如何將遺留系統(tǒng)擴(kuò)展到人工智能和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

各行各業(yè)的組織都在尋找利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)大趨勢(shì)的方法。這些使能技術(shù)不僅能提高效率和降低成本，還允許實(shí)施新的應(yīng)用程序、服務(wù)和收入模式。

然而，目前運(yùn)行的許多電子系統(tǒng)通常部署5年，10年或更長(zhǎng)時(shí)間，這使得OEM和系統(tǒng)集成商難以利用技術(shù)的新進(jìn)步。事實(shí)上，在這個(gè)快速創(chuàng)新的時(shí)代，僅僅存在遺留電子系統(tǒng)就可以加速技術(shù)和業(yè)務(wù)的過(guò)時(shí)。

工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療保健和測(cè)試與測(cè)量等領(lǐng)域就是這種情況，其中許多電子系統(tǒng)都是圍繞集成架構(gòu)設(shè)計(jì)的。這使得工程師難以采用最新技術(shù)，因?yàn)槭褂眯陆M件升級(jí)集成系統(tǒng)通常會(huì)導(dǎo)致兼容性問(wèn)題。因此，每當(dāng)組件或子系統(tǒng)過(guò)時(shí)時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)就會(huì)變得越來(lái)越過(guò)時(shí)。

目前，這是圍繞最近停產(chǎn)的3設(shè)計(jì)的許多設(shè)備所面臨的情況。斷續(xù)器一代智能英特爾酷睿處理器產(chǎn)品線。

盡管如此，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)仍然難以忽視。收集設(shè)備或過(guò)程數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)?a href="http://ttokpm.com/tags/ai/" target="_blank">AI可以立即產(chǎn)生可操作的見(jiàn)解。這正在改善上述行業(yè)的業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)職能：

在自動(dòng)化中，它們可以通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高制造產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，優(yōu)化供應(yīng)鏈，并提高工作場(chǎng)所的安全性。

在醫(yī)療保健方面，它們可以提高診斷的準(zhǔn)確性和患者護(hù)理的質(zhì)量，簡(jiǎn)化管理流程，并降低整體住院成本。

在測(cè)試&測(cè)量中，它們可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，減少所需的測(cè)試周期數(shù)，釋放人力資源并減少費(fèi)用。

基于COM Express的模塊化設(shè)計(jì)使組織能夠利用這一潛力，同時(shí)最大限度地提高對(duì)新系統(tǒng)和遺留系統(tǒng)的現(xiàn)有工程投資。

COM 中的互聯(lián)智能

COM Express 通過(guò)將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和其他資源與核心系統(tǒng)功能分離來(lái)解決集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。它通過(guò)基于計(jì)算模塊和底層載板的雙板架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。載板可以使用特定于應(yīng)用的 I/O 進(jìn)行定制，從而允許在 COM Express 計(jì)算模塊和系統(tǒng)其余部分之間傳輸數(shù)據(jù)和電源。

因此，可以將舊版 COM Express 計(jì)算模塊替換為包含 AI 或以 IoT 為中心的功能的較新模型。鑒于最近流行的3的停止斷續(xù)器一代智能英特爾酷睿處理器，COM Express以7的形式提供了可擴(kuò)展的前進(jìn)道路千一代英特爾酷睿嵌入式處理器。

第七代酷睿嵌入式處理器基于Kaby Lake微架構(gòu)，提供多達(dá)四個(gè)內(nèi)核和4.2 GHz的最大時(shí)鐘頻率，可配置的TDP僅為35W。這些設(shè)備還集成了一系列面向人工智能和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能，包括：

英特爾高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集 2 為浮點(diǎn)計(jì)算提供優(yōu)化指令，并為融合乘法 （FMA） 運(yùn)算提供 256 位整數(shù)指令。這些類型的算術(shù)對(duì)于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的高效，精確執(zhí)行至關(guān)重要?？梢葬槍?duì)集成的 7 個(gè)高清圖形單元開(kāi)發(fā)和優(yōu)化此類算法千使用英特爾? OpenVINO 工具包等人工智能開(kāi)發(fā)框架的一代酷睿處理器或配套加速器（如 Movidius 視覺(jué)處理單元 （VPU））。

支持高達(dá) 64 GB 的 2133 MHz DDR4 內(nèi)存，這對(duì)于 AI 推理至關(guān)重要，因?yàn)?CPU 用于上述高級(jí)算術(shù)的寬矢量單元。

英特爾保護(hù)技術(shù) （IPT）、英特爾 AES-NI、英特爾內(nèi)存保護(hù)擴(kuò)展 （MPX） 等安全技術(shù)有助于保護(hù)啟動(dòng)順序、敏感數(shù)據(jù)和內(nèi)存區(qū)域免受網(wǎng)絡(luò)傳播的攻擊和軟件漏洞。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境中，它們還可以加速加密工作負(fù)載以釋放主CPU上的資源，并提供可用于遠(yuǎn)程身份驗(yàn)證的唯一，不可更改的身份。

英特爾博銳提供虛擬化和遠(yuǎn)程管理功能，使嵌入式系統(tǒng)能夠像企業(yè)服務(wù)器一樣運(yùn)行。英特爾虛擬化技術(shù)（英特爾 VT-x）可以幫助對(duì)多核設(shè)備進(jìn)行分區(qū)，以便可以使用新軟件（企業(yè)持續(xù)交付模型）更新托管企業(yè)功能的某些內(nèi)核。這同時(shí)與系統(tǒng)的其他實(shí)時(shí)功能保持隔離。博銳還包括遠(yuǎn)程管理?xiàng)l款，以便通過(guò)無(wú)線或電線安全地監(jiān)控、升級(jí)或維修設(shè)備。

