня многие компании выбирают сотрудничать с конкуренцией на развитие фундаментальных технологий путем поддержки инициатив F/потери ЭПУ. Однако, это не так в случае с декабря против Intel.

Intel в настоящее время доминирующей микропроцессорной IC компании, но многие компании наперебой для позиции, включая IBM, AMD и дек. Intel только стал доминирующим процессора поставщика после того, как он начал «Wintel» сотрудничество с корпорацией Майкрософт. DEC инноваций для процессора Alpha является хорошее тематическое исследование. Чтобы проверить Alpha, DEC разработал инструмент под названием Verilator, начиная с 1994 года. Требование было совместно моделировать C (программный код) и Verilog (код оборудования) вместе. Verilog был «verilated» на C для DEC Alpha до проекта и затем компилируется с помощью компилятора C. В 1998 году публично близится к концу долгосрочной перспективе, DEC выпустила исходный код для Verilator до того, как компания была продана Compaq. С 2001 года Verilator было поддержано Уилсон Снайдер.

Процессор дизайн теперь сложнее, чем когда-либо, и кремния IP не может быть разработан после написания подробных проектных спецификаций для программного и аппаратного обеспечения. Это занимает слишком много времени и правильных конструкций возникают от частых, коротких итераций циклов с использованием первых моделей и более детальные модули. Таким образом передовые ЭПУ компаний решили сотрудничать путем формирования открытой инициативы SystemC. Сотрудничая в спецификации языка SystemC и его последующего расширения, эти компании уверены, что стабильный рынок для их добавленной стоимостью совместного моделирования и моделирования дизайна будет существовать инструменты.

Кремния IP разработан с Verilator и SystemC

Его компания, трещины полупроводников, недавно лицензии на крупных европейских клиентов процессор криптографической безопасности открытого ключа RSA для ускорения банковской безопасности операций. Трещины полупроводниковых RSA процессор оптимально умножает числа, которые огромны: 1024-бит и больше. ИС была разработана в Verilog и был verilated в SystemC и затем был скомпилирован с G ++ для моделирования. SystemC тестовой среде создания случайных чисел, которые использовались в качестве основы для вызова внешней функции для предварительного вычисления константы системных и ожидаемые результаты, используя GNU bc, язык калькулятор произвольной точности. SystemC тест, то прочитайте ожидаемые результаты из файла, запрограммирован виртуальный процессор и выполняется моделирование RSA процессора verilated. Во время разработки когда результаты были неверными, bc скрипты были написаны для вычисления промежуточных результатов для сравнения значения, формируемые 32-разрядный умножитель, или в любой другой точке выбранного наблюдения в процессоре. Не существует коммерческих средств для такого рода «специализированная техника». И наконец для доставки клиенту, свободный синтез инструменты, предлагаемые Xilinx были использованы для преобразования мягкого IP ядро конкретной технологии формат, используемый клиентом.

Технологические инновации в методологии проектирования IC часто вызывает новые идеи для F/потери EDA инструменты, которые будут поддерживать следующее поколение IC конструкций. Уилсон Снайдер был членом команды разработан параллельный SiCortex суперкомпьютер 972-узел. 200 миллионов транзисторов SiCortex чип содержит 64-разрядные RISC-процессоров, представляет собой один «узел» в суперкомпьютере и был разработан с использованием же основные технологии, используемые трещины полупроводников. Команда SiCortex использовали все виды открытых технологий, с тем чтобы до четырехсот Linux вычислительных серверов для параллельного выполнения моделирования и сообщить, какие аспекты плана тестирования были охвачены. Эта новая технология открытым исходным кодом называется CovVise. CovVise это не просто одна технология, но на самом деле использует широкий спектр технологий F/потери обычно ссылаются как на LAMP (Linux операционной системы, веб-сервер Apache, базы данных MySQL и Perl/PHP скриптовый язык). Коммерческая лицензия Verilog симулятор имеет список цена около $25000, экономически, Verilator, SystemC и CovVise представляет собой привлекательное решение для крупных команд дизайн IC.

Заключение

На 46-й годовщины Гордон е. Мур семенные бумаги в электронной F/потери EDA инструменты позволяют описания логики быть технологически реализованы без каких-либо специальных инженерных Мур предсказал. Переднего плана проектирования кремния IP по-прежнему требует чрезвычайно специализированных инженерных проблем усилий, и обычно коммерческие инструменты не полностью решить проблемы, которые возникают. Инженеры на переднем крае технологического развития регулярно должны придумать новый дизайн и инструменты проверки, и F/потеря незаменимую роль в этих усилиях.

Всевозможные бизнес-модели восприимчивы к F/потери EDA инструменты. Из кремния IP стартапов с микро бюджеты крупных корпораций, как NXP (Philips Полупроводник) многие компании используют эти инструменты сегодня. Они экономят деньги с помощью F/потери, но они не используют их только потому, что они свободны от денежной стоимости. Они используют их, потому что они являются ценными. С декабря в SiCortex и трещины полупроводников открытым исходным кодом Verilator, в сочетании со стандартным SystemC IEEE и SystemPerl, предлагает убедительные для кремния IP стартапов.

Доля этой статьи:

Цитируете эту статью:

Оцените содержание: 
1 голосов были поданы, с средняя оценка 5 звезд