FPGA電源系統設計能夠采用并行工程嗎?

　　采用早期功耗估算器，電源設計人員可以估算FPGA中各個(gè)子系統的使用情況。在實(shí)例工具中，截屏顯示底部的標簽中，提供了工作表來(lái)采集每一類(lèi)資源的功耗，這些資源包括邏輯、存儲器、各種I/O，以及硬件信號處理資源等。這些數據被傳送到工具中的其他工作表。

　　但是，僅僅估算功耗還不夠——電源設計人員需要設計電源樹(shù)，以支持FPGA設計人員使用FPGA.通過(guò)估算FPGA設計的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗，工具有助于電源設計人員將功耗需求轉換為相應的電源樹(shù)，使得設計能夠符合設計團隊的系統綜合決定，滿(mǎn)足電流和電壓要求。包括圖2所示的實(shí)例在內的一些工具，能夠提出滿(mǎn)足設計需求的電源管理器件的建議。估算器體現了FPGA供應商和設計人員多年的經(jīng)驗，非常有用，可以一直使用它，直到獲得了實(shí)際設計指標。

　　隨著(zhù)FPGA設計的推進(jìn)，電源設計人員會(huì )開(kāi)始使用功耗分析器工具，更準確的采集功耗，根據詳細的信息滿(mǎn)足電源要求，例如來(lái)自FPGA設計工具的網(wǎng)表輸出，以及設計是怎樣在FPGA中實(shí)現的。

　　功耗估算和分析工具的目的是幫助設計人員為功耗預算提供早期指南。通過(guò)早期功耗估算，設計團隊能夠在設計開(kāi)發(fā)電路板的同時(shí)進(jìn)行FPGA設計，節省了時(shí)間，一旦FPGA設計完成后，能夠有更多的最終電路板設計支持，使得團隊更高效的進(jìn)行測試和優(yōu)化。

　　電源設計人員需要在系統硬件集成期間測量并驗證實(shí)際FPGA性能，因為性能對實(shí)際設計和環(huán)境工作狀態(tài)敏感，可能與估算和分析工具的結果不同。

　　關(guān)于協(xié)商的問(wèn)題

　　關(guān)于估算和系統集成功率指標會(huì )不同的最終免責聲明并沒(méi)有帶來(lái)多少信心。即使是使用它們時(shí)，電源設計人員仍然面臨很大的不確定性。我們兜了一圈又回到FPGA電源設計是否準備好采用并行工程實(shí)踐這一問(wèn)題。

　　與航空航天和微處理器團隊理解上游設計決定影響下游設計需求的實(shí)例相似，理解電源的設計需求受到電路板和FPGA設計人員早期選擇的影響，這就為每一團隊成員提供了機制和機會(huì )進(jìn)行溝通，在確定設計成本之前，協(xié)商怎樣優(yōu)化整個(gè)系統，而不是一部分。

　　從工程一開(kāi)始，盡可能在設計早期階段，每一名開(kāi)發(fā)團隊成員盡早進(jìn)行協(xié)商和溝通的主要好處在于能夠發(fā)現不同領(lǐng)域專(zhuān)家之間所做假設的分歧——在這個(gè)例子中，包括電源設計人員、FPGA設計人員，以及電路板設計人員，還有屬于或者影響電路板、FPGA和電源系統的其他系統組件設計人員。在這一點(diǎn)，受影響的團隊可以互相討論、爭辯，甚至爭吵，最終開(kāi)始并完成這一過(guò)程——找到解決辦法并進(jìn)行協(xié)商，這避免了各種高成本的返工，也避免了在設計后期再改變需求，從而降低了成本。

　　能夠選擇使用更高效的開(kāi)關(guān)調節器需要非常準確的提前掌握系統電源要求，這樣，能夠在合適的位置為電源調節器和組件分配恰當的電路板空間，滿(mǎn)足包括電壓波紋容限要求在內的電源要求。不正確或者不好的功耗預測的結果是使用低效的調節器滿(mǎn)足電壓波紋需求，但是這一“波紋”導致給設計的其他部分提出了額外的需求，處理大功率電源，更多的進(jìn)行散熱，甚至使FPGA工作速率低于要求。

　　功耗估算和分析工具一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是讓所有人都盡可能早的知道功耗。在現代設計中，FPGA是系統性能和功耗發(fā)展的主要推動(dòng)力量——結果，也成為電源設計的主要推動(dòng)力量。從設計過(guò)程一開(kāi)始就與您的電源設計人員協(xié)商，這樣就能夠討論系統優(yōu)缺點(diǎn)，怎樣使用FPGA，然后使用工具，更準確的盡早估算功耗。

　　在您開(kāi)始之前就滿(mǎn)足所有系統要求還不足以獲得成功，還在于發(fā)現并盡快放棄不好的位置，以盡可能低的成本，采用能讓工程結果更好的位置替代它們。結果是，您能夠在后續工程中更早、更準確的預測功耗。

　　當我參與一些航空航天集成產(chǎn)品團隊工程(我們認為是并行工程)工作時(shí)，我們有80-20法則：在設計投入的前20%中，工程成本的80%是固定的。之后，您希望最好是圍繞剩下的20%展開(kāi)工作。至少我們知道所做的決定對工程最終成本有很大的影響。

　　表達的不一定完全準確，但是其中卻有智慧。更重要的是，當您困在這80%之前，它給出了提醒，提示可能出現問(wèn)題，建議與團隊中不同領(lǐng)域的專(zhuān)家合作，否則在工程到達開(kāi)發(fā)的最終階段時(shí)，您會(huì )后悔。