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Intel:分布式协作,「雾运算」更合乎逻辑

时间:2016-12-23 12:03来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
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

IntelMicrosoft

Linux

Wind River 8 Linux发行版
(64- bit)

Wind River

Wind River

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)
 

 

(责任编辑:helen)
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