如何將遺留系統(tǒng)擴展到人工智能和物聯(lián)網(wǎng)時代

隨著最近第三代英特爾酷睿處理器的停產(chǎn)，行業(yè)將如何進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型？

所有行業(yè)的組織都在尋找利用人工智能、機器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)大趨勢的方法。這些支持技術(shù)不僅僅是提高效率和降低成本，還允許實施新的應(yīng)用程序、服務(wù)和收入模式。

然而，當(dāng)今運行的許多電子系統(tǒng)通常部署五年、十年或更長時間，這使得 OEM 和系統(tǒng)集成商難以利用新的技術(shù)進步。事實上，在這個快速創(chuàng)新的時代，傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的存在會加速技術(shù)和業(yè)務(wù)的過時。

工業(yè)自動化、醫(yī)療保健和測試與測量等領(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)計的。這使得工程師很難采用最新技術(shù)，因為用新組件升級集成系統(tǒng)通常會導(dǎo)致兼容性問題。因此，每次組件或子系統(tǒng)過時，整個設(shè)計都會變得越來越過時。

目前，這是圍繞最近停產(chǎn)的第三代英特爾酷睿處理器產(chǎn)品線設(shè)計的許多設(shè)備所面臨的情況。

盡管如此，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢仍然難以忽視。收集設(shè)備或過程數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)饺斯ぶ悄芸梢粤⒓串a(chǎn)生可操作的見解。這正在改善上述行業(yè)的業(yè)務(wù)和運營功能：

在自動化方面，他們可以通過預(yù)測性維護減少設(shè)備停機時間、提高制成品的產(chǎn)量和質(zhì)量、優(yōu)化供應(yīng)鏈并提高工作場所的安全性。

在醫(yī)療保健中，它們可以提高診斷的準(zhǔn)確性和患者護理的質(zhì)量，簡化行政流程，并降低總體住院費用。

在測試和測量中，它們可以提高測量的準(zhǔn)確性、減少所需的測試周期數(shù)、釋放人力資源并降低開支。

基于 COM Express 的模塊化設(shè)計使組織能夠充分利用這一潛力，同時最大限度地利用對新系統(tǒng)和舊系統(tǒng)的現(xiàn)有工程投資。

COM 中的互聯(lián)智能

COM Express 通過將計算、網(wǎng)絡(luò)和其他資源與核心系統(tǒng)功能分離來解決集成系統(tǒng)架構(gòu)的挑戰(zhàn)。它通過基于計算模塊和底層載板的兩板架構(gòu)來實現(xiàn)這一點。載板可以使用特定應(yīng)用的 I/O 進行定制，允許在 COM Express 計算模塊和系統(tǒng)的其余部分之間傳輸數(shù)據(jù)和電力。

因此，舊的 COM Express 計算模塊可以替換為包含 AI 或以物聯(lián)網(wǎng)為中心的功能的新模型。鑒于最近流行的第 3 代 Intel Core 處理器停產(chǎn)， COM Express 以第 7代Intel Core 嵌入式處理器的形式提供了一條可擴展的前進道路。

第七代酷睿嵌入式處理器基于 Kaby Lake 微架構(gòu)，提供多達四個內(nèi)核和 4.2 GHz 的最大時鐘頻率，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：

英特爾高級矢量擴展 2為浮點計算提供優(yōu)化指令，并為融合乘加 （FMA） 操作提供 256 位整數(shù)指令。這些類型的算術(shù)對于高效、精確地執(zhí)行 AI 和機器學(xué)習(xí)算法至關(guān)重要?？梢允褂糜⑻貭? OpenVINO 工具包等AI 開發(fā)框架，針對第 7代酷睿處理器的集成高清圖形單元或Movidius 視覺處理單元 （VPU）等配套加速器開發(fā)和優(yōu)化此類算法。

支持高達64 GB 的 2133 MHz DDR4 內(nèi)存，這對于 AI 推理至關(guān)重要，因為 CPU 使用寬矢量單元進行上述高級算術(shù)。

英特爾保護技術(shù) （IPT）、英特爾 AES-NI、英特爾內(nèi)存保護擴展 （MPX）等安全技術(shù)有助于保護引導(dǎo)序列、敏感數(shù)據(jù)和內(nèi)存區(qū)域免受網(wǎng)絡(luò)攻擊和軟件漏洞的影響。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境中，它們還加速加密工作負載以釋放主 CPU 上的資源，并提供可用于遠程身份驗證的唯一、不可更改的身份。

