工業(yè)設(shè)備的生命周期及在短期內(nèi)從根本上提升系統(tǒng)的功能

賽靈思 All Programmable SoC 和 7 系列 FPGA 不僅可為當(dāng)今的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)平臺(tái)提供最廣泛的功能，而且還能為未來(lái)發(fā)展提供最大的靈活性。在工業(yè)系統(tǒng)的整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高的投資回報(bào)以及最低的總擁有成本。

概要

本白皮書以工業(yè)通信、網(wǎng)絡(luò)安全和邊緣計(jì)算（從簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)優(yōu)化到機(jī)器學(xué)習(xí)）為例，重點(diǎn)介紹賽靈思 Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的適用性與好處。這些器件將 ARM 應(yīng)用處理器與 FPGA 邏輯（可編程硬件）、外設(shè)及其它嵌入式模塊完美結(jié)合在一起，使用戶能夠在他們系統(tǒng)的軟件智能與硬件優(yōu)化之間取得理想平衡。

本白皮書將探討工業(yè)設(shè)備的生命周期及如何結(jié)合軟件和可編程硬件在短期內(nèi)從根本上提升提升系統(tǒng)的功能，同時(shí)如何在迅速變化的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)趨勢(shì)中延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。本白皮書還將介紹協(xié)助在軟件和可編程硬件間分配功能的軟件工具，同時(shí)說(shuō)明不選用 All Programmable 解決方案帶來(lái)的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)與成本。

IT-OT 融合方法

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 指涉及邊緣設(shè)備、云應(yīng)用、傳感器、算法、安全性、保密性、大量協(xié)議庫(kù)、人機(jī)界面 (HMI) 及其它必須互操作元素的多維度緊密耦合的系統(tǒng)鏈。一些人將 IIoT 愿景描述為運(yùn)營(yíng)技術(shù) (OT) 與信息技術(shù) (IT) 的融合，但實(shí)際上目標(biāo)更為深遠(yuǎn)。OT 應(yīng)用的時(shí)間敏感性和 IT 應(yīng)用的數(shù)據(jù)密集性要求所有這些元素融為一體，如期、可靠地執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)。但與另一項(xiàng)關(guān)鍵要求（即壽命周期）會(huì)存在沖突。壽命周期可確保系統(tǒng)供應(yīng)商及其客戶的這些 IIoT 系統(tǒng)的投資回報(bào)。在 IIoT 系統(tǒng)的分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、 網(wǎng)絡(luò)安全等一系列基礎(chǔ)底層技術(shù)方面正取得重大進(jìn)展。然而，在擴(kuò)展的生命周期進(jìn)行修改或升級(jí)，這種緊密集成要求會(huì)給這些系統(tǒng)嚴(yán)格的時(shí)間性造成不必要的連鎖反應(yīng)。

應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的最常見(jiàn)方法，就是尋求一款可用作 IIoT 邊緣系統(tǒng)核心的嵌入式電子組件 ——其具備可用的最佳規(guī)范，能夠輕松應(yīng)對(duì)意外情況。邊緣系統(tǒng)是指位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，最貼近實(shí)體工廠及其它工業(yè)環(huán)境（如運(yùn)動(dòng)控制器、保護(hù)繼電器、可編程邏輯控制器等類似系統(tǒng)）的決定性嵌入式通信與實(shí)時(shí)控制引擎。千兆赫時(shí)鐘頻率、內(nèi)存容量加大、輸入/輸出端口數(shù)量增多、最新加密引擎，看起來(lái)可為尚未知曉的未來(lái)需求提供解決方案。但是在應(yīng)對(duì)工業(yè)設(shè)備的時(shí)間尺度時(shí)，因?yàn)槠潢P(guān)鍵子系統(tǒng)的工作時(shí)間尺度是幾百毫秒（或更短），卻需要在工廠內(nèi)和偏遠(yuǎn)地點(diǎn)工作數(shù)十年，僅依靠先進(jìn)的多核嵌入式處理器在 IIoT 領(lǐng)域的擴(kuò)展，最多只能算一種想象。在最壞的情況下，這是一種短視做法，會(huì)導(dǎo)致一系列難度大、成本高的市場(chǎng)營(yíng)銷和工程權(quán)衡取舍，而權(quán)衡取舍的主要目的是管理性能瓶頸造成的功能時(shí)序問(wèn)題。鑒于所涉時(shí)間尺度，在 IIoT 邊緣亟需更高的擴(kuò)展自由度。通過(guò)使用可編程硬件來(lái)增強(qiáng)運(yùn)行在嵌入式處理器內(nèi)核上的軟件，可以釋放這樣的擴(kuò)展自由度。這種一致性更高的方法，可以輕松管理確定性、時(shí)延和性能，消除 IT 與 OT 域間以及 OT 域中子系統(tǒng)內(nèi)的干擾。

