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帮助桑迪亚国家实验室达到涅槃

几天前,当我写下这些话时,我正愉快地坐在Pleasure Dome(我的办公室)舒适的指挥椅上,收到一封自动生成的电子邮件,说我在LinkedIn上的一个帖子中被标记了。我立刻跳过去看了一眼(一直希望能发现一个失散多年的亲戚给我留下了一笔遗产),并被我在那里发现的东西带回到过去(提示“穿越回到过去”的音乐和视觉效果)。

这条消息的海报是大卫Toombs他是公司的业务分析师和Salesforce系统管理员塔塔咨询服务.当我最后一次见到大卫时,那是在我们熟悉的20世纪90年代,我有了更多的头发,我们都穿着更年轻的男人的衣服。

让我们从David的帖子开始,之后我会分享一些我自己的沉思。在他的第一篇文章,在随后的帖子中,大卫讲述了涅槃比赛(又名涅槃基准)的故事。这是由桑迪亚国家实验室该实验室是美国能源部国家核安全管理局的三个研发实验室之一。

正如我们将看到的,这场发生在1990年夏天的比赛,有助于你卑微的叙述者发现自己在阿拉巴马州的亨茨维尔(Huntsville)挂起了帽子。然而,我担心我们有点超前了。下面是大卫自己讲述的涅槃的故事:

_____________________________________

涅槃:第一部分
1990年,位于新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室举办了一场他们称之为“涅槃”的供应商竞赛,这是一份电子设计自动化(EDA)、印刷电路板(PCB)、混合微电路、机械、文档和带有修订控制软件的项目管理的愿望清单。如果一个供应商能满足所有的要求,那么桑迪亚就会出现在“涅槃”中。

这是一份政府合同,因此要求Sandia和参与供应商遵守一定的标准。Sandia已经有一个成功安装多年的供应商。桑迪亚被要求主办至少三个供应商,所以他们邀请了另外两个供应商。在基准测试的早期,其中一家供应商申请破产。如果没有第三个可行的供应商,Nirvana就无法继续下去,所以Sandia联系了Intergraph来代替破产的供应商。

我们本来不应该去的。我们开始时落后于一个供应商几周,落后于已安装的供应商几年。这真是大卫vs歌利亚的不被看好的时刻。虽然预料到我们会输,但没有人说我们赢不了。EDA的需求跨越了通过模拟的设计捕获,输出格式到PCB,混合动力,机械和项目管理。

我是高级应用工程师之一查克Paglicco作为团队领导,还有文斯Mazur大卫·汤普森,以及克莱夫(马克斯)马克斯菲尔德

当时,鹰图在业界很有名气,但主要用于测绘和机械应用。电子产品组相对较新。我们必须赢得这份合同,否则就得开始裁员,除非我们的销售额能够增长。这次设计获胜对我们公司来说意味着一切。

这份合同代表了鹰图电子部门5年的收入。竞争对手并没有给予部分赞誉。每组都必须表现得完美无缺,胜者通吃:“要么做,要么死。”

需求是同时完成多个项目,所有技术必须从功能角度和项目管理角度无缝地相互沟通。

我们受到时间和桑迪亚的多种规格的限制,这些规格规定了必须完成的任务。我们在阿拉巴马州亨茨维尔的总部组建了一个完整的团队,以确定未来的巨大挑战,评估在人员、工作站、网络能力(当时最先进的技术是9600波特调制解调器)、工程和销售和执行团队的支持方面需要哪些资源。

我们共有36名来自世界各地的应用工程师(ae)。我们在阿拉巴马州的亨茨维尔花了九周时间,在阿尔伯克基花了两周时间,分别完成了我们各自的基准测试。

我们写出并公布了自己以及同事的可交付成果和时间表,这样每个人都能同步实现手头的目标。我实现了甘特图来绘制里程碑、依赖关系、关键路径等。我利用了我们个人和集体的智慧、经验和团队合作,以实现预期的结果。

