Synaptics采用新思科技DSO.ai成功遷移至ARC HS58x3，芯片性能平均提升48%

作者：愛集微 2024-10-16

來源：新思科技 #新思科技# #Synaptics#

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在這個快節(jié)奏的數(shù)字化時代，速度、性能和上市時間都至關重要。對即時數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享的持續(xù)需求正在推動芯片設計不斷沖破創(chuàng)新極限。芯片開發(fā)者承受著巨大的壓力，需要在不犧牲能效的前提下提供高性能計算。在這樣的背景下，新思科技積極探索了AI驅動型電子設計自動化（EDA）如何突破現(xiàn)有的芯片設計和遷移流程，使其更加高效、更具成本效益。

在之前的文章中，我們曾探討AI如何幫助將數(shù)字設計遷移到更先進的工藝節(jié)點，從而減少或避免重新設計工作。但是，如何將仍然可行的現(xiàn)有設計遷移到功能更強大的新處理器上呢？面對這一挑戰(zhàn)，同樣的AI技術能否奏效？對此，Synaptics公司交出了滿意答卷。

Synaptics專注于開發(fā)DisplayLink技術，這可以輕松地將任何顯示器連接到任何支持USB或Wi-Fi的計算機上，并為一系列企業(yè)、家庭和嵌入式應用提供了通用解決方案，僅需連接顯示器便能提高工作效率。該公司新推出了一款通用片上顯示擴展塢DisplayLink DL-7400，可支持4K超高分辨率和和144 Hz刷新率，且一臺PC可同時向四臺顯示器輸出顯示內容。連接任何USB時，該擴展塢能夠同時支持2個8K、4個4K或1個5K/6K顯示，甚至適用于較舊的GPU，可以滿足所有IT需求，不僅具有2.5G以太網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)引擎，而且還配備帶有簽名的加密固件。

為了滿足高性能計算需求，Synaptics開發(fā)出了DL-7400，它運行在基于ARCv3指令集架構（ISA）的ARC HS58 32位處理器上。該處理器具有多達12個內核相干集群、16個硬件加速器、一致的高帶寬互連（800GB/s），且支持150多種DSP指令。不過，前幾代DL-7400對處理能力要求較低，運行在基于ARCv2 ISA的ARC HS38 32位處理器上。該處理器提供了單一操作、10級流水線以及雙核/四核實現(xiàn)。

針對ARC處理器遷移進行優(yōu)化

升級至ARC HS58為DL-7400在幾個關鍵方面帶來了顯著改進：

HS58的內存帶寬高2.5倍。
測得壓縮速度提升了超過1.25倍，而解壓縮速度則快了1.12倍。
對于存儲在內存中的大型數(shù)據(jù)陣列，處理器會進行密集計算，在執(zhí)行相同數(shù)量的指令時，性能提升了50%。
此外，芯片上的測試結果表明，HS58使性能平均提升了48%。

為了完成遷移，軟件和實施方面的一些挑戰(zhàn)必須得到解決。首先，軟件需要保持不變。開發(fā)獨特而復雜的軟件時已經(jīng)投入了大量的資金，所以必須要盡量減少更改。在實施方面，空間布局必須與HS38保持一致，包括物理面積、引腳數(shù)、位置和供電。I/O時序和時鐘延遲需要與現(xiàn)有SoC保持一致，同時還需要降低動態(tài)漏電功耗。為了充分發(fā)揮ARC HS58處理器的所有優(yōu)勢，避免進行全面重新設計，Synaptics轉而采用了新思科技QuickStart實施套件（QIK）、Fusion Compiler?和DSO.ai?。

新思科技QIK是一款綜合性解決方案，集成了出色的IP、庫、工具、方法、服務和支持。QIK誕生于IP設計、研發(fā)和方法論專家的密切合作之下，是專為實現(xiàn)新思科技IP而設計的，提供了符合設計質量目標的有效示例，包含帶有腳本的推薦流程（比如實現(xiàn)、ECO、簽核、形式化驗證、內核配置和約束等），整合了扁平或分層流程，并且易于根據(jù)項目特定需求進行定制。

新思科技DSO.ai會自主探索多個設計空間，從而優(yōu)化PPA指標，同時盡可能減少對目標應用的權衡考量。具體來說，該技術利用AI探索設計/技術解決方案空間，通過自動調整或微調設計輸入（例如設置、約束、工藝、流程、層次結構和庫），幫助開發(fā)者找到更優(yōu)PPA目標。

對于新設計，新思科技DSO.ai通過“冷啟動”來獲取上述輸入，從而識別那些最佳目標。不過，該解決方案會從初始設計優(yōu)化中不斷學習，并將所學知識應用于衍生設計，因此在找尋滿足目標規(guī)格的最佳優(yōu)化策略時，AI引擎不再“冷啟動”，而是“熱啟動”，此時所消耗的算力資源只有原來的1/5-1/10。該技術成功幫助開發(fā)者遷移到新的處理器。過程中，首先需將HS58配置與SoC中實現(xiàn)的原始HS38進行比較。然后，依次通過QIK流程和新思科技DSO.ai“熱啟動”來運行HS58設計，從而實現(xiàn)該處理器的最佳目標。