這些處理器在COM高速2型模塊上受支持，如凌華科技速遞-SL2/KL2。

圖 1.凌華科技速遞-SL2/KL2 COM快車2型模塊提供了從最近停產(chǎn)的3型模塊升級(jí)的途徑斷續(xù)器一代智能英特爾酷睿處理器到更現(xiàn)代的 6千和 7千生成設(shè)備

通過(guò) COM 快遞在傳統(tǒng)和機(jī)遇之間架起橋梁

憑借凌華科技的10年生命周期支持和15年的英特爾嵌入式CPU支持，7千基于英特爾酷睿的 Express-KL2 和 6 代千基于英特爾酷睿的 Express-SL2 一代是將傳統(tǒng)設(shè)備遷移到 AIoT 系統(tǒng)時(shí)代的可行選擇。

最值得注意的是，COM Express 類型 2 模塊具有 VGA、PATA IDE 和 PCI 兼容的引腳排列，使其能夠與一系列已進(jìn)入部署生命周期的系統(tǒng)進(jìn)行交互。它們還與操作系統(tǒng)（如 Windows 7、嵌入式標(biāo)準(zhǔn) 7、Windows 8.1 和嵌入式 Linux）本機(jī)兼容。因此，基于流行的 COM Express Type 2 規(guī)范的現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)需重新集成新的載板、計(jì)算模塊和軟件，只需插入 Express-SL2 或 KL2 處理器模塊即可利用現(xiàn)代處理器功能。

圖 2.Express-SL2/KL2 的 2 類引腳排列支持 PCI、PATA IDE 和 VGA 等傳統(tǒng)接口，只需更換計(jì)算模塊即可使現(xiàn)有系統(tǒng)遷移到現(xiàn)代性能

對(duì)于開(kāi)始新系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，COM Express 架構(gòu)的好處是顯而易見(jiàn)的。標(biāo)準(zhǔn)的普及和架構(gòu)的模塊化提供了一條簡(jiǎn)單的遷移路徑，可以維持和現(xiàn)代化產(chǎn)品數(shù)十年。但另一方面，對(duì)于基于集成架構(gòu)的遺留系統(tǒng)，可能需要進(jìn)行改造。

在這些情況下，在Express-SL2 / KL2等平臺(tái)上對(duì)傳統(tǒng)I / O和軟件的上述支持是可能的。凌華科技設(shè)計(jì)服務(wù)器可以協(xié)助進(jìn)行BIOS修改、硬件遷移，甚至測(cè)試，以支持改造項(xiàng)目。雖然NRE投資在短期內(nèi)更高，但重用技術(shù)和延長(zhǎng)具有現(xiàn)代化處理器綜合體的機(jī)械的能力很容易抵消這些成本。

希望為基于 Express-SL2/KL2 的設(shè)計(jì)添加突破性 AI 性能的工程師可以利用上述英特爾 OpenVINO 工具包開(kāi)發(fā)在主機(jī) 6 的集成圖形內(nèi)核上運(yùn)行的精確人工智能推理算法千和 7千世代核心處理器。

對(duì)于需要更多 ML 性能的設(shè)計(jì)，可以在配套載板上配備像 Movidius X VPU 這樣的分立式 AI 加速器。這些用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理工作負(fù)載的極低功耗硬件加速器集成了專門的視覺(jué)處理內(nèi)核，可用于增強(qiáng)主機(jī)處理器的 AI 性能，或?yàn)椴话?AI 兼容主機(jī)的 COM Express 設(shè)計(jì)提供 AI 計(jì)算功能。

再一次，由于加速器安裝在載板上，工程師為未來(lái)留下了更多的選擇和更大的靈活性。

除了 6千和 7千一代酷睿處理器，Express-SL2/KL2 支持英特爾至強(qiáng)處理器和英特爾賽揚(yáng)設(shè)備。除了 0oC 至 60oC 至 -40oC 至 +85oC 的工作溫度范圍選項(xiàng)外，這種廣泛的處理器支持還為 Express-SL2 和 -KL2 系統(tǒng)提供了滑動(dòng)級(jí)的性能和功耗，以滿足大多數(shù)自動(dòng)化、醫(yī)療保健和測(cè)試系統(tǒng)的要求。

簡(jiǎn)化數(shù)字化轉(zhuǎn)型

凌華科技的Express-SL2/KL2模塊等解決方案能夠升級(jí)產(chǎn)品，同時(shí)保持以前的硬件和軟件投資，可以將系統(tǒng)推向互聯(lián)智能領(lǐng)域。

例如，在醫(yī)療保健行業(yè)，OEM 正在利用這些設(shè)備升級(jí)超聲波、X 射線和內(nèi)窺鏡檢查機(jī)器，這些機(jī)器受益于當(dāng)前一代英特爾處理器在 3D 成像應(yīng)用中提供的改進(jìn)的圖形和視頻編碼/解碼性能。在自動(dòng)化領(lǐng)域，Express-SL2/KL2上的增強(qiáng)型多核性能和千兆以太網(wǎng)接口正在為工業(yè)4.0設(shè)計(jì)提供支持，使企業(yè)和運(yùn)營(yíng)應(yīng)用能夠在同一硬件上實(shí)現(xiàn)，并能夠立即訪問(wèn)IP網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)正在利用該平臺(tái)為日益復(fù)雜的仿真增加越來(lái)越多的性能。

而且，隨著下一代計(jì)算、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到先進(jìn)的 SoC 中，未來(lái)的 COM Express 技術(shù)將幫助這些行業(yè)的設(shè)計(jì)人員繼續(xù)最大限度地利用其 IP。

審核編輯：郭婷