圖 1：典型 IIoT 系統(tǒng)的時(shí)間尺度、屬性和生命周期

通過(guò)并行方式，提供硬件虛擬化等功能的處理器能產(chǎn)生可持續(xù)價(jià)值，這不僅讓架構(gòu)師能夠整合新的客戶操作系統(tǒng)，而且還可提供所需的自動(dòng)化和隔離水平。同時(shí)還提供始終有用的特性，例如像內(nèi)存保護(hù)（奇偶，或最好的糾錯(cuò)碼 [ECC]）這樣永不過(guò)時(shí)的特性。

采用專用硬件來(lái)增強(qiáng)靜態(tài)處理器架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)分工，讓各硬件各司其職，這對(duì)嵌入式電子行業(yè)來(lái)說(shuō)絕非新模式。還需要注意的是，隨時(shí)間自動(dòng)調(diào)整任務(wù)與勞動(dòng)分工。例如最新預(yù)測(cè)維護(hù)算法，其所需的傳感器輸入數(shù)量多于此前的輸入數(shù)量。讓硬件負(fù)責(zé)增量計(jì)算，可維持總體負(fù)載以及處理子系統(tǒng)的周期時(shí)間（這是最重要的）。對(duì)購(gòu)買和安裝系統(tǒng)的客戶以及在未來(lái)數(shù)十年中從該設(shè)備獲得多重增值軟件服務(wù)收入流的系統(tǒng)供應(yīng)商而言，這一靈活性能帶來(lái)巨大收益。

在選擇能隨時(shí)間發(fā)展適應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)影響的 IIoT 邊緣平臺(tái)的情況下，本白皮書重點(diǎn)研討構(gòu)成 IIoT 基礎(chǔ)的三大關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域（即連接、網(wǎng)絡(luò)安全和邊緣計(jì)算）。擁有一款具有高度靈活、可擴(kuò)展、能同時(shí)處理 OT 和 IT 技術(shù)的 IIoT 平臺(tái)極為重要。All Programmable SoC（即全可編程片上系統(tǒng)）兼具軟件可編程和硬件可編程特性，是一個(gè)理想的解決方案。本白皮書還涵蓋兩個(gè)與 All Programmable SoC 有關(guān)的技術(shù)專題：軟件定義硬件和 All Programmable SoC 與分離嵌入式處理器的輔助 FPGA 的對(duì)比。賽靈思提供的 Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 系列專門全權(quán)處理 IT 和 OT 任務(wù)。見(jiàn)圖 2。