涅槃:第二部分
有五个主要的关键项目需要完成:(1)库更新,(2)设计捕获,(3)仿真,(4)输出格式到PCB,混合,机械,以及(5)在整个基准测试阶段演示项目管理和修订控制。

我们把每一项任务都划分了,并设定了完成的最后期限。

我们所承受的压力是无法用言语来形容的。我们夜不能寐,不见家人,带病工作,还有许多其他困难。我们一开始就处于劣势,我们知道我们必须聪明地工作,努力工作来弥补差距。我们肩负着电子产品集团的未来。

我们采取的步骤包括预先计划,以确定流中可能存在的瓶颈。我们都承诺无论付出什么代价都要在最后期限前完成任务。如果我们发现有问题会对进度产生负面影响,我们会立即将其标记给相应的小组/人员。我们很幸运能睡上一觉,大部分时间我们每天只睡四个小时。非常重要的是,我们花时间从主要利益相关者那里获得期望。然后,我们会背诵听到的内容,详细阐述,手绘图片来验证预期结果,所有这些都是为了确保我们能够达到或超过预期。我们从来没有说过“不,我们不能那样做。”

实际基准测试是在阿尔伯克基进行的,为期两周。每个小组必须从头到尾向桑迪亚评估小组演示所有内容。我们必须像交响乐团一样表演。

鹰图以5年3000万美元的价格赢得了桑迪亚“涅槃”的合同。在当时,这是历史上最大的EDA合同。我们的EDA产品组得到了世界的认可。这一命令使鹰图公司声名鹊起。

网图公司有很多人帮助我们赢得了“涅槃”项目。这只是部分列表。请随意添加您的名字:杰夫·埃德森(高级)鲍勃Terwilliger(副总裁销售),斯科特·霍伯而且加里伍力(客户经理),以及Noopur戴维斯(首席软件架构师)

结语:鹰图公司继续赢得了更多的政府合同,包括NAVSEA, NAVAIR和NACFAC。通过一系列的合并和收购,鹰图与Mentor Graphics合并,后者最近成为西门子EDA的一部分。

_____________________________________

就像我说的,大卫的帖子真的把我带回到过去。如今,我们都已经习惯了功能强大的EDA工具,以及以绚丽色彩呈现的复杂而直观的高分辨率图形用户界面(gui),但事情并不总是这样。

值得记住的是,eda最初的“三大”公司——daisy Systems、Mentor Graphics和Valid Logic Systems——都成立于1981年,比Nirvana基准只早了9年。Daisy、Mentor和Valid(统称为DMV)紧随其后的是1986年的Synopsys和1988年的Cadence Design Systems。同样在1988年,Daisy与另一家名为Cadnetix的EDA公司合并,形成了广为人知的Dazix。我不确定鹰图的电子产品组是什么时候成立的,但我猜它只比涅槃基准早了几年。

正如我在之前的专栏中提到的,我1980年毕业于谢菲尔德哈勒姆大学。我的第一份工作是在国际计算机有限公司(ICL)位于英格兰曼彻斯特的西戈顿工厂的大型计算机中央处理器(cpu)设计团队中担任成员。

一年多一点后,ICL的两位经理离开了公司,成立了自己的公司Cirrus Designs,并邀请我和其他一些人加入他们。我是6号员工。我比桌子和椅子晚到一天,所以其他人(他们一直坐在地板上工作)说我是幸运的那个。

我们的主计算机是一台PDP 11/23,需要通过在其前开关面板上输入的一系列代码来启动。这台机器的硬盘驱动器包括一个多盘磁盘,安装在一个单独的冰箱大小的机柜中,只能容纳1MB的数据。我们都共享同一个目录(也就是文件夹或分区)。文件名遵循经典的8.3格式。任何首字母为“M”的文件都属于你。

我们早期赚钱的主要方式之一是编写测试程序来验证pcb的功能。这些功能测试程序在美国电子测试设备公司生产的2225便携式服务测试仪上运行GenRad(正式的通用无线电)。当我说“便携”时,这只适用于你身体状况良好的情况。

