FPGA電源設計適合并行工程嗎？

　　早期功耗預估器可以幫助電源設計師輸入FPGA上不同子系統的使用率估計值。在工具實(shí)例中，快照底部欄提供的工作表用于捕獲每類(lèi)資源的功耗值，包括邏輯、內存、各種I/O和硬件信號處理資源。這些值還可以供工具中的其它工作表使用。

　　然而，只是估計功耗是不夠的——電源設計師需要設計電源樹(shù)以支持FPGA設計師意圖如何使用FPGA.通過(guò)估計FPGA設計總的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗，這些工具可以幫助電源設計師將功耗要求轉換為合適的電源樹(shù)，同時(shí)確保設計符合設計團隊的系統權衡決策，并滿(mǎn)足電流與電壓要求。包括圖2所示例子的一些工具可能會(huì )建議能夠滿(mǎn)足設計需求的電源管理器件。預估器反映了FPGA供應商和設計師的多年經(jīng)驗，在基于實(shí)際設計實(shí)現的數字出來(lái)之前非常管用。

　　隨著(zhù)FPGA設計的進(jìn)展，電源設計師開(kāi)始使用電源分析工具并根據詳細信息更加精確地獲知功耗和電源要求，比如來(lái)自FPGA設計工具的網(wǎng)表輸出，設計是如何在FPGA中實(shí)現的等。

　　功耗預估和分析工具的目的是幫助設計師建立早期的功耗預算指南。有了早期的功耗預估值，設計團隊就能同時(shí)開(kāi)展電路板的設計搭建和FPGA設計，不僅節省了時(shí)間，而且一旦FPGA設計完成就會(huì )形成更具決定性的電路板設計，從而幫助團隊完成更高效的測試和優(yōu)化。

　　電源設計師需要在系統硬件集成過(guò)程中測量和驗證實(shí)際的FPGA性能，因為FPGA對實(shí)際設計和環(huán)境工作條件非常敏感，可能與估計和分析工具的結果有所出入。

　　關(guān)于協(xié)商

　　有關(guān)估計和系統集成功耗數值可能不同的最終免責聲明并不會(huì )給我們帶來(lái)很多信心。即使使用這些數值，電源設計師仍然面臨極大的不確定性。我們繞了一大圈又回到了FPGA電源設計是否為并行工程技術(shù)做好準備的原地。

　　與航空和微處理器團隊如何能夠理解上游設計決策如何影響下游設計要求的例子相似，理解電源設計要求如何受電路板與FPGA設計師早期選擇的影響為每個(gè)團隊成員提供了一種機制和機會(huì )，即他們可以在成本固定進(jìn)設計之前就開(kāi)始交流和協(xié)商如何優(yōu)化整個(gè)系統，而不只是系統的一個(gè)部分。

　　從項目開(kāi)始就與開(kāi)發(fā)團隊的每位成員進(jìn)行早期協(xié)調和交流的主要價(jià)值是，盡可能在設計過(guò)程早期發(fā)現不同領(lǐng)域專(zhuān)家——本例中是電源設計師、FPGA設計師和電路板設計師以及位于或影響電路板的其它系統元件、FPGA和電源系統的設計師——之間的假設脫節問(wèn)題。在這點(diǎn)上，受影響的組員相互間可以討論、爭論甚至爭吵，最終以較低成本開(kāi)始和完成尋找及協(xié)商解決方案的過(guò)程，因為他們需要避免所有昂貴的重復工作以及后期設計階段的要求更改。

　　能夠有選擇地使用更高效的開(kāi)關(guān)型穩壓器要求掌握有關(guān)系統功耗要求的相當準確的預知能力，以便在正確位置有合適大小的電路板空間能被分配給電源穩壓器和元件，從而滿(mǎn)足包括電壓紋波容差要求在內的電源要求。一個(gè)不良或不準確的功耗預測結果可能意味著(zhù)使用較低效率的穩壓器來(lái)滿(mǎn)足電壓紋波要求，但這個(gè)“紋波”給設計的其余部分提出了額外的要求，比如需要更大的電源，需要散發(fā)更多的熱量，甚至使FPGA工作在較慢的速率。

　　功耗估計和分析工具的一個(gè)重要價(jià)值是讓每個(gè)人都盡早地關(guān)注功耗。在當代設計中，FPGA可能是影響系統性能和功耗的主要因素——因此也可能是電源設計的主要考慮部分。從設計過(guò)程一開(kāi)始就與電源設計師協(xié)同工作有助于討論系統權衡決策以及如何使用FPGA、然后使用工具獲得更早更精確的功耗估計。

　　成功并不是在你開(kāi)始之前就使所有系統要求變得正確，而是盡可能早的發(fā)現和放棄不好的決策，并以可能最低的成本用能夠指導項目更接近理想輸出的決策代替之。結果是在后續項目中你能收獲到更早、更方便和更精確的功耗預測的好處。

　　在我開(kāi)展一些航空集成產(chǎn)品團隊項目(我們的并行工程版本)時(shí)，我們使用了80-20規則的一個(gè)變化版本：80%的項目成本是由前面20%的設計工作確定的。在那以后，你可望做到的最好一點(diǎn)是應付剩余的20%.當我們知道最少部分對項目最終成本有最大影響時(shí)，我們就能高效地做出決策。

　　這個(gè)表達可能并不完全準確，但似乎里面又暗含了某些智慧。更重要的是，它提供了在你糾結于80%之前提出問(wèn)題并盡可能合理地與擁有不同領(lǐng)域專(zhuān)家的團隊成員合作的警告和提醒，以免在項目到達最終開(kāi)發(fā)階段時(shí)后悔莫及。