圖 2：Zynq UltraScale+ 方框圖

連接：從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)到未來(lái)協(xié)議

IIoT 時(shí)代的連接朝著精簡(jiǎn)方法發(fā)展，但這一轉(zhuǎn)型帶來(lái)新的復(fù)雜性。OPC 基金會(huì)的開放平臺(tái)通信統(tǒng)一架構(gòu) (OPC-UA) 和實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分配服務(wù) (DDS) 等邊緣和系統(tǒng)級(jí)協(xié)議正在各自的應(yīng)用領(lǐng)域贏得強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。這兩者都能隨著時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 的興起而大受裨益。這是一種確定性以太網(wǎng)傳輸，能夠管理混合關(guān)鍵性流。TSN 能在整個(gè)邊緣網(wǎng)絡(luò)和 IIoT 的大部分網(wǎng)絡(luò)中有力地落實(shí)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議愿景，因?yàn)樗馨殡S盡力服務(wù)流量(best-effort traffic) 支持各種程度的流量調(diào)度( scheduled traffic)。TSN 是一種不斷發(fā)展演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn),在該標(biāo)準(zhǔn)的各方面以及最終市場(chǎng)特定狀況塵埃落定之前，宣傳專用芯片組（例如 ASIC 或ASSP）的標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性，這種做法風(fēng)險(xiǎn)重重。類似地，通過(guò)純軟件方法試圖向管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的現(xiàn)有控制器添加 TSN 支持，至少也會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的時(shí)序行為。這樣可能會(huì)導(dǎo)致中斷響應(yīng)、延遲內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間等的劣化。最終，這不會(huì)成為一種合理的解決方案，因?yàn)?TSN 要求的是一種目前的處理器中尚不具備的時(shí)間感知形式。但即使不在同一器件中集成 TSN（以管理控制功能，如端點(diǎn)），如果把外部 TSN 交換機(jī)集成到系統(tǒng)內(nèi)，與多個(gè)端點(diǎn)連接的交換機(jī)也很有可能能夠?yàn)橹С址?TSN 的控制器提供以太網(wǎng)向后兼容支持。目標(biāo)是將 TSN 集成到端點(diǎn)中，在實(shí)現(xiàn)調(diào)度流量與盡力服務(wù)流量并行的同時(shí)，最小化對(duì)控制功能時(shí)序的影響。見(jiàn)圖 3。

圖 3：TSN 拓?fù)渑c優(yōu)勢(shì)

在控制器中集成 All Programmable TSN 實(shí)現(xiàn)方案，在避免對(duì)軟件時(shí)序產(chǎn)生重大影響的情況下通過(guò)在硬件中實(shí)現(xiàn)帶寬密集型和時(shí)間關(guān)鍵型功能，能最小化變更造成的影響。使用賽靈思內(nèi)部開發(fā)的完全符合標(biāo)準(zhǔn)的 TSN 優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案，設(shè)計(jì)人員能實(shí)現(xiàn)純端點(diǎn)或橋接端點(diǎn)。不論是將采用 All Programmable SoC 設(shè)計(jì)的控制器從標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)升級(jí)到 TSN，還是使用不斷發(fā)展演進(jìn)的 TSN 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)新的控制器，賽靈思的 All Programmable 方法不僅能讓設(shè)計(jì)人員在做出改動(dòng)時(shí)盡量避免給關(guān)鍵時(shí)序造成影響，同時(shí)還可滿足未來(lái)需求（相對(duì)于 ASIC 和 ASSP 而言）。

還值得考慮的是一種替代性，但同樣常見(jiàn)的用例。因?yàn)?IIoT 并非是一個(gè)全新行業(yè)，它仍然需要支持這個(gè)行業(yè)以前和現(xiàn)在這種條塊分割狀態(tài)下使用的大量傳統(tǒng)工業(yè)協(xié)議。大多數(shù)新型 SoC 對(duì)這些協(xié)議中甚至相當(dāng)大的一部分不提供支持。因此，網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)量可能超過(guò)大部分這些固定 SoC 的 I/O 功能。相比之下，采用賽靈思的 All Programmable SoC 創(chuàng)建的系統(tǒng)能滿足客戶的定制要求，例如支持傳統(tǒng)協(xié)議及其相關(guān)的 I/O 連接。不管協(xié)議要求的是 250μs 或 64μs 周期時(shí)間，這些工業(yè)通信控制器采用完全封裝和硬件卸載實(shí)現(xiàn)方案后，能避免額外器件帶來(lái)的成本，且不會(huì)造成軟件方法可能導(dǎo)致的對(duì)主流軟件和固件的副作用。

