Re: [討論] GPU加速Transistor層的模擬器

看板Soft_Job作者expiate (彎曲屎殼郎)時間3年前 (2021/01/02 04:25)推噓6(6推 0噓 38→)

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我有把你下面推文的兩個連結看了以確定我盡量能理解你的目的。文中你提到transistor-level與邏輯閘層(gate-level)模擬，這兩個用詞在你的語境下所代表的意思有點模糊，我用我的理解以及上篇crossbar的觀點來定義一下： - transistor-level: 我認為你指的是電晶體電路，也就是layout或是spice 模擬用來跑電氣特性，像是增益，匹配或是SNR 裡面的基本元素就是半導體的材料物理模型(非我專長請專家補充) - gate-level: 邏輯閘電路，我這邊理解的話就會指cell-based design 裡面的電路表示會由boolean operator或是更複雜的像是 AOI (And-Or-Inverter)，基本上世界上的IC design house 的design flow主要都是走這條。 /*** 我假設你有unlimited resources，要多快有多快的CPU，GPU和memory ***/ 然後我只就數位電路作為我的目標，類比電路我是覺得更難就不深入了基本上transistor-level的模擬我覺得要行得通，必須半導體物理材料模型要準以及RC (resistance capacitance) model要準。也就是內部電氣特性與外部 routing的特性都要有準確的模型去計算才有可能實現。如果你只是對於前幾代製程的產品，我猜也許會有已經很成熟及準確的模型可以使用但我很懷疑是否有公開的資訊你可以拿到，因為基本上這都是foundry的know how。也許學校有資源可以讓你接觸，或是真的有很老亦或教學的的模型供你使用假設你有了，其實就是把transistor-level的電路用這些模型表示然後把彼此的輸入/輸出接好跑模擬即可。最後在針對電氣數值判斷0/1 這是我覺得最困難的部分，完成後就都是0/1世界了。 Gate-level的模擬跟對應的library有很深的相依性，也就是foundary所提供。而且所需的電氣特性都包含在每個cell裡的table，所以像是slack或是slew 都可以快速查表得知。而EDA公司提供的sign-off product就是保證他們的驗證結果跟foundry廠生產出來的晶片會是一樣的。這就間接的指出其實可以透過gate-level模擬來實現你的目標。然後這也是為什麼FPGA會作為驗證工具的原因。只要在FPGA功能驗證完成，剩下的就是跑flow然後tapeout，不用太擔心會不一樣。而且跟模擬比起來快太多了你可以試試用VCS或是NCVerilog跑個一百萬cycle就可以感覺為什麼唯快不破了通常IC design house在tapeout之前都可以估自己只能跑幾次模擬。也就是說bug或是timing issue如果不能在這幾次模擬中解決就等著被X吧以上是我覺得可以實現你目標的方法，如果真的能reverse回來的話。下面是我覺得為什麼GPU無法幫助太多的理由。就我所知，目前沒有EDA公司的產品裡有使用GPU做加速，也許有功能但可能賣不出去XD 大部分都還是仰賴CPU及memory作為計算的主力。這是因為GPU主要的計算典範是SIMD (Single Instruction Multiple Data)。拿現今最流行的深度學習做例子，訓練的步驟很明確feedforward，backpropagation 底下的計算主要都是矩陣運算，只是每次要做運算的data不一樣。回過頭看gate-level電路模擬，如果把電路看成神經網路不也可以用GPU加速？嗯其實GPU加速電路模擬真的是很容易想到，cuda已經出來十幾年了，所以我想肯定有人嘗試但是沒成功或是效果不如預期。這也是大家噴這麼凶的原因。不過我覺得大家太嚴苛了，難得有人正經問問題其實可以多點耐心分享所學的。所以問題就該是為什麼GPU不能像神經網路一樣很好地加速電路模擬？我個人思考的結果是：大部分的電路模擬不是線性的我的思路是把combinational logic電路當作是神經網路，而暫存器就是神經網路的layer。我能用矩陣來表示combinational logic嗎？我覺得光是處理gate個數與gate該在矩陣哪個位置我就覺得不好處理當然你可能有別的思路，可是本質上你還是會受限於GPU計算的本質：不擅長做複雜(heavy control dependency)的計算。這也是我覺的目前EDA公司還是以cpu為主要算力的原因。如果你有興趣，你可以試著朝high performance computing/parallel computing 做更深入的理解。最後，我只是拋磚引玉吸引炮火。大家不要為難原po，我其實很欣賞這樣願意花時間苦幹的人了所以歡迎大家來噴我吧！最好發戰文，大家一起學習！也期許原po日後有什麼進展歡迎分享給大家。 ※ 引述《erspicu (.)》之銘言： : 不想走冤枉路.... 雖然有找過資料 : 但找到的資料似乎是一些大學教授和硬體大廠的研界成果發表論文也有 : 感覺有很高的技術門檻門檻高就算了主要是怕結果實際上也沒如同想像中好 : 想問看看有沒有已經走過這條路了不知道通不通或是值不值得 : 模擬器最傳統的做法是cpu指令層的模擬這種模擬方式好實作 : 但正確度要拉高到一個水準就需要很高代價 : 尤其是cycle accurate的模擬問題 : 要100%正確就要層邏輯閘層去模擬運算結果 : 但邏輯閘層運算量遠大於指令模擬主要是因為邏輯閘層運算都是同時間平行的 : 這種特性很適合GPU 如果像是紅白機MOS 6502的話邏輯閘數大概有4千5百多 : 目前看到用一般cpu去計算邏輯閘模擬計算非常多秒才能算出一張frame : 用指令集模擬的方式每一秒可以算出好幾百張frame 差異非常巨大 : 不知道用gpu來模擬FPGA那種陣列先不提有沒有商用價值 : 效率能不能提升到實用價值不知道有沒有人公司剛好有做過這研究 : 之前移植專案做到一半想研究一下改用GPU平行處理來處理邏輯閘模擬 : 寫一寫還沒到改寫的部分還在JS PORTING到C#的階段就丟著 : 如過是死路就算了 : PS.我的理想是靠GPU模擬一張FPGA 拆晶片用放大鏡把內部邏輯描繪出來 : 然後燒到FPGA上有一些骨灰迷是有在做這事情 : 像這網站 http://www.visual6502.org : 但目前還沒看到靠GPU模擬FPGA 把電路燒進去的 : 現在還在移植 http://www.visual6502.org/JSSim/index.html 到C#版本 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 98.207.101.195 (美國) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Soft_Job/M.1609532709.A.E5C.html

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