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Intel:分布式协作，「雾运算」更合乎逻辑

本文作者：任苙萍点击： 2016-12-23 12:03

前言：

IoT 起手式二：架构决胜负

如何提高物联网 (IoT) 运作效率？一直是业界关注的议题。除了一股脑儿将庞大数据传送至云端、再回馈至终端的原始方式，英特尔 (Intel) 认为，IoT 特性是无所不在与实时智能响应，故赞同先借道中途咽喉要塞、对后送数据先做预处理的「雾运算」(Fog Computing) 概念——即「分布式协作架构」。Intel 物联网解决方案架构师庄钦龙举例，现今摄影镜头分辨率越来越高、档案越来越大，若将前端视频讯号直接全数丢到云端 (数据中心)，基础设施的承载量实在太大；且数据源头可能有成千上万个，累积而成的数据量恐怕两、三年也难以消化。

照片人物：Intel 物联网解决方案架构师庄钦龙

庄钦龙阐述，若能赋予摄影机更好的压缩能力，在看到影像的同时就做智能萃取，把真正重要的「信息」传送到第二站——网络录像机 (NVR) 主机或网关 (Gateway)，进行更深层的运算分析汇整成「知识」后再送至云端，既能减轻单一主机的负担，也能提供更好的服务或取得更先进的分析结果。以虚拟现实 (VR) 为例，若将人脸／车体辨识等基础对象侦测功能放在摄影机完成，就能节省带宽，让后续传输、处理、分析更顺畅。如同许多一线国际大厂，Intel 亦力推平台式解决方案企图巩固生态系，使软、硬件众多部门的设计者都能有明确依归。

X86 与 FPGA 共舞，让用户各取所需

Intel 用于 IoT 的处理器产品蓝图规划是：Atom 和 QUARK 是终端装置的建议品项，若需较复杂运算能力者，可考虑 Core 或 Xeon 系列。「开发者可依分析内容复杂度与数据量，选择符合所需的处理器产品，且可彼此兼容，具扩充性、可无缝升级」，庄钦龙直指这是 Intel 解决方案最大亮点。他表示，物联网、云端和数据中心是 Intel 近来三大重点领域，为使效能最大化、极致加速，内存与 FPGA 是必要伙伴，去年并购 Altera 亦是着眼于此，冀将 x86 平台与 FPGA 做「完美结合」。

图1：Intel 端至端 IoT 产品路径图

数据源：Intel 提供

庄钦龙强调，这并非单纯把两者迭加，而是要在 x86 的单一指令多重数据 (SIMD) 芯片架构上，将 FPGA 作为加速器 (accelerator) 使用，增加嵌入式应用设计的弹性。加速器固能提升效能，但有鉴于不是所有应用都需要、反会使 I/O 界面备受牵制而迟滞；因此 Intel 拟善用 FPGA 灵活编程特色，让开发者依应用情境决定加速器的火力等级，日后希望在统一的开发平台上，以相同编程方式执行「异质运算」。庄钦龙分享，Intel 已在物联网耕耘三年，期间与客户互动的过程发现不少产业挑战。

三大 IoT 分众市场：车载、工业和视讯

技术上主要源于互操作性 (interoperability) 与数据分析能力，商业上关注的是解决方案之未来扩展性 (scalability) 及商业价值，怎么将两者匹配连结，正是个中门道；例如，透过数据撷取掌控全貌，并进一步做预测。庄钦龙指出，IoT 技术与商模的关键交集有三：延迟 (Latency)、OT / IT 整合，以及安全信任机制，而车载、工业和视讯是三大分众市场。在实际应用案例中，运输／汽车软件定义驾驶舱与汽车对汽车通讯 (V2V) 是一大面向；车载 LED 仪表板与车钥匙开关连动的设计，将影响驾驶行为和习惯养成。

工厂除了做设备预防性维护和远程管理，还可将产线依关联性设定，让机械同步动作，提升质量和生产效率；而数字保全与监视 (DSS)／视讯系统，可用于视觉数据辨识与分析、内部维安与对外防御、流量管理与监视、农业与管线监视及制造检验。为协助物联网业者把更多处理效能转移到网络边界 (edge) 与雾区 (fog)，Intel 在今年「物联网解决方案世界大会」发表新一代 Atom 处理器——E3900，采正反向芯片球状栅格数组 (FCBGA) 微型封装及 14 奈米硅晶制程，提供更快的内存速度与内存带宽，让更多处理作业在数据传感器内或附近就地完成。

