【導(dǎo)讀】對FPGA工程師而言，耗費數(shù)月精力做出的設(shè)計卻無法滿足時序要求，這是一件令人相當(dāng)郁悶的事情。統(tǒng)設(shè)計流程，受限于工程師的經(jīng)驗，因為修改時很可能會引入新的Bug，或者在解決了一條關(guān)鍵路徑的時序問題時，影響到另外一條關(guān)鍵路徑等等，因此并不高效。
對FPGA工程師而言，耗費數(shù)月精力做出的設(shè)計卻無法滿足時序要求，這是一件令人相當(dāng)郁悶的事情。一般來說，解決時序問題的方式無非是修改設(shè)計源代碼，并手動進行優(yōu)化。這樣的傳統(tǒng)設(shè)計流程，受限于工程師的經(jīng)驗，因為修改時很可能會引入新的Bug，或者在解決了一條關(guān)鍵路徑的時序問題時，影響到另外一條關(guān)鍵路徑等等，因此并不高效，甚至是徒勞無益的。對于已有的優(yōu)秀設(shè)計實現(xiàn)，并沒有相應(yīng)機制確保這些經(jīng)驗?zāi)軌驊?yīng)用到下一次設(shè)計中，這對公司來說是個極大的浪費。
Plunify 工程師對FPGA設(shè)計流程的諸多挑戰(zhàn)感同身受，基于多年的行業(yè)經(jīng)驗開發(fā)了FPGA設(shè)計優(yōu)化專家－－－InTime。InTime結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能，使得工程師可以調(diào)動海量服務(wù)器級別的資源來改善設(shè)計，而不僅是傳統(tǒng)的計算能力有限的單一計算機。這極大地增強了每個工程師的設(shè)計實現(xiàn)和解決問題的能力，使其能夠關(guān)注于設(shè)計大局，而不是止步于代碼修改。憑借“InTime”這一開創(chuàng)性軟件，Plunify公司也順利成為了Altera全球合作伙伴中的一員。
那么InTime到底是一款怎樣的設(shè)計軟件呢？據(jù)張偉雄介紹，InTime其實是一個針對FPGA綜合與布局布線問題的專家軟件，它的獨特價值在于，可以自動尋找不同的工具參數(shù)設(shè)置組合，搜索最優(yōu)解決方案，在無需修改RTL代碼的前提下，即可滿足時序要求。
InTime：為FPGA時序設(shè)計量身打造的優(yōu)化軟件
隨著大型器件的普及和設(shè)計功能復(fù)雜度的變化，滿足時序要求變得更加困難，這不僅延長了產(chǎn)品上市周期、也增加了開發(fā)成本，包括人力資源成本。 Plunify公司的聯(lián)合創(chuàng)始人張偉雄先生指出：“Altera認可我們的產(chǎn)品也是基于這個考慮：能夠幫助客戶更快、更好的地完成設(shè)計。例如在設(shè)計收尾階段，用戶會面臨來自項目進度的巨大壓力。而InTime自身的優(yōu)勢使其能助用戶一臂之力。”
張偉雄表示，InTime內(nèi)置了很高的智能，它會從宏觀的角度來檢查設(shè)計，并理解設(shè)計結(jié)果、FPGA器件和工具參數(shù)之間的互相關(guān)系，而不僅僅局限于設(shè)計的關(guān)鍵路徑。首先，InTime會理解設(shè)計特點，例如設(shè)計類型，然后采用正確的FPGA工具設(shè)置組合，這些組合也稱為“ 策略” ， 是InTime 融合了機器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析算法而生成的。策略能協(xié)助設(shè)計師解決問題，讓項目實現(xiàn)最好的結(jié)果。
張偉雄進一步指出，InTime安裝快速、使用方便。“InTime支持業(yè)界通用的LSF（負載共享系統(tǒng)）、SGE（Sun Grid 引擎）等。此外，大型工作站互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通常十分繁忙，需要一個機制來確保任何一個程序的運行不會占用過多的資源。作為InTime主程序的助手，InTime Agent插件能幫助實現(xiàn)這一目標。Agent負責(zé)協(xié)調(diào)服務(wù)器計算資源，分配作業(yè)并監(jiān)測運行情況，定時上報各工人服務(wù)器工作狀態(tài)供主服務(wù)器決策。比如若主服務(wù)器發(fā)現(xiàn)某個工人服務(wù)器CPU利用率較高，便不再繼續(xù)分配新作業(yè)。”
業(yè)界首次把大數(shù)據(jù)分析和人工智能結(jié)合應(yīng)用到芯片設(shè)計領(lǐng)域
張偉雄強調(diào)，InTime之所以能夠做到根據(jù)項目特點推薦最佳的工具參數(shù)組合，除了利用機器學(xué)習(xí)的功能外，大數(shù)據(jù)分析同樣起到了至關(guān)重要的作用。這也是業(yè)界首次將大數(shù)據(jù)分析和人工智能結(jié)合應(yīng)用到芯片設(shè)計領(lǐng)域的案例。采用大數(shù)據(jù)分析的優(yōu)點在于，項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越多，InTime越能從中找出有利于設(shè)計的策略。目前，InTime 的數(shù)據(jù)庫已累積了超過4萬個小時的測試經(jīng)驗。利用從不同的設(shè)計學(xué)到的經(jīng)驗，InTime不只能推薦最優(yōu)越的策略，還會從新的編譯結(jié)果學(xué)習(xí)，不斷地自我改良。InTime 不像“掃種子”，它產(chǎn)生的結(jié)果并不是隨機的或不相關(guān)。InTime會自動整理不同的結(jié)果，然后分析為一體。 這就是說下次的編譯作業(yè)，InTime會推薦適當(dāng)?shù)膮?shù)組合，基于之前的結(jié)果分析。
“另外，InTime可以在多種IT環(huán)境下靈活布署。根據(jù)用戶計算資源的不同，布署類型包括：1、Linux工作站 ；2、本地PC機 ；3、Linux工作站 ＋本地PC機等三類情況。這使得用戶能夠充分利用現(xiàn)有的計算資源來改善設(shè)計，避免額外的投入。”張偉雄補充道。
優(yōu)化設(shè)計的最高頻率
作為設(shè)計出身的創(chuàng)始人，張偉雄先生對于工程師朋友的需求可以說得上是了若指掌。他指出，F(xiàn)PGA 工程師期待能利用現(xiàn)有的器件，提高設(shè)計頻率，以達到更為卓越的時序特性。對此，InTime依靠機器計算能力彌補人為經(jīng)驗的不足。設(shè)計者可以在已達到時序要求的工程上手動調(diào)高設(shè)計頻率，InTime會嘗試不同的編譯策略組合，尤其是那些與設(shè)計頻率關(guān)系密切的編譯選項，諸如流水線優(yōu)化等，根據(jù)海量的編譯結(jié)果分析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫知識，不斷優(yōu)化組合，直到達到設(shè)定的時序目標。相比于修改代碼，更換更高等級的器件等方式，高效而且極大降低解決問題的的復(fù)雜度。
