影響SaberRD仿真速度的因素有哪些呢？

目前，專(zhuān)業(yè)仿真軟件的功能不斷增加，仿真領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，處理的對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，這一切都使得軟件自身顯得越來(lái)越龐大，而硬件的更新速度也往往慢于軟件更新的速度，這就造成了我們的仿真工作感覺(jué)越來(lái)越慢了。那么廣泛應(yīng)用于電力電子、伺服控制、混合電路等領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真軟件Saber是怎么樣的呢？

通常，仿真時(shí)間受多種因素影響的，下面從Saber本身到使用方法再到硬件平臺(tái)加以說(shuō)明。

一、仿真器算法和用戶分析設(shè)置

仿真器算法的先進(jìn)性是仿真速度和仿真收斂性的決定性因素。Saber利用專(zhuān)利算法Calaveras實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)算性能，以達(dá)到仿真速度快、仿真精度高的目的。這樣仿真器算法將花費(fèi)多少時(shí)間作為所研究的設(shè)計(jì)/系統(tǒng)的線性/非線性的函數(shù)。

1、分析設(shè)置會(huì)影響完成仿真所需的步數(shù)。這個(gè)數(shù)字可以由仿真器（使用默認(rèn)設(shè)置和動(dòng)態(tài)調(diào)整）或用戶控制。但是，用戶在修改之前應(yīng)該了解要仿真的系統(tǒng)以及每個(gè)設(shè)置的影響。

示例 1：在仿真剛性系統(tǒng)（混合技術(shù)）時(shí)，重要的是要限制時(shí)間步長(zhǎng)，以防止仿真在切換點(diǎn)等急劇過(guò)渡期間偏離軌道太遠(yuǎn)。如果時(shí)間步長(zhǎng)太小，仿真時(shí)間可能會(huì)過(guò)長(zhǎng)。如果時(shí)間步長(zhǎng)太大，瞬態(tài)分析可能難以啟動(dòng)。

示例 2：如果將截?cái)噱e(cuò)誤類(lèi)型“terrtype”設(shè)置為“all”，則仿真器將在每次 LTE 計(jì)算中使用更多信息，因此仿真會(huì)更準(zhǔn)確，但與其他設(shè)置相比會(huì)更慢。

示例 3：將截?cái)嗾`差“terror”設(shè)置為一個(gè)非常小的值會(huì)導(dǎo)致更多的時(shí)間步長(zhǎng)（有時(shí)可能需要）和更長(zhǎng)的仿真時(shí)間。但是，某些系統(tǒng)可能不會(huì)收斂（例如：剛性系統(tǒng)）。

2、對(duì)于混合信號(hào)系統(tǒng)，正在處理的模擬數(shù)字事件的數(shù)量也會(huì)影響仿真時(shí)間。

3、從仿真中選擇要保存的信號(hào)數(shù)量會(huì)影響仿真時(shí)間。

4、花在顯示操作上的時(shí)間會(huì)增加整體時(shí)間。因此，設(shè)置監(jiān)視器和使用波形探針將對(duì)仿真時(shí)間產(chǎn)生很大影響。對(duì)于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的仿真，解決方案是以批處理模式運(yùn)行，使用網(wǎng)格分布式迭代分析 (SABER_RUNTIME) 或?qū)⒆鳂I(yè)提交到快速服務(wù)器。

二、設(shè)計(jì)復(fù)雜性

仿真時(shí)間的進(jìn)度取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

1、模擬與數(shù)字：在 1:1 大小的比較中，仿真模擬系統(tǒng)比數(shù)字系統(tǒng)慢。

2、混合信號(hào)電氣系統(tǒng)：仿真速度取決于 Calaveras 算法必須評(píng)估同時(shí)發(fā)生的模擬和數(shù)字信號(hào)（進(jìn)程間通信）事件的次數(shù)。

3、混合信號(hào)和剛度（通常是混合技術(shù)設(shè)計(jì)）。

4、混合信號(hào)仿真的模擬變量與數(shù)字變量的比率，因?yàn)閿?shù)字部分將比模擬部分運(yùn)行得更快。例如，具有 200,000 個(gè)數(shù)字部件和 20,000 個(gè)模擬部件的設(shè)計(jì)將比具有 20,000 個(gè)數(shù)字部件和 200,000 個(gè)模擬部件的設(shè)計(jì)運(yùn)行得更快。

5、設(shè)計(jì)的大小被轉(zhuǎn)化為變量的數(shù)量，這些變量決定了仿真器構(gòu)建的矩陣的大小。一個(gè)大的設(shè)計(jì)將需要一個(gè)大的矩陣，并將分配/使用大面積的 RAM 內(nèi)存。