不論是使用 TSN、傳統(tǒng)工業(yè)協(xié)議，還是最常見(jiàn)的新舊混用的情況，賽靈思都提供具有設(shè)計(jì)確定性的任意連接。

網(wǎng)絡(luò)安全：硬化的和適應(yīng)未來(lái)威脅的能力

對(duì)廣義的網(wǎng)絡(luò)安全課題，IIoT 思想領(lǐng)袖采用“深度防御”方法。深度防御是一種多層安全形式，始于供應(yīng)商的供應(yīng)鏈，直至最終用戶的企業(yè)和云應(yīng)用軟件，甚至延伸到軟件可能連接的物。在本部分將介紹用于部署在 IIoT 邊緣的嵌入式電子裝置的信任鏈。隨著網(wǎng)絡(luò)延伸至模擬-數(shù)字邊界，數(shù)據(jù)只要進(jìn)入數(shù)字域就必須得到安全保障。深度防御安全要求強(qiáng)有力的硬件信任根，能通過(guò)硬件、操作系統(tǒng)和軟件隔離以及安全通信實(shí)現(xiàn)安全與測(cè)量啟動(dòng)操作及運(yùn)行時(shí)間安全。通過(guò)可信遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器、認(rèn)證中心等獨(dú)立核實(shí)證書的操作應(yīng)通過(guò)該鏈部署。

在預(yù)期網(wǎng)絡(luò)安全攻擊頻率增多的情況下，安全絕非靜態(tài)不變，而是處在不斷演進(jìn)中。例如自 1995 年以來(lái)，已對(duì)傳輸層安全 (TLS) 安全消息協(xié)議做過(guò)五次重大修改，還有更多改進(jìn)即將做出。IIoT 系統(tǒng)供應(yīng)商及其客戶需要知道如何減輕長(zhǎng)期安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)最大化高成本資產(chǎn)的壽命和利用率。奠定 TLS 等協(xié)議的加密算法一般實(shí)現(xiàn)在硬件中，但隨著 IT-OT 融合的發(fā)展，這些 IT 側(cè)的變化會(huì)給時(shí)間關(guān)鍵 OT 性能造成不利影響。為減輕這種影響，如管理程序等部分軟件架構(gòu)工具以及其它隔離方法現(xiàn)已經(jīng)開始問(wèn)市。產(chǎn)品實(shí)地部署多年后，也可以將這些軟件概念與使用可編程硬件卸載和支持目前尚未定義的全新加密功能的能力相結(jié)合。這一方法提供更強(qiáng)有力的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避計(jì)劃，可避免高成本的召回、補(bǔ)丁和可能的立法威脅。

軟件定義的硬件

“網(wǎng)絡(luò)安全：硬化的和適應(yīng)未來(lái)威脅的能力”一節(jié)中曾提到，硬件卸載獲得的不只是 All Programmable SoC 可編程硬件的支持。實(shí)現(xiàn)整個(gè)愿景需要能優(yōu)化這一技術(shù)的軟件自動(dòng)化功能。像 SDSoC 開發(fā)環(huán)境這樣的工具能讓用戶編寫 C/C++/OpenCL 及其它日益增多的語(yǔ)言，將功能的全部或部分分區(qū)到可編程硬件或軟件中。SDSoC 開發(fā)環(huán)境還能在處理器和可編程硬件間生成數(shù)據(jù)移動(dòng)引擎和基礎(chǔ)架構(gòu)。2015 年，SDSoC 工具結(jié)合使用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) (AES)-256 算法，在將算法部分移到可編程硬件時(shí)，顯示性能提升高達(dá) 4 倍提升?！禭cell 軟件刊》中的“使用 SDSoC 加速 AES 加密”一文。

該基準(zhǔn)測(cè)試的重點(diǎn)是探索軟件智能與可編程硬件優(yōu)化的最佳平衡。不過(guò)這個(gè)工具也能將該功能完整地卸載到可編程硬件。與此相似，通過(guò)硬件加速引擎，馬達(dá)控制環(huán)路收斂時(shí)間與純軟件實(shí)現(xiàn)方案相比，能將性能提升 30-40 倍。見(jiàn)圖 4。

圖 4：SDSoC 設(shè)計(jì)環(huán)境 設(shè)計(jì)流程

邊緣計(jì)算：可擴(kuò)展、低成本與實(shí)時(shí)

如同通信和安全，邊緣計(jì)算正朝向超多個(gè)方向演進(jìn)。云的計(jì)算能力運(yùn)行在之前無(wú)法訪問(wèn)的系統(tǒng)所釋放的數(shù)據(jù)流上，為用戶提供了前所未有或無(wú)法理解的可執(zhí)行的洞察力。這就建立起一套可用作新基線的預(yù)期或桌面籌碼。正如依靠 GPS 實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)讓大部分高速公路地圖過(guò)時(shí)，工業(yè)設(shè)備的購(gòu)買者和使用者對(duì)來(lái)自他們的 IIoT 系統(tǒng)的反饋有著不同的期望。目前在下列三大因素的推動(dòng)下，趨勢(shì)是把這些洞察的生成從云端推向邊緣：

