Лаборатория эмуляции NVIDIA

Узнать о лаборатории эмуляции нам позволила небольшая заметка в блоге на сайте nvidia.com, выложенная ведущим инженером и директором Нарендой Кондой (Narenda Konda). Эта лаборатория спрятана внутри корпоративной штаб-квартиры NVIDIA и работает, как отлаженный механизм, предусматривающий согласованную работу команды инженеров и огромного количества специализированной техники. Каждый день и даже ночью в ней проводятся тесты, различные проверки и симуляции на новых процессорах технологий, о которых мы узнаем из новостей еще очень не скоро. Как отмечает Наренда Конда, сейчас эта лаборатория представляет собой самую большую в мире инсталляцию программно-аппаратной платформы Cadence Verification Computing Platform Systems.

Лаборатория эмуляции работы процессора необходима крупным компаниям­разработчикам по нескольким причинам. Аппаратные эмуляторы способны воссоздавать специфические условия работы таким образом, что инженеры могут тестировать не только производительность, но и элементы дизайна и архитектуры процессора. При этом тестирование и проверка процессора происходят после того, как процессор уже разработан, но еще до того, как он произведен на конвейере или в лаборатории. Безусловно, создавать каждый раз новый сэмпл чипа при нахождении очередной ошибки или модернизации не только долго, но и весьма затратно, поэтому эмуляторы и используются для таких целей. Соответственно при применении эмуляторов процесс тестирования и проверки элементов процессора ускоряется в несколько десятков раз. Однако необходимо отметить, что программные эмуляторы по сравнению с аппаратными решениями имеют большой недостаток — низкую производительность. К тому же программные эмуляторы поддерживают симуляцию не всей архитектуры, а только части того, чем располагает процессор. Когда аппаратный эмулятор подключается к компьютеру, происходит не что иное, как подключение обычной видеокарты с готовым процессором внутри. К примеру, от эмулятора отходит гигантский кабель с полноценной разводкой всех контактов процессора (рис. 1), что позволяет полностью эмулировать чип целиком и таким образом тестировать даже контактную группу.

 

Рисунок

Рис. 1. Кабель подключения

Конечно, далеко не все компании могут позволить себе установку подобного оборудования, так как оно не только очень сложно в установке и эксплуатации, но и стоит немало. Начиная с 1995 года компания NVIDIA, являясь одной из крупнейших на рынке производства графических процессоров и располагая серьезными финансовыми возможностями вкупе с большим штатом специалистов, активно инвестирует в аппаратные комплексы эмуляции миллионы долларов. К текущему моменту в лаборатории эмуляции находится оборудование мирового класса, что делает компанию лидером и позволяет ей удерживать пальму первенства в своей области.

Лаборатория представляет собой закрытое и засекреченное помещение площадью почти 600 м2, внутри которого расположены огромные стеллажи с различным оборудованием, а на стенах и на полу протянуты трубы и кабели. Многочисленные вентиляторы и системы охлаждения, создавая равномерный шум в помещении, активно охлаждают гигантские машины — эмуляторы. Сами же эмуляторы нового типа имеют стильные, гладкие корпуса и активное водяное охлаждение. У каждого эмулятора в лаборатории есть собственное кодовое обозначение в честь одной из больших рек (рис. 2-4).

 

Рисунок

Рис. 2. Эмулятор Tigris

Рисунок

Рис. 3. Эмулятор Indus

Рисунок

Рис. 4. Эмулятор Nile

Эмулятор с кодовым названием Tigris («Тигр»), выполненный в форме снежинки с 16 активными блоками, является самым большим в лаборатории, но уже не самым производительным. Он эмулирует процессоры с архитектурой Fermi, которые сейчас продаются в магазинах. Пальму первенства по производительности занял относительно новый (после 3,5-летнего проектирования) эмулятор Indus («Инд»), который выглядит, как небольшой микроавтобус. Данный эмулятор спроектирован для просчета, отладки и модификации наследника процессоров архитектуры Fermi — графического процессора нового поколения с архитектурой под кодовым названием Kepler. Отметим, что архитектура Kepler предполагает перевод производства процессоров на нормы более тонкого технологического процесса с реализацией различных технологий, призванных нивелировать ограничения, существующие в чипах нынешнего поколения. Увеличить производительность эмулятора и при этом уменьшить его размер позволила совместная работа инженеров Cadence и NVIDIA. На данный момент эмулятор Indus является самой большой инсталляцией платформы Palladium XP, чем гордится не только компания NVIDIA, но и производитель эмулятора — фирма Cadence. Кроме этих двух главных и самых активно используемых эмуляторов, в описываемой лаборатории установлено еще несколько уже устаревших, но не потерявших своей ценности эмуляторов — Rhine, Nile и несколько других. Поскольку аппаратный комплекс Cadence построен на базе блочной структуры, при необходимости инженеры лаборатории могут объединять производительность нескольких эмуляторов, соединяя их в одну большую сеть, как это происходит при объединении нескольких видеокарт в режиме SLI. Таким образом, даже старые эмуляторы прослужат еще долго, позволяя выполнять те или иные задачи при проектировании и отладке процессоров.

Каждый из эмуляторов подключается к компьютерам, которые используются для тестирования и имеют удаленный доступ из корпоративной сети. Таким образом, тестирование и отладка процессора может происходить удаленно из любой точки земного шара. К примеру, инженер может зайти и запустить необходимый тест в любое время 24 часа в сутки, даже находясь на удалении в несколько тысяч километров от самого эмулятора. Процесс тестирования процессора занимает продолжительное время и всегда начинается с самых простых тестов: например, может ли новый чип отрисовать красный треугольник (именно красный, а не зеленый или синий)? Процесс повторяется для всех элементов и вариантов использования процессора, включая создание драйверов и необходимого программного обеспечения. Только после многократного проведения тестов, когда все этапы проверки нового процессора были завершены, он отправляется на фабрику на Тайвань, где и производится, а затем отгружается производителям видеокарт. Нельзя не отметить, что процесс тестирования процессора нередко занимает столько же времени, сколько его проектирование, ведь компания стремится дать пользователям продукт, который бы работал на протяжении многих лет без сбоев. А начинается процесс тестирования всегда с одного простого, но очень важного вопроса о красном треугольнике…

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 06'2011

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует