FPGA電源系統(tǒng)設(shè)計能夠采用并行工程嗎?

　　采用早期功耗估算器，電源設(shè)計人員可以估算FPGA中各個子系統(tǒng)的使用情況。在實例工具中，截屏顯示底部的標簽中，提供了工作表來采集每一類資源的功耗，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(shù)據(jù)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(shè)計人員需要設(shè)計電源樹，以支持FPGA設(shè)計人員使用FPGA.通過估算FPGA設(shè)計的靜態(tài)和動態(tài)功耗，工具有助于電源設(shè)計人員將功耗需求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電源樹，使得設(shè)計能夠符合設(shè)計團隊的系統(tǒng)綜合決定，滿足電流和電壓要求。包括圖2所示的實例在內(nèi)的一些工具，能夠提出滿足設(shè)計需求的電源管理器件的建議。估算器體現(xiàn)了FPGA供應(yīng)商和設(shè)計人員多年的經(jīng)驗，非常有用，可以一直使用它，直到獲得了實際設(shè)計指標。

　　隨著FPGA設(shè)計的推進，電源設(shè)計人員會開始使用功耗分析器工具，更準確的采集功耗，根據(jù)詳細的信息滿足電源要求，例如來自FPGA設(shè)計工具的網(wǎng)表輸出，以及設(shè)計是怎樣在FPGA中實現(xiàn)的。

　　功耗估算和分析工具的目的是幫助設(shè)計人員為功耗預算提供早期指南。通過早期功耗估算，設(shè)計團隊能夠在設(shè)計開發(fā)電路板的同時進行FPGA設(shè)計，節(jié)省了時間，一旦FPGA設(shè)計完成后，能夠有更多的最終電路板設(shè)計支持，使得團隊更高效的進行測試和優(yōu)化。

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

　　關(guān)于協(xié)商的問題

　　關(guān)于估算和系統(tǒng)集成功率指標會不同的最終免責聲明并沒有帶來多少信心。即使是使用它們時，電源設(shè)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(shè)計是否準備好采用并行工程實踐這一問題。

　　與航空航天和微處理器團隊理解上游設(shè)計決定影響下游設(shè)計需求的實例相似，理解電源的設(shè)計需求受到電路板和FPGA設(shè)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進行溝通，在確定設(shè)計成本之前，協(xié)商怎樣優(yōu)化整個系統(tǒng)，而不是一部分。

　　從工程一開始，盡可能在設(shè)計早期階段，每一名開發(fā)團隊成員盡早進行協(xié)商和溝通的主要好處在于能夠發(fā)現(xiàn)不同領(lǐng)域?qū)＜抑g所做假設(shè)的分歧——在這個例子中，包括電源設(shè)計人員、FPGA設(shè)計人員，以及電路板設(shè)計人員，還有屬于或者影響電路板、FPGA和電源系統(tǒng)的其他系統(tǒng)組件設(shè)計人員。在這一點，受影響的團隊可以互相討論、爭辯，甚至爭吵，最終開始并完成這一過程——找到解決辦法并進行協(xié)商，這避免了各種高成本的返工，也避免了在設(shè)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關(guān)調(diào)節(jié)器需要非常準確的提前掌握系統(tǒng)電源要求，這樣，能夠在合適的位置為電源調(diào)節(jié)器和組件分配恰當?shù)碾娐钒蹇臻g，滿足包括電壓波紋容限要求在內(nèi)的電源要求。不正確或者不好的功耗預測的結(jié)果是使用低效的調(diào)節(jié)器滿足電壓波紋需求，但是這一“波紋”導致給設(shè)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重要的優(yōu)點是讓所有人都盡可能早的知道功耗。在現(xiàn)代設(shè)計中，F(xiàn)PGA是系統(tǒng)性能和功耗發(fā)展的主要推動力量——結(jié)果，也成為電源設(shè)計的主要推動力量。從設(shè)計過程一開始就與您的電源設(shè)計人員協(xié)商，這樣就能夠討論系統(tǒng)優(yōu)缺點，怎樣使用FPGA，然后使用工具，更準確的盡早估算功耗。

　　在您開始之前就滿足所有系統(tǒng)要求還不足以獲得成功，還在于發(fā)現(xiàn)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(jié)果更好的位置替代它們。結(jié)果是，您能夠在后續(xù)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，我們有80-20法則：在設(shè)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(xiàn)問題，建議與團隊中不同領(lǐng)域的專家合作，否則在工程到達開發(fā)的最終階段時，您會后悔。