0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

从30天到17小时,如何让HSPICE仿真效率提升42倍?

ZYNQ 来源:ZYNQ 2023-07-05 10:18 次阅读

作为最早的电子设计自动化软件,我们的EDA云实证系列从SPICE开始,再合适不过。

在它出现之前,人们分析电路,用的是纸笔或者搭电路板。随着电路规模增大,手工明显跟不上。

于是,1971年,SPICE诞生了。全称“Simulation Program with Integrates Circuit Emphasis"。

H-SPICE是随着产业环境及电路英国威廉希尔公司网站 的发展与升级,以“SPICE2”为基础加以改进而成的商业软件产品,现在属于Synopsys。

既然有了新的计算机辅助工具,那问题就来了:

怎么才能跑得更快一点?

怎么才能运行更大规模的集成电路

第一个答案是算法改进。这属于数学领域,很难。

第二个答案是摩尔定律。从上世纪70年代初到如今,SPICE从只能仿真十几个元器件到今天可以仿真上千万个元器件的电路。但已经几十年没有太大的变化了。

第三个答案是计算架构升级,从单核到多核,单线程到多线程。

第四个答案是Cloud HPC云端高性能计算。谈概念过于抽象,我们今天拿实证说话。

实证背景信息

用户需求

作为一家纯IC设计公司,C社成立已超过十年。

公司在本地部署了由十多台机器组成的计算集群,但目前面临的最大问题依然是算力不足。特别是面对每年十次左右的算力高峰期时,基本上没有太好的办法。

对云的认知

C社相关负责人表示:算力不足是目前IC设计行业普遍面临的问题。对于EDA上云,公司之前没有尝试过,对云模式和架构也并不了解,在数据安全性方面也存在一定的顾虑。

不过该负责人对于EDA上云早有耳闻,也颇感兴趣,愿意进行一定的尝试。毕竟上云若真的能够加快运算速度,就意味着可以更早展开研究,从而提升项目的整体进度。

实证目标

1、HSPICE任务能否在云端运行?

2、云端资源是否能适配HSPICE任务需求?

3、fastone平台能否有效解决目前业务问题?

4、相比传统手动模式,云端计算集群的自动化部署,有哪些好处?

实证参数

平台:

fastone企业版产品

应用:

HSPICE

适用场景:

仿真模拟电路、混合信号电路、精确数字电路、建立SoC的时序及功耗单元库、分析系统级的信号完整性等

威廉希尔官方网站 架构图:

用户登录VDI,使用fastone算力运营平台根据实际计算需求自动创建、销毁集群,完成计算任务。

09a78280-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.png

License配置:

EDA License Server设置在本地。

步骤一:硬件选择

选择适合HSPICE应用的配置

云端可以选择的机型有几百种,配置、价格差异极大。

我们首先需要挑选出既能满足HSPICE应用需求,又具备性价比的机型。

已知用户的本地硬件配置:

Xeon(R) Gold 6244 CPU @ 3.60GHz,512GB Memory

本地配置不仅主频高,内存也相当大。

我们推荐的云端硬件配置:

96 vCPU, 3.6GHz, 2nd Gen Intel Xeon Platinum 8275CL, 192 GiB Memory

09d3069e-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

推荐理由:

1、该应用对CPU主频要求较高,但内存要求并不大;

2、我们选择了计算优化型云端实例,即具备高性价比的高主频机器。

C社的本地硬件在HSPICE以外,还需处理一些需要大内存的后端任务,所以需要在配置上兼顾各种资源需求,在当前项目不可避免会造成一定的资源浪费。

步骤二:云端部署

手动模式 VS 自动部署

我们先看手动模式:

第一步:不管你需要用哪朵云,你都得先熟悉那家云的操作界面,掌握正确的使用方法;

第二步:构建大规模算力集群:

配置计算节点,存储节点,VPC,安全组等等

安装应用,把HSPICE安装在集群环境

配置集群调度器,比如slurm

第三步:上传任务数据,开启计算;

第四步:任务完成后及时下载结果并关机。

不要笑,这一点很重要。我们在切换七种视角,我们给各位CXO大佬算算上云这笔账有讲到原因。

此外,还有一个需要考虑的点,时间。

第一步,需要多少时间说不好;

第二步,大概需要专业IT人员平均3-5天;

第三步/第四步,如果数据量较大,需要考虑断点续传和自动重传;

