AI邊緣推理計算機設(shè)計通過邊緣提升節(jié)點變得簡單

當計算系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)過訓練的機器學習算法進行預測時，就會發(fā)生推理。雖然推理的概念并不新鮮，但在邊緣執(zhí)行這些高級操作的能力是相對較新的。

基于邊緣的推理引擎背后的技術(shù)是嵌入式計算機。但顯然，它遠遠不止于此，它具有放大的計算能力，大量的存儲空間以及實時處理大量數(shù)據(jù)所需的I / O。目標是盡可能靠近生成數(shù)據(jù)的位置執(zhí)行操作，從而在最短的時間內(nèi)獲得最準確的結(jié)果。該位置通常非?？拷?a href="http://ttokpm.com/v/tag/117/" target="_blank">傳感器，外部數(shù)據(jù)被輸入到系統(tǒng)中。一旦做出決策，它們通常會被送回邊緣進行，從而推動邊緣的實時決策。

基于邊緣的推理引擎的一個關(guān)鍵問題是其部署環(huán)境。例如，它是否必須設(shè)計用于處理沖擊和振動？它會產(chǎn)生極高的溫度或低溫嗎？它是否會提供性能加速的正確平衡？對每個問題的回答都可能導致不同的設(shè)計，或者至少以不同的方式進行設(shè)計。

一些供應(yīng)商擁有全套內(nèi)部環(huán)境問題測試設(shè)備。這將包括熱調(diào)節(jié)模擬，當然還有沖擊和振動。在大多數(shù)應(yīng)用中，專為“堅固耐用和熱應(yīng)用”而設(shè)計的系統(tǒng)意味著它可以在-40°C至+ 70°C的溫度范圍內(nèi)工作，并且可以承受高達20 G的沖擊和3 Grms的振動。

為人工智能而增強

通用嵌入式計算機和設(shè)計用于處理推理算法的計算機之間有明顯的區(qū)別。首先，推理引擎對計算性能的要求最高。任何設(shè)計人員都可以從貨架上撤下高端 X86 處理器并將其整合到系統(tǒng)中，即使是包含數(shù)據(jù)中心平臺功能的系統(tǒng)。但是，在硬件和軟件方面，需要人工智能系統(tǒng)方面的深厚專業(yè)知識和經(jīng)驗，才能設(shè)計出具有最大吞吐量的系統(tǒng)。Premio的專家通過其工業(yè)級計算機平臺的強大硬件工程和設(shè)計滿足了這一要求。

Premio提出了一種稱為邊緣增強節(jié)點的模塊化技術(shù)，可以最大限度地提高邊緣的系統(tǒng)性能。硬件節(jié)點以物理方式連接到平臺的下半部分，并為需要數(shù)據(jù)采集以獲得實時見解的邊緣級工作負載提供硬件加速。這種兩件式模塊化設(shè)計有助于保持平臺的耐用性，同時通過創(chuàng)新型罐式磚塊和 GPU 中的非易失性內(nèi)存 （NVMe） 固態(tài)磁盤驅(qū)動器 （SSD） 提供性能加速，以實現(xiàn)并行計算性能。每個邊緣加速節(jié)點都使用高 RPM 主動冷卻來確保這些組件的可靠性。

Premio提供了許多不同的邊緣增強節(jié)點。例如，RCO-6000-CFL-2N2060S 選件增加了一個可熱插拔的 NVMe 固態(tài)硬盤罐，能夠容納多達兩個 15 毫米 U.2 固態(tài)硬盤和一個 PCIe GPU。第二種選擇是 RCO-6000-CFL-4NH，可增強存儲功能，支持 x2 熱插拔 NVMe 固態(tài)硬盤罐，可容納兩個 15 毫米 U.2 固態(tài)硬盤，用于支持硬件和軟件 RAID 的高容量 NVMe 存儲。第三個選項 RCO-6000-CFL-8NS 專注于更高速的 NVMe 存儲，使系統(tǒng)集成商能夠添加多達 8 個 7 毫米、2.5 英寸的存儲。U.2 NVMe 固態(tài)硬盤，即將推出用于普瑞米歐的邊緣提升節(jié)點產(chǎn)品組合。

這種類型的拓撲非常重要，因為對于基于邊緣的推理系統(tǒng)，存儲與駐留在背板上的I / O分開，從而最大限度地提高性能?！懊卦E”在于平衡PCIe通道的可用數(shù)量以提供最佳性能，這是Premio能夠從其嵌入式和數(shù)據(jù)中心計算機架構(gòu)設(shè)計組合中提取的設(shè)計技術(shù)。

必須考慮的其他I / O包括USB，COM接口，甚至5G。對于電路板供應(yīng)商和 OEM 來說，處理高吞吐量 I/O 的一個好方法是通過模塊化 I/O 子板來增加靈活性。通過這種方法，系統(tǒng)可以準確地提供所需的I / O，并消除特定于應(yīng)用程序的工作負載的不必要的I / O選擇。