?在從邊緣到云端的往返環(huán)路中以盡量快的速度應(yīng)用洞察

?發(fā)送（在許多情況下）大數(shù)量數(shù)據(jù)到云端的成本

?發(fā)送數(shù)據(jù)到云端的安全、可靠性和隱私問(wèn)題

有些行業(yè)趨勢(shì)不應(yīng)該看得那么絕對(duì)。對(duì)解決部分此類安全和隱私問(wèn)題，即便只是在本地預(yù)處理數(shù)據(jù)，然后把優(yōu)化后的混淆數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，也能帶來(lái)巨大的好處。最簡(jiǎn)單的例子是把低通或平均濾波器應(yīng)用到負(fù)責(zé)控制機(jī)器的控制器上的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。結(jié)果是既減少發(fā)送到云端的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量，也抑制了離群數(shù)據(jù)。通過(guò)可編程硬件，您能將這些優(yōu)化功能

在數(shù)據(jù)流出機(jī)器時(shí)應(yīng)用到數(shù)據(jù)上。與使用復(fù)雜內(nèi)存事務(wù)相比，能實(shí)現(xiàn)最高效的數(shù)據(jù)處理。這是因?yàn)閮?nèi)存事務(wù)會(huì)影響根據(jù)數(shù)據(jù)制定任何可能決策的響應(yīng)時(shí)間。這個(gè)例子可以表達(dá)為來(lái)自單個(gè)傳感器的單數(shù)據(jù)流，但實(shí)際上許多工業(yè)系統(tǒng)是由數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)并行數(shù)據(jù)流組成的。連接的數(shù)量放大了問(wèn)題，以及可編程硬件通過(guò)各種傳感器融合技術(shù)和片上分析提供的解的值。

在這里描述的示例中，智能嵌入在控制器中，對(duì)時(shí)間敏感反饋?lái)?xiàng)進(jìn)行本地調(diào)整，將時(shí)間關(guān)鍵性較低的數(shù)據(jù)以壓縮格式推送到云端。這是邊緣和云端相互補(bǔ)充的最好例證。這種對(duì)嵌入式智能和邊緣-云端協(xié)作的描述也能適用于邊緣上的機(jī)器學(xué)習(xí)，這是 IIoT 領(lǐng)域重要性不斷上升的一個(gè)課題。機(jī)器學(xué)習(xí) — 其中包括基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)推斷和部署，以及回歸和其它經(jīng)典方法，極其適合可編程硬件構(gòu)成的高能效、可定制和大規(guī)模并行計(jì)算架構(gòu)。出于這個(gè)原因，基于可編程硬件的加速卡在云中得到廣泛使用。同一 All Programmable 技術(shù)可供在邊緣使用，為多傳感器機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用提供最低時(shí)延、功耗與成本。由于 All Programmable 技術(shù)既能高效支持IT-OT 融合的所有基本方面，同時(shí)又能為新興領(lǐng)域提供一流功能，該技術(shù)單個(gè)器件可以覆蓋最廣泛的 IIoT 應(yīng)用。比如將馬達(dá)控制、機(jī)器視覺(jué)、網(wǎng)絡(luò)通信、功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等應(yīng)用與邊緣分析和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，是 All Programmable 技術(shù)在 IIoT 中的預(yù)期用例。通過(guò)使用附帶支持庫(kù)的 SDSoC 開發(fā)環(huán)境等工具，用戶只需占用最小型 All Programmable 器件的一部分資源，就能把大量算法實(shí)現(xiàn)在器件中。見(jiàn)圖 5。

