工作負(fù)載整合正在進(jìn)軍嵌入式系統(tǒng)，服務(wù)于工業(yè)自動化、車隊管理、智能城市等的堅固邊緣。換句話說，嵌入式系統(tǒng)開始從不同的子系統(tǒng)專用于特定應(yīng)用程序的傳統(tǒng)架構(gòu)轉(zhuǎn)向更具可擴展性的選項，其中計算和連接資源融合在單個硬件或計算平臺上。

但是，在我們深入研究工作負(fù)載整合如何塑造堅固邊緣設(shè)計之前，讓我們從什么是堅固邊緣以及定義堅固邊緣的硬件要求開始。此外，為什么在惡劣的環(huán)境中部署物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備并不容易。

隨著邊緣計算從辦公室和數(shù)據(jù)中心的受控環(huán)境擴展到制造和自動化中更具挑戰(zhàn)性的條件，邊緣計算不僅需要從機械和熱工程的角度來看，而且需要加強它們以更靈活的方式在系統(tǒng)級別提供功能和特性的能力。

一個典型的例子是移動應(yīng)用程序，如用于車隊管理的智能交通，其中車輛不斷運動，需要強大的連接性才能通過無線鏈路來回傳遞遙測數(shù)據(jù)。

然后是部署在偏遠(yuǎn)和崎嶇位置的自助服務(wù)亭。在這里，除了抗沖擊、振動和極端溫度外，戶外信息亭和車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中也至關(guān)重要的是計算、存儲、連接和 I/O 多樣性的正確組合形式的工作負(fù)載整合，以確保邊緣高效可靠的遠(yuǎn)程可管理性。

IoT Edge 的工作負(fù)載整合

邊緣計算現(xiàn)在配備了多核處理器、巨大的數(shù)據(jù)存儲和各種 I/O 選項。接下來，以硬件加速器的形式提供可擴展的計算選項，可降低 CPU 功耗并利用以前設(shè)計人員只能從 GPU 獲得的機器學(xué)習(xí)功能進(jìn)行推理分析。

因此，負(fù)責(zé)分析數(shù)據(jù)和實時操作的邊緣節(jié)點必須能夠針對各種工作負(fù)載優(yōu)化這些資源。這種新需求使工作負(fù)載整合成為移動和遠(yuǎn)程部署的關(guān)鍵基礎(chǔ)，由于遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中缺乏現(xiàn)場技術(shù)支持，這些部署嚴(yán)重依賴任務(wù)關(guān)鍵型功能來確保 24/7 的可靠性。

以RCO-3400堅固耐用的邊緣嵌入式計算機為例，它為由7千新一代英特爾酷睿移動式 U 處理器（圖 2）。低功耗 BGA 處理器 （Mobile-U） 在這款堅固耐用的邊緣嵌入式計算機中實現(xiàn)了穩(wěn)健的無風(fēng)扇設(shè)計。RCO-3400是一款功能強大且緊湊的機器，經(jīng)過測試可承受破壞性環(huán)境因素，如寬溫度（-40C至70C），寬電壓和功率保護(hù)（9VDC – 50VDC）以及沖擊和振動（5gRMS振動和50G沖擊）。

再加上對用于高速互連的 PCIe Gen 3 接口和用于易失性緩存的 DDR4 內(nèi)存的支持，嵌入式系統(tǒng)工程師能夠在移動和遠(yuǎn)程環(huán)境中執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控、監(jiān)視和其他物聯(lián)網(wǎng)邊緣應(yīng)用。

另一臺工業(yè)邊緣計算機VCO-3400促進(jìn)了工廠和其他工業(yè)環(huán)境中的機器視覺應(yīng)用。除了充足的計算能力和存儲容量外，無風(fēng)扇視覺計算機還提供多達(dá) 4 個 PCI 擴展插槽，此外還支持用于傳統(tǒng)設(shè)備集成的隔離 DIO 和 COM 端口。VCO-3400專為機器視覺應(yīng)用而設(shè)計，最關(guān)鍵的I/O端口位于前部，用于DIN導(dǎo)軌支持。

上述設(shè)計示例還強調(diào)了這樣一個事實，即除了多核處理器和高密度內(nèi)存外，模塊化 I/O 和擴展插槽的靈活性在平衡和卸載各種復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)工作負(fù)載方面也非常重要。這允許具有最佳端口訪問的邊緣計算機通過各種接口和控制功能針對不同方案優(yōu)化功能。

關(guān)鍵數(shù)據(jù)的硬件安全和加密是機器雙向通信時最重要的挑戰(zhàn)之一。物聯(lián)網(wǎng)安全性在服務(wù)于移動和遠(yuǎn)程應(yīng)用的堅固邊緣設(shè)計中尤其重要。在這里，RCO-3400 和VCO-3400等堅固耐用的邊緣計算機提供了實施可信平臺模塊 （TPM 2.0） 的選項，TPM 2.0 是使用加密密鑰保護(hù)計算設(shè)備的最新硬件規(guī)范。

TPM 2.0 可防止在啟動過程中記錄和自主報告軟件上傳時導(dǎo)出身份驗證密鑰，以阻止惡意軟件攻擊。

2020年及以后的關(guān)鍵趨勢

工作負(fù)載整合正在推動工業(yè)嵌入式計算機和邊緣計算機的變化，這將成為2020年及以后的關(guān)鍵設(shè)計趨勢。例如，平衡數(shù)據(jù)源附近的工作負(fù)載將有助于堅固耐用的邊緣設(shè)計，以滿足實時AI推理中新發(fā)現(xiàn)的機會。

運營技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）領(lǐng)域的融合是工作負(fù)載整合將壓縮計算資源以節(jié)省成本并提高工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）效率的另一個領(lǐng)域。特別是在食品加工廠和汽車工廠越來越多地采用的數(shù)字制造流程中，OT和IT世界之間的這種一致性對于消除技術(shù)獨奏和不同的架構(gòu)至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