建議：使用具有大容量 L2 緩存、大量 RAM 和高速FSB（前端總線）的機(jī)器。

三、建模方面

1、設(shè)計(jì)中使用的模型的復(fù)雜性：

• 頂層模型非常簡(jiǎn)單，因此仿真速度很快（用于自頂向下的設(shè)計(jì)階段）
• 非常詳細(xì)的模型需要更多的計(jì)算資源并提供最高級(jí)別的準(zhǔn)確性（用于自下而上和設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段）。

示例 1：在晶體管級(jí)電路中，晶體管級(jí)模型應(yīng)由特征行為模型代替，以獲得更快的仿真。

示例 2：寫(xiě)得不好或錯(cuò)誤的模型會(huì)迫使算法花費(fèi)時(shí)間并給出糟糕的結(jié)果，而穩(wěn)健的模型可以非常準(zhǔn)確并在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行模擬。仿真中使用的模型應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流程中特定級(jí)別（高級(jí)、自下而上、驗(yàn)證/板級(jí)等）的預(yù)期行為進(jìn)行驗(yàn)證。

2、在電源設(shè)計(jì)的情況下，使用平均模型可以大大減少仿真時(shí)間。

3、使用理想的超模型也將縮短仿真時(shí)間，而使用特定于技術(shù)的超模型以更慢的仿真時(shí)間為代價(jià)提供更高的準(zhǔn)確性。

示例 1：使用行為模型而不是映射到 MOS 超模型，這意味著數(shù)字電路將由數(shù)字模型而不是由 MOS 門(mén)表示，并且仿真會(huì)更快。

示例 2：創(chuàng)建并使用您自己的超模型。

4、如果設(shè)計(jì)包含時(shí)鐘模型，則將強(qiáng)制使用最大仿真時(shí)間步長(zhǎng)，以確保獲得平滑的結(jié)果。

5、C和Fortran外部例程/函數(shù)的進(jìn)程間通信頻率調(diào)用也往往會(huì)減慢仿真速度。

示例：外部例程是循環(huán)的一部分，并且在系統(tǒng)處于蒙特卡羅仿真下時(shí)被調(diào)用 n 次。

6、模型中的消息應(yīng)主要用于模型開(kāi)發(fā)的調(diào)試/驗(yàn)證階段。

示例：在循環(huán)期間和蒙特卡羅模擬下使用消息可能會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間。

四、聯(lián)合仿真和其它進(jìn)程

通常，進(jìn)程間通信特定于：

1、Sabre 與另一個(gè)仿真器（Cadence、Mentor、Matlab等）的聯(lián)合仿真

2、C和Fortran外部程序/函數(shù)的調(diào)用

3、SaberRT

4、其他進(jìn)程：同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序?qū)?qiáng)制 cpu 在進(jìn)程之間共享時(shí)間，除非有進(jìn)程優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 Saber 提供最高優(yōu)先級(jí)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)能力的設(shè)計(jì)尺寸、剛度和時(shí)間常數(shù)擴(kuò)展是有限的。

五、硬件性能

1、從硬件角度來(lái)看，仿真時(shí)間主要受以下因素影響：

• CPU 速度
• L2 Cache（BSB后端總線）的大小和速度
• FSB(前端總線)速度
• RAM 內(nèi)存的大小和類(lèi)型

2、仿真后處理（波形查看與分析）性能主要受以下因素影響：

• 顯存大小
• 硬盤(pán)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速越高，訪問(wèn)數(shù)據(jù)文件越快）

最后說(shuō)明：如果仿真時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，用戶應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：

• 更高的 CPU 速度和更大的內(nèi)存大小通常會(huì)導(dǎo)致更高的仿真和后處理時(shí)間性能。
• 停止所有其他占用 CPU 時(shí)間的系統(tǒng)活動(dòng)將加速仿真過(guò)程。
• 增加截?cái)嗾`差會(huì)減少仿真步數(shù)，但會(huì)降低精度。
• 選擇更簡(jiǎn)單的模型將導(dǎo)致更少的計(jì)算時(shí)間。
• 您可以通過(guò)將設(shè)計(jì)分解為可以獨(dú)立于系統(tǒng)其余部分進(jìn)行仿真的功能塊來(lái)降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性。換句話說(shuō)，花更多的時(shí)間在模擬關(guān)鍵塊上，而不是每次設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)都模擬整個(gè)系統(tǒng)。
• 在仿真時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳速度和精度是一種權(quán)衡，這對(duì)于設(shè)計(jì)驗(yàn)證至關(guān)重要，但對(duì)于自上而下的設(shè)計(jì)階段則不然。