圖 5：Zynq-7000 和 Zynq UltraScale+ SoC 的機(jī)器學(xué)習(xí)推斷流程

傳統(tǒng)處理器的輔助 FPGA

要實(shí)現(xiàn)寬泛的 IT-OT 功能，IIoT 邊緣平臺(tái)首選 All Programmable SoC。這些器件可提供前面描述的集成優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可降低功耗和成本。在已經(jīng)有之前的架構(gòu)存在的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，比如說(shuō)存在專門用于傳統(tǒng)嵌入式處理器的傳統(tǒng)代碼的情況，此時(shí)還有另一個(gè)選擇。在這種情況下，通過(guò)使用稱為 FPGA 的純可編程硬件器件，仍可發(fā)揮上文介紹的部分優(yōu)勢(shì)。FPGA 作為能與主嵌入式處理器方便接口的輔助器件運(yùn)行。這些 FPGA 發(fā)揮主嵌入式處理器的協(xié)處理器的作用，提供實(shí)現(xiàn)緊湊的微處理器或微協(xié)處理器（例如賽靈思 MicroBlaze）的選項(xiàng)。這些軟處理器（用可編程硬件構(gòu)建）支持多種操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。使用這些選項(xiàng)，在傳統(tǒng)系統(tǒng)環(huán)境中也能卸載不斷演進(jìn)的或時(shí)間關(guān)鍵的功能。FPGA 和 SoC 等賽靈思 All Programmable 產(chǎn)品組合不僅能實(shí)現(xiàn)可在更大溫度范圍內(nèi)使用的生命周期長(zhǎng)、可用性高的芯片，而且還能夠?qū)φ麄€(gè)或部分器件進(jìn)行重配置，即便在運(yùn)行中也能如此。同時(shí)在共享封裝兼容的情況下提供多 FPGA 選項(xiàng)，便于采取平臺(tái)化措施。雙芯片方法與 All Programmable SoC 相比，處理器與 FPGA 之間缺乏高帶寬。這種高帶寬和單芯片 SoC 內(nèi)的連接數(shù)量，有助于軟硬軟件之間的動(dòng)態(tài)勞動(dòng)分工（即之前的示例的前提條件），這種特性是雙芯片解決方案無(wú)法媲美的。即便有這些局限性，可編程硬件的價(jià)值也大到足以讓越來(lái)越多的嵌入式處理器在它們的數(shù)據(jù)集中推廣專用 FPGA 接口（一般根據(jù) PCIe、SPI、QSPI 等標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建）。

新工業(yè)時(shí)代針對(duì)壽命的軟硬件可編程性

采用電氣化工業(yè)控制系統(tǒng)問(wèn)世已有百余年時(shí)間。正如有些人將 IIoT 稱為第四次工業(yè)革命一樣，不僅可用的技術(shù)和所需完成的任務(wù)發(fā)生了改變，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度也隨著變革的速度加快。目前，IT-OT 任務(wù)隨著時(shí)間不斷深化和擴(kuò)展， IIoT 邊緣平臺(tái)的構(gòu)建塊新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，使其基本上能夠很好處理這些任務(wù)。與前二三十年使用的傳統(tǒng)嵌入式架構(gòu)構(gòu)建塊相比，Zynq-7000 和 Zynq UltraScale+器件等 All Programmable SoC 運(yùn)用軟件和硬件可編程性保持資產(chǎn)長(zhǎng)期有用。那種針對(duì)每個(gè)端點(diǎn)產(chǎn)品使用不同嵌入式處理器，而毫不考慮其連接的是同一云基礎(chǔ)設(shè)施的方法，是一種行將失敗的方法，因?yàn)?IIoT 系統(tǒng)開發(fā)中大約 75% 的成本都與云和嵌入式軟件開發(fā)息息相關(guān)。對(duì)系統(tǒng)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，最重要的是通過(guò)軟件服務(wù)讓他們投入的研發(fā)時(shí)間和資金創(chuàng)造價(jià)值，而不是再開發(fā)通信接口、安全基礎(chǔ)架構(gòu)、控制環(huán)路時(shí)序、數(shù)據(jù)分析算法等。FPGA 方法為那些必須處理傳統(tǒng)處理器的供應(yīng)商提供了眾多這種優(yōu)勢(shì)。All-Programmable SoC 方法有助于最大化可用選項(xiàng)，是面向工業(yè)系統(tǒng)供應(yīng)商及其客戶增加投資回報(bào)的關(guān)鍵。