第四步,任务完成时间很可能难以预测。

即使是可测的,我们可以想象一个场景——有个任务预计在凌晨跑完,用户此时有两个选择:

1、调一个闹钟,半夜起来关机——有人遭罪;

2、睡到自然醒,次日上班关机——成本浪费。

09fb9398-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

在手动模式下,通常都是先构建一个固定规模的集群,然后提交任务,全部任务结束后,关闭集群。

想一下一个几千core的集群拉起来之后,第二、三、四步手动配置的时间里,所有机器一直都是开启状态,也就是说,烧钱中。

再看看我们的自动化部署:

第一步,不需要;

第二步,只需要点击几个按钮,5-10分钟即可开启集群;

第三步,我们有Auto-Scale功能,自动开关机。

另外,我们还自带资源的管理和监控功能。

fastone的Auto-Scale功能可以自动监控用户提交的任务数量和资源的需求,动态按需地开启所需算力资源,在提升效率的同时有效降低成本。

所有操作都是自动化完成,无需用户干预;

在实际开机过程中,可能遇到云在某个可用区资源不足的情况,fastone会自动尝试从别的区域开启资源;

如果需要的资源确实不够,又急需算力完成任务,用户还可以从fastone界面选择配置接近的实例类型来补充。

0a181f2c-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.png

跨区域,跨机型使用,在本次实证场景没有用到。

我们还可以根据GPU的需求来实现自动伸缩,下次单独聊。

实证场景一:云端验证

本地40核 VS 云端40核 VS云端80核

结论:

1、当计算资源与任务拆分方式均为5*8核时,本地和云端的计算周期基本一致;

2、在云端将任务拆分为10*4核后,比5*8核的拆分方式计算周期减少三分之一;

3、当任务拆分方式不变,计算资源从40核增加到80核,计算周期减半;

4、当计算资源翻倍,且任务拆分方式从5*8核变更为10*4核后,计算周期减少三分之二;

5、fastone自动化部署可大幅节省用户的时间和人力成本。

0a3677ba-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

实证过程:

1、本地使用40核计算资源,拆分为5*8核,运行编号为1的HSPICE任务,耗时42小时;

2、云端调度40核计算资源,拆分为5*8核,运行编号为1的HSPICE任务,耗时42小时;

3、云端调度40核计算资源,拆分为10*4核,运行编号为1的HSPICE任务,耗时28小时;

4、云端调度80核计算资源,拆分为10*8核,运行编号为1的HSPICE任务,耗时21小时;

5、云端调度80核计算资源,拆分为20*4核,运行编号为1的HSPICE任务,耗时14小时。

实证场景二:大规模业务验证

超大规模计算任务

结论:

1、增加计算资源并优化任务拆分方式后,云端调度1920核计算资源,将一组超大规模计算任务(共计24个HSPICE任务)的计算周期从原有的30天缩短至17小时即可完成,云端最优计算周期与本地计算周期相比,效率提升42倍;

2、由fastone平台自研的Auto-Scale功能,使平台可根据HSPICE任务状态在云端自动化构建计算集群,并根据实际需求自动伸缩,计算完成后自动销毁,在提升效率的同时有效降低成本;

3、随着计算周期的缩短,设备断电、应用崩溃等风险也相应降低,作业中断的风险也大大降低。在本实例中未发生作业中断。

0a4e93fe-1ac9-11ee-962d-dac502259ad0.jpg

实证过程:

1、本地使用40核计算资源,拆分为5*8核,运行编号从0到23共计24个HSPICE任务,耗时约30天;

2、云端调度1920核计算资源,拆分为24组,每组为20*4核,运行编号从0到23共计24个HSPICE任务,耗时17个小时。

实证小结

我们回顾一下实证目标:

1、HSPICE任务在云端能高效运行;

2、异构的云端资源能更好适配HSPICE任务需求,避免资源浪费;

3、fastone平台有效解决了算力不足问题,效率提升42倍;

4、相比手动模式,fastone平台自研的Auto-Scale功能,既能有效提升部署效率,降低部署门槛,又能大大缩短整个计算周期资源占用率,节约成本。

至于本次实证场景没用到的跨区域,跨机型使用,还有根据GPU的需求来实现自动伸缩,我们下次再聊。

本次半导体行业Cloud HPC实证系列Vol.1就到这里了。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • eda
    eda
    +关注

    关注

    71

    文章

    2755

    浏览量

    173212
  • hspice
    +关注

    关注

    6

    文章

    29

    浏览量

    24268
  • 自动化软件
    +关注

    关注

    0

    文章

    20

    浏览量

    6015

原文标题:从30天到17小时,如何让HSPICE仿真效率提升42倍?

