電力解析および最適化の FAQ

インテル Quartus Prime ソフトウェア向けインテル® PowerPlay 電力解析および最適化ツールに関するよくあるご質問 (FAQ)

よくある質問 (FAQ)

よくある質問

インテル® Stratix® 10 Intel Agilex® 7 FPGAs 以降のファミリーでは、インテルの電力解析テクノロジーは、電力および熱計算機 (PTC) ツールと消費電力アナライザー・ツールを インテル® Quartus® Prime ソフトウェアに搭載しています。FPGA ソフトウェア・ダウンロード・センターから PTC ツールをダウンロードするには、最新バージョンの インテル Quartus Prime Pro ソフトウェアを選択し、[追加ソフトウェア] タブに移動します。

インテル® Arria® 10 以前の部品については、インテルの電力解析テクノロジーに、Excel ベースの Early Power Estimator (EPE) および インテル® Quartus® Prime ソフトウェアの電力分析ツールが搭載されています。インテルのウェブサイトから 、特定のデバイスファミリー向けの EPE をダウンロードできます。

消費電力アナライザーは、インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアに組み込まれています。

これらの消費電力解析ツールを使用すれば、初期デザインコンセプトの段階からデザイン実装まで通して消費電力を推定できます。

インテル® Stratix® 10 Intel Agilex® 7 FPGAs 以降のファミリーでは、PTC を使用して、デザインを作成する前またはデザインプロセス中にデザインの消費電力を推定します。デザインの予備的なサーマル解析を行い、電源管理を計画することができます。

インテル® Arria® 10 以前のファミリーでは、デザインの作成前またはデザインプロセス中に、EPE を使用してデザインの消費電力を推定してください。デザインの予備的なサーマル解析を行い、電源管理を計画することができます。

デザインが完了した後で消費電力アナライザー・ツールを使って、正確な消費電力を予測し、熱および供給の予算が守られているかを確認します。

消費電力アナライザーは、信号アクティビティを指定するための柔軟なフレームワークを提供します。これは、電力解析時に代表的な信号アクティビティーを使用する重要性を反映したものです。以下のソースを使用して、信号アクティビティーに関する情報を提供します。

  • シミュレーション結果
  • ユーザーが入力したノード、エンティティー、およびクロック・アサインメント
  • ユーザーが入力したデフォルトのトグル・レート・アサインメント
  • ベクターなしの推定

消費電力アナライザーは、信号アクティビティーのデータソースを信号単位で組み合わせて使うこともできます。

消費電力予測の正確性は、デザインのステージによって異なります。部分的に完成したデザインまたはコンセプトの段階では、PTC または EPE (該当する場合) を使用して初期の電力推定値を取得します。完成したデザインについては、消費電力アナライザーから生成されるシミュレーション・ベースの電力推定は、初期の電力推定に比べると正確な数値を示します。

インテル® Stratix® 10、Agilex 以降については、インテル Quartus Prime パワー・アナライザーのパワーレールごとに電力モデルの精度が決定されます。

ほとんどの インテル® Stratix® 10 デザインでは、インテル Quartus Prime 消費電力アナライザーの正確性は、最終的な電力モデルを想定した場合、次のとおりです。 正確な入力とトグルレートを前提として、高出力の電源レールの大半でシリコンの 10% 以内。

ほとんどの インテル Agilex デザインでは、インテル Quartus Prime 消費電力アナライザーは、最終的な電力モデルを想定した場合、次の精度を持ちます。 正確な入力とトグルレートを前提として、すべての電源レールでシリコンの 10% 以内。

インテル® Arria® 10 以前については、供給された入力ベクターが典型的なデザイン運用を表示している限り、消費電力アナライザー・ツールは実際のデバイスの消費電力を正確に (±20% 以内で) 測定します。トグルレート入力が完全だという前提であれば、初期の電力推定結果の正確性は、一般的に消費電力アナライザーの推定の ±20% 以内です。

はい。シミュレーション・ベースの消費電力アナライザーは、正確性を向上させるために、ルーティングや配置、シミュレーション結果などのデザイン詳細を使用しているため、より正確です。

信号アクティビティーとスタティック確率情報は、EDA シミュレーターが生成するバリュー・チェンジ・ダンプ・ファイル (.vcd) から得られます。

2.3.2.1章を参照してください。.vcd ファイルの生成方法については、インテル® Quartus® Prime プロ・エディション・ユーザーガイド: 電力解析と最適化の電力解析でのシミュレーション信号アクティビティー・データの使用。

インテル Quartus Prime ソフトウェアは、デバイスの電力消費を完全に最適化するパワードリブン・コンパイルを提供します。パワードリブン・コンパイルは、パワードリブン・シンセシスとパワードリブン配置配線を使用して、デザインの全消費電力を低減することに重点を置いています。

電力最適化のさまざまな手法の詳細については、インテル® Quartus® Prime Pro Edition ユーザーガイド: 電力解析と最適化 を参照してください

プログラマブル電力テクノロジーは、ユーザーが、デザイン要件に応じて高速または低電力用のStratix® III および Stratix® IV FPGAsのコアロジックをプログラムできるようにします。プログラマブル電力テクノロジーにより、stratix® III および Stratix® IV FPGA は、最低限の消費電力で最高のパフォーマンスを発揮します。

例えば、Stratix® IV FPGA のコアの NMOS トランジスタを次のように設定します。

  • 低消費電力モードでは、インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアが、バックバイアス電圧を減少させる (さらに負電圧) ことで、トランジスターが作動しにくくなります。これによって、漏れる電流を減らして節電します。
  • 高性能モードでは、インテル® Quartus® II Prime 開発ソフトウェアは、バックバイアス電圧を上昇（負電圧を低減）させます。これにより、少数のタイミング・クリティカル・パスでトランジスターが作動しやすくなり、デザインの規定タイミング制約が満たされ、最高性能が発揮されます。

インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアは、デザイン固有のタイミング制約に基づいて、どのロジックが高速モードで動作し、どれが低消費電力モードで動作するかを自動的に制御します。

プログラマブル電力テクノロジーの詳細については、 40nm 電源管理と利点 についてのホワイトペーパーを参照してください。

Early Power Estimator ユーザーガイド の「リポート・ワークシート」セクションを参照してください。

各デバイスの密度とパッケージの組み合わせの電力供給推定は、PTC / EPE の「レポート」タブにあります。「最大」電力特性を使って、最悪のケースでの静止またはスタンバイ電力仕様を確認してください。