其他公司会寄给我们一个“已知的好”电路板(通常不是),并附有一组声称与电路板的修订级别相匹配的原理图(他们通常没有)。我们每个人都在不同公司的不同董事会工作。

第一步是仔细研究原理图,试图弄清楚电路板应该做什么。下一步是编写测试程序,其中包括指定将应用于输入的向量序列以及预期输出的相应值。尽管按照今天的标准,电路板上的逻辑相对简单,但创建一个测试程序并不是一项简单的任务,因为电路板上有所有的寄存器。

你建立一个输入向量并记录它,然后你建立另一个输入向量并记录它,以此类推。经过若干个时钟之后,从第一组输入得到的值将开始出现在输出上。每个测试程序可以由成千上万个手工制作的测试向量组成。减少向量计数(从而减少程序运行时间)的一个技巧是尝试使用同一组向量来梳理出多个错误。

我可以喋喋不休地说上几个小时。可以说,这是一次令人惊奇的学习经历。通过观察其他设计师设计这些电路板的方法以及如何测试它们,我发现了比我在大学里学到的更多的逻辑设计知识。

Cirrus Designs总部位于曼彻斯特。我们是另一家名为Cirrus Computers的公司的姐妹组织,该公司总部位于法勒姆,这是一个位于汉普郡东南部朴茨茅斯和南安普顿之间的集镇英格兰。Cirrus计算机公司是布鲁内尔大学(Brunel University)一群毕业生的家。他们创造了第一个数字逻辑模拟器,被称为HiLo,并演变成System HiLo。

顺便说一句,GenRad最终收购了Cirrus Designs和Cirrus Computers,但他们让我们以原来的公司名称运营。另外,Cirrus Computers的Phil Moorby定义了Verilog语言并创建了第一个Verilog模拟器,但这是另一个故事了。

当你在硬件上实现一些东西时,比如逻辑门或数字集成电路,事情可以同时发生(比如多个输入同时改变状态)。软件编程语言(如C/ c++)和硬件描述语言(如Verilog和VHDL)之间的区别之一是,前者通常描述依次发生的事情(一个接一个),而后者可用于表示可以并发发生的事情(同时)。

我在这里唠叨的原因是,在Cirrus Designs工作了几年之后,我开始为System HiLo模拟器编写仿真模型。软件开发人员往往很难让他们的大脑适应HDL,但我是一名硬件逻辑设计师,我的大脑已经在开发上述pcb的功能测试程序中得到了磨练,所以我开始用GHDL (GenRad HDL)编写模拟模型,就像鸭子适应水一样。

到20世纪80年代末,我转到Cirrus计算机公司,创建了从ASIC单元库到微处理器的各种仿真模型。在后者的情况下,我没有指定一个痛苦的测试程序向量,而是想到了创建一个更高级别的电路,其中包括我的微处理器模型、ROM模型和输出端口模型,所有这些都挂在相同的数据、地址和控制总线上。接下来,我用汇编语言写了一个程序,把它汇编成机器码,然后把机器码装入我的ROM模型中。最后,我设置模拟运行。在我的测试程序中,我所要做的就是脉冲重置输入,然后让程序在虚拟世界中运行,只需要验证一下,在使用各种可能的指令组合来操作原始数据后,最终的值是预期的。现在看来,这似乎是一个显而易见的想法,但在当时,一切都是新的和未定义的。

当时——20世纪80年代末——绝大多数EDA应用程序都是使用命令行界面(CLI)控制和执行的。我们将模型创建为文本网络列表或使用早期形式的寄存器传输级(RTL)。我们将测试向量创建为时间和数据值的文本文件。我们进行了模拟。然后我们花了几个小时仔细研究结果,这些结果也是以ASCII文本文件的形式呈现的。所有这些都是在相对较小、分辨率较低的黑白电脑屏幕上进行的。

然后是Intergraph,它开发并销售了自己风格的UNIX工作站,每个工作站都配有一个巨大的(当时)27英寸,4:3比例的彩色显示器。正如大卫上面所提到的,鹰图在机械和制图应用方面非常有名。除了他们自己内部开发的应用程序,他们还会从第三方公司获得应用程序,这些应用程序通常在命令行执行,并将它们“包装”在图形用户界面中。