Intel vPro提供虛擬化和遠程管理功能，使嵌入式系統(tǒng)能夠像企業(yè)服務(wù)器一樣運行。英特爾虛擬化技術(shù)（英特爾 VT-x）可以幫助對多核設(shè)備進行分區(qū)，以便托管企業(yè)功能的某些內(nèi)核可以使用新軟件更新，例如企業(yè)持續(xù)交付模型。這同時與系統(tǒng)的其他實時功能保持隔離。vPro 還包括遠程管理規(guī)定，以便可以通過無線或有線安全地監(jiān)控、升級或修復(fù)設(shè)備。

使用 COM Express 連接傳統(tǒng)和機遇

憑借凌華科技的 10 年生命周期支持和對英特爾嵌入式 CPU 的 15 年支持，第 7代基于英特爾酷睿的 Express-KL2 和第 6代基于英特爾酷睿的 Express-SL2 是遷移舊設(shè)備進入時代的可行選擇AIoT 系統(tǒng)。

最值得注意的是，COM Express Type 2 模塊擁有一個 VGA、PATA IDE 和 PCI 兼容的引腳排列，使其能夠與已經(jīng)進入其部署生命周期的一系列系統(tǒng)進行接口。它們還與 Windows 7、Windows Embedded Standard 7、Windows 8.1 和 Embedded Linux 等操作系統(tǒng)原生兼容。因此，無需重新集成新的載板、計算模塊和軟件，基于流行的 COM Express Type 2 規(guī)范的現(xiàn)有系統(tǒng)可以通過簡單地插入 Express-SL2 或 KL2 處理器模塊來利用現(xiàn)代處理器功能。

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

對于著手進行新系統(tǒng)設(shè)計的工程團隊來說，COM Express 架構(gòu)的好處是顯而易見的。標(biāo)準(zhǔn)的流行和架構(gòu)的模塊化提供了一條直接的遷移路徑，可以維持和現(xiàn)代化產(chǎn)品數(shù)十年。但另一方面，對于基于集成架構(gòu)的遺留系統(tǒng)，可能需要進行改造。

在這些情況下，上述對 Express-SL2/KL2 等平臺上的傳統(tǒng) I/O 和軟件的支持是可能的。凌華科技設(shè)計服務(wù)器可以協(xié)助進行 BIOS 修改、硬件遷移，甚至進行測試以支持改造項目。雖然短期內(nèi) NRE 投資較高，但重用技術(shù)和延長具有現(xiàn)代化處理器綜合體的機器的能力很容易抵消這些成本。

希望為基于 Express-SL2/KL2 的設(shè)計添加突破性 AI 性能的工程師可以利用上述英特爾 OpenVINO 工具包開發(fā)在第 6 代和第 7 代主機核心處理器的集成圖形內(nèi)核上運行的精確AI推理算法。

對于需要更高 ML 性能的設(shè)計，可以在配套載板上配備諸如 Movidius X VPU 之類的離散 AI 加速器。這些用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理工作負載的極低功耗硬件加速器集成了專門的視覺處理內(nèi)核，可用于增強主機處理器的 AI 性能或為不包含 AI 兼容主機的 COM Express 設(shè)計提供 AI 計算能力。

再一次，將加速器安裝在載板上，工程師可以為未來提供更多選擇和更大的靈活性。

除了第 6代和第 7代 Core 處理器之外，Express-SL2/ KL2還支持 Intel Xeon 處理器和 Intel Celeron 設(shè)備。除了 0oC 至 60oC 至 -40oC 至 +85oC 工作溫度范圍選項外，這種廣泛的處理器支持為 Express-SL2 和 -KL2 系統(tǒng)提供了可滑動的性能和功耗，以滿足大多數(shù)自動化、醫(yī)療保健和測試系統(tǒng)。

簡化數(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產(chǎn)品，同時保持之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)，原始設(shè)備制造商正在利用這些設(shè)備升級超聲、X 射線和內(nèi)窺鏡機器，這些機器受益于當(dāng)前一代英特爾處理器在 3D 成像應(yīng)用中提供的改進的圖形和視頻編碼/解碼性能。在自動化領(lǐng)域，Express-SL2/KL2 上增強的多核性能和千兆以太網(wǎng)接口正在支持工業(yè) 4.0 設(shè)計，使企業(yè)和運營應(yīng)用程序能夠在相同的硬件上以及立即訪問 IP 網(wǎng)絡(luò)。測試和測量系統(tǒng)正在利用該平臺為日益復(fù)雜的仿真增加越來越多的性能。

而且，隨著下一代計算、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被集成到先進的 SoC 中，未來的 COM Express 技術(shù)將幫助這些行業(yè)的設(shè)計人員繼續(xù)最大化他們的 IP。

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審核編輯：郭婷