面向 ADAS 應(yīng)用的人工智能

當今一個流行的應(yīng)用是ADAS或高級駕駛員輔助系統(tǒng)。這些復雜的系統(tǒng)基于有效的數(shù)據(jù)收集和共享為自動駕駛汽車應(yīng)用提供動力，旨在為五級自動駕駛提供不斷更智能的算法。

注意到這顯然是一個基于邊緣的應(yīng)用，邊緣增強節(jié)點設(shè)計團隊肯定會結(jié)合適當?shù)募庸坦δ芎蜔嵴{(diào)節(jié)。例如，系統(tǒng)操作員需要始終動態(tài)了解箱內(nèi)的溫度。在這里，可能的情況包括風扇。作為耗電組件，該風扇僅在必要時打開電源。

在Premio為客戶提供的軟件開發(fā)工具包中，有一個應(yīng)用程序可以讓他們最大限度地利用這些風扇，確定它們應(yīng)該何時打開，它們應(yīng)該以什么速度運行，等等。該軟件還提供了一個安全閥，因為它可以將所有I / O讀取操作從各種外圍設(shè)備暫停回CPU。也可以使用物理按鈕和LED指示燈執(zhí)行此操作。

最大化電源效率

功率效率是基于邊緣的推理引擎的首要任務(wù)。系統(tǒng)設(shè)計人員認識到需要將處理能力放在更靠近物聯(lián)網(wǎng)傳感器的位置。一個直接的解決方案是添加各種性能加速器，通常采用 GPU、NVMe 存儲和 M.2 加速器的形式。此設(shè)計策略的權(quán)衡是，每個組件都是耗電的組件，需要解決功耗與性能預算的問題。將這些任務(wù)分離到邊緣增強節(jié)點可提高處理能力并減少主機處理器上的負載，主機處理器的負載在其加固的寬功率輸入（從 9 V 到 48 V DC）中隔離。模塊化邊緣加速節(jié)點的一個獨特功能是，它為可靠性至關(guān)重要的最苛刻的邊緣工作負載中的強大性能加速模塊（NVMe SSD、GPU 或 m.2 加速器）提供電源穩(wěn)定性。

由于基于邊緣的推理引擎會生成大量數(shù)據(jù)，因此存儲是關(guān)鍵。邊緣加速節(jié)點包括一個 6 Gbit/s SATA 接口，可連接四個驅(qū)動器（兩個內(nèi)部驅(qū)動器和兩個外部驅(qū)動器）。然而，對于此應(yīng)用程序而言，合并 NVMe 驅(qū)動器可能會改變游戲規(guī)則。在這種特殊情況下，它最多通過四個 2.5 英寸 15 毫米驅(qū)動器和八個 2.5 英寸 7 毫米驅(qū)動器中的另一個選項進行處理。

雖然板載存儲至關(guān)重要，但將數(shù)據(jù)與云協(xié)調(diào)的能力也至關(guān)重要。在此方案中，此過程通過標準千兆以太網(wǎng)或 10 Gbit/s 模塊進行處理。無線或蜂窩LTE也是選項，具體取決于應(yīng)用程序和環(huán)境。由于該設(shè)計提供靈活的I/O子板，用戶甚至可以集成5G子板模塊，以實現(xiàn)5G部署的超低延遲連接。

安全性和下一代可升級性

雖然任何工業(yè)平臺都必須包含適當?shù)陌踩胧?，但將系統(tǒng)性能推向邊緣會使安全性變得更加重要。Premio 以公認的行業(yè)標準（如 TPM 2.0）為基礎(chǔ)來加密數(shù)據(jù)。然后是要解決的物理方面 - 有人從字面上竊取物理系統(tǒng)。為了解決這個問題，邊緣增強節(jié)點上的 NVMe 驅(qū)動器位于鎖和鑰匙驅(qū)動器籠后面。

邊緣增強節(jié)點的模塊化使其本質(zhì)上可升級。只需在模塊可用時將其換成性能更高的版本即可。雖然此功能可能會略微增加物料清單（BOM），但它可以保護長期投資，因為可以保證系統(tǒng)具有更長的有效壽命。在軟件方面，可以通過LAN在現(xiàn)場進行無線升級，并且由于內(nèi)置的安全功能，可以放心地完成。而隨著行業(yè)走向云原生升級路徑，這已經(jīng)成為升級的首選方式。只要系統(tǒng)保持“容器化”狀態(tài)，安全問題就會得到解決和管理 - 無論是在系統(tǒng)的整個生命周期內(nèi)，還是在不斷變化的數(shù)字安全威脅環(huán)境中。

Premio認識到，其本地化的制造使公司在競爭中占據(jù)了一席之地。所有組裝都在洛杉磯的工廠進行，無論訂單大小。這消除了海外供應(yīng)鏈的潛在負擔，加快了上市時間并簡化了部署，使客戶能夠非?？焖俚貑雍瓦\行企業(yè)規(guī)模和部署。

審核編輯：郭婷