文章出处:【微信号:ZYNQ,微信公众号:ZYNQ】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    [求助][求助]如何将orcad的电路原理图导入hspice中进行仿真

    的原理图所对应的网表导入hspice中进行仿真。谢谢! [此贴子已经被作者于2008-10-17 16:06:38编辑过]
    发表于 10-17 16:04

    Hspice语法手册 pdf版

    Hspice语法手册 pdf版一、HSPICE基础知识
    发表于 09-28 12:36

    15 年代码经验,总结出提升 10 效率的三件事!

    【译者注】本文作者 Matt Watson 已经写了超过 15 年的代码,也由此总结出了提升 10 效率的三件事。Matt 表示,一个 10
    发表于 10-14 17:35

    CMSIS-NN神经网络内核可以微控制器效率提升5是真的吗?

    全新CMSIS-NN神经网络内核微控制器效率提升5
    发表于 03-15 06:55

    hspice网表怎么样编写

    §1.3 HSPICE的输入与输出文件HSPICE 根据输入网表(netlist)文件运算并产生仿真结果,仿真结果存储在输出列表文件或图形数据文件之中。
    发表于 07-13 15:30 0次下载

    HSPICE基础知识

    HSPICE基础知识:Avant! Start-Hspice(现在属于Synopsys公司)是IC设计中最常使用的电路仿真工具,是目前业界使用最为广泛的IC设计工具,甚至可以说是事实上的标准。目前,一般书籍
    发表于 09-28 12:36 0次下载

    Star-Hspice特征与应用

    Star-Hspice优化仿真电路仿真器试Anvant!公司的工业级的电路分析软件,用以电子电路的稳态、瞬态及频域的仿真和分析。该软件可以精确的仿真
    发表于 04-09 16:16 42次下载
    Star-<b class='flag-5'>Hspice</b>特征与应用

    Star-Hspice_Manual_guide

    学习HSpice的必备手册,完全是一本HSPICE的宝典。 MOS管各种参数模型的仿真,离不开HSPICE。相信这本书会你受益。
    发表于 02-24 10:34 0次下载

    新一代Surface Book的惊艳表现,性能提升,电池续航可达17小时

    相较于第一代Surface Book产品,第二代Surface Book主要有四大改进:一是新增了15寸高性能版本,二是整体性能较第一代提升3 ,三是取消了低配版本的风扇以及对连接上部平板与下部底座的铰链的改进。 四是电池续航时间延长到最长
    发表于 10-18 09:00 2867次阅读

    可用于Hspice仿真的台积电TSMC180微米库的库

    本文档的主要内容详细介绍的是可用于Hspice仿真的tsmc180nm的库,通过语句.lib "tsmc018.m" TT将库模型导入.sp仿真电路文件就可以正常使用了。
    发表于 10-20 08:00 15次下载
    可用于<b class='flag-5'>Hspice</b><b class='flag-5'>仿真</b>的台积电TSMC180微米库的库

    HSPICE的简明教程免费下载

    Hspice是电路模拟仿真的工具。其前身可追溯1972年诞生于美国加利福尼亚大学柏克莱分校的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit
    发表于 03-03 08:00 15次下载
    <b class='flag-5'>HSPICE</b>的简明教程免费下载

    HSPICE简明教程免费下载

      Hspice是电路模拟仿真的工具。其前身可追溯1972年诞生于美国加利福尼亚大学柏克莱分校的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)。
    发表于 03-24 14:55 0次下载

    如何HSPICE仿真效率提升42

    不过该负责人对于EDA上云早有耳闻,也颇感兴趣,愿意进行一定的尝试。毕竟上云若真的能够加快运算速度,就意味着可以更早展开研究,从而提升项目的整体进度。
    的头像 发表于 05-13 10:54 1695次阅读

    Hspice模拟电路仿真软件手册

    HSPICE语言是集成电路设计仿真必须掌握的语言工具,该简明手册非常适合初学者
    发表于 09-01 15:03 3次下载

    hspice共源放大电路仿真分析

    HSPICE共源放大电路仿真分析涉及多个方面,包括电路的设计、仿真设置、仿真结果解读等。以下是一个基于HSPICE进行共源放大电路
    的头像 发表于 09-27 09:36 560次阅读