系統(tǒng)與架構(gòu)俱進 嵌入式應(yīng)用獲多元擴展 - 全文

隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來越熱門，人們也開始逐漸重視嵌入式系統(tǒng)帶來的效益，不僅嵌入式系統(tǒng)占用硬體資源較少、效能較高，同時應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的初期投入成本也能因為硬體要求相對較低而取得較佳的成本優(yōu)勢，甚至在新的作業(yè)系統(tǒng)、硬體架構(gòu)與技術(shù)方案相繼推出嵌入式應(yīng)用方案，也讓嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用逐步擴展應(yīng)用領(lǐng)域。

以往多數(shù)嵌入式應(yīng)用，大多以IPC工業(yè)電腦、單板電腦為主，或是整合于觸控顯示屏或搭配控制器應(yīng)用，因為嵌入式應(yīng)用在作業(yè)系統(tǒng)的要求并非以視覺與使用體驗為主，因此，即便操作系統(tǒng)設(shè)計不夠人性化、系統(tǒng)效能表現(xiàn)一般，對于嵌入式應(yīng)用并不會有太大的影響，這類設(shè)計應(yīng)用反而較重視IPC、單板電腦或是整合方案的功耗、體積與擴充性。

嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴增，支援筆寫、觸控、大量視覺加速技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品將越來越多

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)點多 相關(guān)應(yīng)用越來越廣泛

但隨著硬體技術(shù)不斷升級，原有的IPC與單板電腦應(yīng)用，可以輕易地被采ARM架構(gòu)的SoC方式輕易整合，硬體資源也在新的IC制程與整合技術(shù)加持下，可在SoC的方案幾乎完成IPC與單板電腦的關(guān)鍵元件的封裝，對效能的提升也有更進一步的升級效果。而嵌入式應(yīng)用從早期的工業(yè)使用、公眾系統(tǒng)維護使用為主，其低成本、高效益的使用優(yōu)勢，也漸漸地從工業(yè)為主的應(yīng)用轉(zhuǎn)向生活與一般商業(yè)用途，發(fā)展更多元化的嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品。

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Windows Embedded作業(yè)系統(tǒng)，將導入Windows 8應(yīng)用架構(gòu)，強化硬體資源管理能力

例如，2012年嵌入式應(yīng)用已開始于生活與醫(yī)療應(yīng)用大量部署，對于IPC的應(yīng)用也持續(xù)拉高使用要求，從基本型態(tài)的IPC升高至Server等級用途IPC，除維持原有對IPC所要求的高穩(wěn)定度、低功耗、空間占用較低的應(yīng)用優(yōu)勢外，新款處理器用于嵌入式應(yīng)用，也能將IPC或單板電腦的效能再大幅提升。

新一代嵌入式系統(tǒng)硬體架構(gòu) 性能更優(yōu)、系統(tǒng)資源更豐沛

但早期嵌入式系統(tǒng)硬體架構(gòu)，大多較傾向使用規(guī)格相對較保守、資源較豐沛的設(shè)計方案為主，但也因此系統(tǒng)架構(gòu)若需要改善性能表現(xiàn)，可以選用的性能提升方案就會因此相對受限，例如，新一代的系統(tǒng)相容性問題、與原生驅(qū)動程式已停止在舊款硬體持續(xù)開發(fā)等限制，但嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品在硬體架構(gòu)與作業(yè)系統(tǒng)受限的問題，也在新一代的視窗作業(yè)系統(tǒng)與更新的硬體架構(gòu)支援下，在效能與擴充支援性方面已不再是問題。

圖為采用AMD Embedded 解決方案的單板電腦產(chǎn)品

尤其是高清影像、3D影像等終端應(yīng)用，在嵌入式系統(tǒng)的戶外屏幕控制、智能看板系統(tǒng)等應(yīng)用方面，對這類亟需高效能硬體加速、影音加速支援的視覺應(yīng)用上，早期的嵌入式IPC與單板電腦應(yīng)用，幾乎沒有能力處理這種巨量資料運算的需求，必須改以常規(guī)PC或是修改現(xiàn)有IPC架構(gòu)來加以支援，但這個現(xiàn)象與限制已可在新一代嵌入式系統(tǒng)中獲得解決。

嵌入式視覺聯(lián)盟成立 加速嵌入式影像處理技術(shù)應(yīng)用升級

有鑒于嵌入式系統(tǒng)越來越多的HD與3D影像應(yīng)用，Berkeley Design Technology、CEVA、Xilinx.。。等視覺處理與晶片開發(fā)商，已共組嵌入式視覺聯(lián)盟（Embedded Vision Alliance），將更多個人電腦視覺技術(shù)導入到嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中，計畫建立一套規(guī)范供廠商遵循，達成〝讓機器看得見〞的目的，以應(yīng)用于工業(yè)管理、生產(chǎn)線控制、醫(yī)療、零售、消費性電子等各類型的工商應(yīng)用。

Embedded Vision Alliance除現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)市場的主流半導體業(yè)者，Embedded Vision Alliance也將影像感測器、封裝業(yè)者加入聯(lián)盟組織，建構(gòu)更完善的嵌入式影像應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈架構(gòu)。對于Embedded Vision Alliance來說，主要聯(lián)盟任務(wù)維建構(gòu)嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的影像加速方案規(guī)范，相關(guān)最新嵌入式影像加速應(yīng)用技術(shù)也會釋出公開，尤其是PC應(yīng)用市場的高效技術(shù)方案，也是聯(lián)盟積極導入整合的重點，讓IPC或單板電腦能有更強而有力的高效能影像處理應(yīng)用解決方案。