图2：Intel 看好车载、工业及视讯是三大 IoT 主要市场

数据源：Intel 提供

IoT 是现在进行式，Atom E3900 处理器助攻

借助去集中化的「雾运算」，可纾解数据中心的过劳，让各种运算资源与应用服务「合理」分散在数据源与云端之间最理想的位置，期带动在工业、视讯、制造、零售等领域的各项物联网创新应用。庄钦龙透露，影像数据至少有长、宽、深三种维度 (3D)，高分辨率的整体感测、压缩、处理、传输效能尤其重要，是近期重点项目；今年以来客户因已看过很多案例，对于 IoT 转趋积极，甚至会要求 Intel 顺道引荐第三方合作伙伴，只为尽早实现开发工作。

为开拓智能连网装置无限创新可能，Intel 与众多顶尖组件与设备制造商、软件开发商及 OEM 代工厂密切合作，包括：德尔福 (Delphi)、中国第一汽车 (FAW)、东软 (Neusoft)、海康威视 (Hikvision) 等业者，力图发展优化且可互通的跨厂解决方案。统整 E3900 拥有三大指针性能：

 沉浸式 3D 绘图与多元媒体应用：新处理器系列内含 Intel 第九代绘图引擎，3D 绘图效能比上一代产品高 2.9 倍，还能同时驱动三部独立显示器；

 先进图像处理功能：内含四个向量图像处理单元，造就更好的视觉微调功能，即使在低光照环境也能维持高水平画质，有效抑制画面噪声，保持实物色彩与影像细节；

 加速链接装置，维持同步：Intel 专利「时序协调运算技术」让外围及连网装置组成的网络能相互协调与同步化、让 SoC 和网络各节点的频率同步化，使网络时序精准度维持在 1 微秒 (1μs) 误差范围内。

此外，另锁定汽车应用的 A3900 车用处理器，打造完整「软件定义」驾驶舱解决方案，将汽车信息娱乐 (IVI)、数字仪表板以及先进驾驶辅助系统 (ADAS) 等功能全部整合到一个微型化且平价的系统单芯片 (SoC)。A3900 系列将在新一代车款中加入实时决策所需的功能，为汽车制造商提供更上一层楼的先决性。新款处理器样品已开始出货，预计明年第一季问市。透过上述处理器，Intel 可望延续在物联网感测、运算和储存领域的规模经济优势。

表1：Intel 物联网专用之 Atom / Pentium / Celeron 处理器

处理器型号	核心数量	HFM模式频率	单核突冲模式频率	处理器 L2 快取容量	TDP 功耗	封装规格
Celeron N3350	2	1.1 GHz	2.4 GHz	2 MB	6 W	FCBGA1296
Pentium N4200	4	1.1 GHz	2.5 GHz	2 MB	6 W	FCBGA1296
Atom x5-E3930	2	1.3 GHz	1.8 GHz	2 MB	6 W	FCBGA1296
Atom x5-E3940	4	1.6 GHz	1.8 GHz	2 MB	6 W	FCBGA1296
Atom x5-E3950	4	1.6 GHz	2.0 GHz	2 MB	6 W	FCBGA1296

表2：支持 Intel 平台之作业软件

操作系统	操作系统 (支持目标)	开发厂商	发行与支持
微软 (Microsoft)	Windows 10 Enterprise (64- bit) IoT核心 (32 / 64- bit)	Intel	Intel、Microsoft
Linux	Wind River 8 Linux发行版 (64- bit)	Wind River	Wind River
Linux	Yocto Project BSP 工具嵌入式Linux 发行版 (64- bit)	Intel	Yocto Project 与独立软件开发商伙伴
Android	Android 7.0 (64- bit) Nougat (最终版发行日：2017年第二季)	Intel	独立软件开发商伙伴
RTOS	Wind River VxWorks 7	Wind River	Wind River

数据源：Intel 提供 (2016/11)

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