211service.com
Lepsze chipy komputerowe, wcześniej
Naukowcy z University of Michigan opracowali oprogramowanie, które wyszukuje usterki w chipach i proponuje najlepszy sposób ich naprawy. Ich podejście rozwiązuje narastający problem producentów chipów, takich jak AMD i Intel. W miarę kurczenia się tranzystorów i coraz bardziej skomplikowanych konstrukcji chipów, błędy sprzętowe stają się coraz bardziej powszechne. Obecnie debugowanie prototypowych chipów i przygotowanie ich do masowej produkcji może zająć nawet rok. Nowe oprogramowanie może skrócić czas potrzebny na wprowadzenie chipa na rynek, obniżyć koszty poprzez zmniejszenie liczby prototypów i cykli testowych, a ostatecznie zapewnić chipy o mniejszej liczbie wad.
Tępiciel cyfrowy: Nowe oprogramowanie może znajdować błędy w chipach komputerowych i proponować sposoby ich naprawy, znacznie szybciej niż inżynierowie stosujący tradycyjne podejście ręczne. Oprogramowanie może zaoszczędzić miliony dolarów na kosztach prototypowania i zwiększyć bezpieczeństwo chipów.
To wciąż nierozwiązany problem, mówi Rob Rutenbar , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na Carnegie Mellon University, który dodaje, że istnieje bardzo niewiele literatury naukowej na temat debugowania krzemu. Intel może mieć jakąś wyrafinowaną technologię, ale nie mówi o tym. Z tego, co wiemy, ludzie robią to ręcznie, mówi Rutenbar. Odnoszę wrażenie, że nie jest to zbyt dobrze zautomatyzowane.
Debugowanie ręczne pozostawia więcej miejsca na błędy. Prawie wszystkie chipy, w tym mikroprocesory, są wadliwe, mówi Igor Markow , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Michigan. Na przykład witryna Intela zawiera listę około 130 znanych błędów sprzętowych w komercyjnych laptopach. Większość z nich można naprawić za pomocą pobierania oprogramowania, ale około 20 z nich nie może być, mówi Markov, i narażają maszyny na wirusy.
Markov i jego kolega Valeria Bertacco , profesor elektrotechniki i informatyki w Michigan, opracował oprogramowanie, które rozwiązuje problem naprawiania błędów po tym, jak pierwsza runda prototypów wróciła do producenta chipów. Kiedy masz pierwszą wersję chipa, nie jest ona gotowa do udostępnienia konsumentowi, mówi Bertacco. Inżynierowie muszą spróbować uruchomić na nim systemy operacyjne i oprogramowanie, aby sprawdzić, czy działa, a proces ten może zająć od kilku godzin do tygodnia, w zależności od liczby wad chipów.
Bardzo trudno jest dowiedzieć się, co jest nie tak, mówi Bertacco. A kiedy inżynier zidentyfikuje błąd – którym może być wszystko, od przewodów zbyt blisko siebie po źle umieszczone tranzystory – nie zawsze jest jasne, jaka będzie najlepsza naprawa. Często inżynierowie naprawiają jeden problem tylko po to, by w następnej rundzie prototypów odkryć, że ich rozwiązania nieumyślnie dodały inne wady. Zbudowanie prototypów może zająć miesiące i są drogie: zmiana projektów masek używanych do układania warstw tranzystorów i przewodów na chipach kosztuje miliony dolarów.
Obecnie, gdy prototyp wraca do producenta chipów, inżynierowie podłączają go do sond elektrycznych, które przesyłają przez niego sygnały elektryczne i rejestrują dane wyjściowe, wyjaśnia Bertacco. Różne sygnały docierają do różnych części chipa, a wypróbowując tysiące sygnałów, inżynierowie zazwyczaj mogą zlokalizować problem. Następnie proponują szereg możliwych rozwiązań. Czasami wystarczy usunąć połączenie między dwoma przewodami w jednej z górnych warstw chipa. Można to zrobić za pomocą sprzętu łatwo dostępnego w laboratorium, a chip można szybko ponownie przetestować. Innym razem potrzebne są poprawki w niższych warstwach chipa, gdzie tranzystory tworzą bramki logiczne. Tych tranzystorów nie da się tak łatwo wyregulować i ponownie przetestować.
Naukowcy z Michigan napisali oprogramowanie, które automatycznie określa napięcie elektryczne testowanych chipów i analizuje ich wyjście, aby znaleźć problematyczne obszary. W idealnym przypadku inżynierowie chcieliby znać moc wyjściową każdego tranzystora w chipie. Ale konsumenckie chipy wkrótce będą miały ponad miliard tranzystorów, co sprawi, że tak precyzyjne testowanie będzie zbyt czasochłonne, wyjaśnia Bertacco. Tak więc algorytm Michigan testuje szereg danych wejściowych w dużej części chipa. Na podstawie błędów wyjściowych wie, na której części układu się skoncentrować, zawężając wyszukiwanie do kilku obiecujących potencjalnych błędów, mówi Bertacco. W podobny sposób oprogramowanie identyfikuje sposoby naprawy błędów, przeprowadzając serię symulacji w celu znalezienia wariantu projektu, który oferuje najszybsze i najbardziej opłacalne rozwiązanie.
Jedną z największych zalet podejścia badaczy z Michigan, mówi Rutenbar, jest to, że ich oprogramowanie może czasami wymyślać sprzeczne z intuicją rozwiązania. Mówi, że inżynier może zobaczyć, że logicznym sposobem na naprawę błędu jest przełączenie kilku obwodów. Ale oprogramowanie może stwierdzić, kiedy odwrócenie kilku przewodów da ten sam wynik. Kiedy ludzie na to patrzą, wcale nie jest to oczywiste, mówi Rutenbar.
W studiach przypadków naukowcy wykazali, że ich oprogramowanie może automatycznie naprawić około 70 procent głównych błędów krzemowych i twierdzą, że mogą skrócić czas potrzebny na znalezienie konkretnego błędu z tygodni do dni.
Intel obserwuje pracę, ponieważ zawsze szuka lepszych sposobów na ulepszenie procesu tworzenia chipów. Mówi, że debugowanie krzemu to poważny problem Szekhar Borkar , pracownik naukowy Intela. Mówi, że Intel używa tego samego rodzaju technik, co badacze z Michigan, ale może w innej formie. Borkar dodaje, że w gazecie [Michigan] są pewne postępy. Mówi, że badania z Michigan są dobrym początkiem do rozwiązania problemu, ale nadal muszą zostać udowodnione poza laboratorium.