鹰图最近成立的电子产品集团也做了同样的事情。除了自己内部开发的工具外,他们还从第三方供应商(如Cirrus computers的System HiLo)那里获得EDA工具,并将它们包装在GUI中。桑迪亚基准测试是我第一次在电脑屏幕上看到彩色电路原理图。这也是我第一次将我的球体投射到System HiLo输入和生成的ASCII文本文件的图形波形表示上。我记得我感觉自己被传送到了一个杰森式的未来。

当鹰图被邀请参加Nirvana竞赛时,他们做的第一件事就是要求任何第三方EDA工具的供应商派一名代表到场回答任何问题。Cirrus Computers决定让我做志愿者(我不知道这是因为他们认为我是crème de la crème,还是因为他们认为我是最不被错过的)。

当我到达阿尔伯克基时,我在机场被接走,然后被带到Intergraph的人住的酒店。我们在酒店有整整两层楼的空间。其中一层是我们存放衣服、洗澡和(偶尔)睡几个小时的房间。在另一层,所有的家具(床、桌子等)都被搬走了,取而代之的是办公桌椅和工作台。(我似乎记得,我们在通往楼层的电梯和楼梯间门口都安排了保安,但也许这只是我狂热的、睡眠不足的想象力的产物。)

我一到,就被介绍给了团队,他们刚刚得到了实际基准测试的基本细节。其中包括为ASIC单元库创建仿真模型,使用这些单元模型构建芯片模型,使用该芯片模型作为PCB设计的一部分,等等。我问团队负责人Chuck Paglicco,团队中是否有人有创建ASIC单元库的经验。当他的回答是否定的,我告诉他我有,如果他能给我一个工作站和一个VI编辑器,他可以把那部分留给我。

在阿尔布开克的团队工作让我很快相信,英图公司挤满了世界上最优秀的工程师。事实上,该公司当时大约有1万人(约5000人在阿拉巴马州亨茨维尔的总部,而其他约5000人分散在世界各地),具有典型的能力分布。

当时我没有意识到的是,为了这个基准测试,电子产品组从世界各地聚集了最聪明、最优秀的人才,把他们空运到亨茨维尔,并把他们安置在一个原本空荡荡的大楼里,大楼里摆满了工作站。在几个月的时间里,他们只知道比赛的最粗略的轮廓(在基准测试开始时,所有参与者都得到了详细信息),团队日夜不停地训练,就像他们在为特种部队的任务做准备一样。

结果是,在1990年的夏天,我们克服了所有的困难,赢得了涅槃基准。我被邀请加入阿拉巴马州亨茨维尔的电子产品组。Intergraph Electronics随后在1990年底收购了Dazix,当时产品组转变为一个成熟的电子部门,享受多年更多的成功。

最终,事情继续发展,一如既往。1995年左右,我被调到鹰图的计算机部门,2000年离开鹰图,和几个朋友成立了自己的公司。鹰图电子被剥离出来,成立了一家名为Veribest的独立公司,该公司随后被Mentor Graphics收购。Mentor于2017年被西门子收购,现在被称为西门子EDA。

大卫在他最初的帖子中说的一件事仍然在我的脑海中回荡:“虽然我们预计会输,但没有人告诉我们我们不会赢。”也许别人都以为我们会输,但我记得我们输得很惨团队精神我们都有一种强烈的直觉,我们注定会赢。我只想说,这两周是我做过的最辛苦、最紧张的工作——我们很幸运每晚能睡上几个小时——这也是我过得最开心的两周。我很荣幸能成为这个群体的一员,也很幸运能有涅槃般的经历——很多人在他们的整个职业生涯中都没有足够幸运地遇到这样的事情。

一如既往,我欢迎任何评论,特别是来自任何在ICL、Cirrus Designs、Cirrus Computers或Intergraph工作的人,如果你参与了Nirvana基准测试,更是如此。

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