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在工業(yè)用嵌入式應(yīng)用中，整合觸控顯示屏加上嵌入顯屏機構(gòu)的運算主機，可用的機構(gòu)空間相當小，若需提升系統(tǒng)效能，則必須採導入新一代PC硬體架構(gòu)進行整體效能改善。

但針對嵌入式應(yīng)用的視覺加速應(yīng)用，除了影像加速晶片需在運算能力加強外，也必須導入更強的3D演算法，尤其在整合度與低功耗要求下，用于嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的影像加速應(yīng)用仍須考量IPC與單板電腦的設(shè)計要求，才能順利整合入嵌入式硬體平臺中。但目前較欠缺的仍是系統(tǒng)端、作業(yè)系統(tǒng)底層的原生加速支援，必須結(jié)合晶片廠商、應(yīng)用軟體開發(fā)商與作業(yè)系統(tǒng)資源進行整合，進一步改善嵌入式系統(tǒng)的視覺應(yīng)用品質(zhì)。

目前Embedded Vision Alliance會員已有Berkeley Design Technology、CEVA、Xilinx、IMS Research、ANALOG DEVICES、Apical、Avnet、Cognivue、Freescale、MathWorks、NI、NVIDIA、TI、TEL與XMOS等業(yè)者加入，加入成員涵括系統(tǒng)處理器晶片業(yè)者、影像處理、量測儀器、EDA工具商等，聯(lián)盟的整合將有助于加速推進嵌入式應(yīng)用的視覺加速應(yīng)用效能改善。

Windows Embedded推出Win8版本 有助提升系統(tǒng)操作體驗

另一方面，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品，除硬體架構(gòu)外，其實作業(yè)系統(tǒng)的選項相當多，其中以PC產(chǎn)業(yè)目前用量最大的視窗作業(yè)系統(tǒng)，目前也計畫將原有的嵌入式應(yīng)用版本同步升級至最新的Windows 8應(yīng)用版本，嵌入式系統(tǒng)搭載Windows 8嵌入式版本后，可以將原有的嵌入式系統(tǒng)操作人機介面做到跳躍性的大幅改善，原有在嵌入式IPC、單板電腦操作環(huán)境不夠人性的問題，在新系統(tǒng)全面裝載、升級后，也能獲得如同常規(guī)PC的管理、維運體驗。

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Windows Embedded已有Windows 8核心版本，未來整合嵌入式應(yīng)用可使用的作業(yè)系統(tǒng)選擇更多

而以Windows 8作業(yè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)建構(gòu)的Windows Embedded嵌入式作業(yè)平臺，除在人機介面的大幅改進外，也可銜接最新的硬體架構(gòu)平臺，新的作業(yè)系統(tǒng)在系統(tǒng)資源管理可以使用更大容量的記憶體、次級儲存裝置外，也能支援最新穎的影像加速晶片、GPU與各式改善性能的加速擴充卡，大幅強化舊式嵌入式裝置的整體性能表現(xiàn)、開機速度、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整合效能，同時也能提供更完善的管理機制與安全解決方案。

在硬體、影音加速設(shè)計方案與作業(yè)系統(tǒng)的全盤翻新外，嵌入式系統(tǒng)也開始在新應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)深耕，例如，目前的醫(yī)療、光學自動檢測AOI（Automated optical inspection）與監(jiān)控安全系統(tǒng)等應(yīng)用，導入Server級IPC應(yīng)用設(shè)計方案，尤其是大型醫(yī)療設(shè)備、光學檢測應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)整合后，可以輕易利用運算資源開發(fā)云端與智能應(yīng)用方案，加上新一代的Server IPC的效能大幅改善下，仍可保有IPC等級的強固應(yīng)用運算品質(zhì)，漸增加新的應(yīng)用市場影響力。

新一代高效能Server IPC推出 將嵌入式應(yīng)用帶入云端應(yīng)用環(huán)境

Server IPC與一般IPC產(chǎn)品，除在產(chǎn)品的規(guī)格等級較高、儲存容量與記憶體容量更大外，對Server IPC所配置的網(wǎng)路介面、埠數(shù)亦相對較多，可以因應(yīng)嵌入式應(yīng)用需求擴增云端應(yīng)用整合，配置之網(wǎng)路連接埠可多達2~4埠，也可整合備援應(yīng)用機制，避免單一網(wǎng)路線路出現(xiàn)故障時，導致整個云端Server IPC系統(tǒng)形成無法連網(wǎng)問題，造成云服務(wù)中斷。

此外，也可利用專用線路進行Server IPC的云端運行機制監(jiān)控，隨時掌握Server IPC使用現(xiàn)況與服務(wù)品質(zhì)，同時可讓系統(tǒng)開發(fā)動作在后端以網(wǎng)路進行遠端更新、調(diào)校，搭配OTA（Over-the-Air Technology）技術(shù)進行韌體、軟體更新，盡可能避免Server IPC服務(wù)中斷。

Server IPC的產(chǎn)品架構(gòu)，基本上所提供的應(yīng)用服務(wù)，在以往利用常規(guī)IPC進行組構(gòu)，通常需要2~4組設(shè)備進行服務(wù)架構(gòu)，不只是使得IPC機箱因為需多部IPC整合架構(gòu)而使得電源設(shè)計、設(shè)備占用空間與不斷電系統(tǒng)整合難度增加，讓原先配置Server IPC的有限空間下不得不尋求成本較高的高性能IPC方案。但在新一代Server IPC產(chǎn)品下，由于效能、連接埠與電源系統(tǒng)僅需相當于單部IPC的產(chǎn)品體積，就可以完成整個應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)，因應(yīng)在要求更嚴苛、系統(tǒng)穩(wěn)定性要求更高的醫(yī)療、光學檢測系統(tǒng)等應(yīng)用上，Server IPC更能勝任應(yīng)用工作需求。