物联网带来意想不到的结果

来源:元器件交易网

  

当我们展望2015年时,发现很多支援可程式逻辑发展的动向,最近几年仍然在发挥作用。ASIC/ASSP设计成本呈螺旋式上升,功能也越来越不确定,大量应用的机会越来越少,但是也出现了新的动态。

在这一点,可能您希望看到便是”物联网”(IoT)这三个字—这个在2014年谈论最多、捧的最高的词。人们努力让IoT投入使用而带来两个意想不到的结果,将成为业界发展趋势,我们相信,这对于FPGA是很大的机遇。

IoT背后的概念很简单:如果一个装置是由电子电路控制的,那就把控制器挂到网际网路上。装置有了自己的IP位址后,就增添了新的能力。采用智慧型手机或者云端应用程式,它便能够报告状态、发送资料,或者接收命令。

连接到网际网路也触发了转移过程。设计人员可以使用云端软体在装置中增加功能,甚至使用巨量资料分析功能来丰富装置的性能。例如,想像一个可携 式超音波装置,可将其成像仪进行调整,根据繁重的影像处理任务来指导其用户,将结果与全球以往的影像、诊断结果和输出产生的大量资料进行比较。

而设计人员也会使用这种连接方式把装置的智慧部分拿出来放到云端。如此一来,装置的成本降低了,更便于携带,也很容易更新功能。最终结果是装置就是一组具有网路介面的感测器和致动器,全部连接到网际网路来控制软体。

我们已经看到这一个过程在进行当中了。苹果公司的Siri等智慧型手机服务就是在云端执行的,而不是在手机上。在网路空间,网路功能虚拟化透过 执行在资料中心伺服器上的软体取代了专用网路硬体的全部功能。看起来IoT的未来将充满了低成本的微小感测器和致动器,透过网际网路连接至更大规模的资料 中心。

但是这一个简单的看法有两个很大的问题。每一个问题都会成为发展趋势。

加速资料中心

第一个问题以及第一种发展趋势是在资料中心内部,在硬体中完成的任务被转移到执行在伺服器的软体中。有时候这种转换很简单,有时候只有您把任务 分解成很多个执行绪,将执行绪分配给多个伺服器时,才能实现这种转换。问题是,有时候甚至是多执行绪也不能让软体很快的执行。有时候您不得不透过硬体加速 来帮助伺服器满足任务的即时要求。

根据经验表明,包括Altera参与开发的网路巨擘微软公司的Bing和百度等,非常灵活而且具有很强平行处理能力的FPGA能够提高传输量、 缩短回应时间、提高能源效益,从而与伺服器CPU有效搭配作业。这一个趋势的关键点是让FPGA的程式化和除错能够在资料中心程式设计人员熟悉的语言环境 中完成。例如,Altera的OpenCL工具支援程式设计人员采用高阶语言开发并除错完整的CPU与FPGA之间介面的平台。

丰富网路功能

另一个问题是目前的网际网路并不适合IoT,主要有三方面的原因。首先,网际网路边缘的Wi-Fi和乙太网路连接需要大功率介面,而且这种介面 要一直保持运作。而这恰恰与所有这些微型感测器和致动器—物体(装置)所要求的相反。因此,出现了各种各样的短距离低功率消耗网路连接物体(装置)和集线 器,进而连接至Wi-Fi或者乙太网路。

其次,某些装置的任务要求保证最大延迟,例如,马达控制。如果您把控制器放到网际网路的另一端,您如何保证资料封包能够按时到达每一端呢?最终,答案是新网路功能,例如,对时间敏感网路所开发的功能。但是现在,这些控制回路要求在IoT集线器中提供某些即时运算功能。

第三,骇客肯定会攻击IoT。请记住震网病毒(Stuxnet)。随着IoT的出现,应由集线器负责完成认证、加密和功能安全。总之,集线器应 支援大量超低功耗的网路通讯协定,各种应用相关的即时运算负载,以及快速发展的安全任务。这种变化而且不确定的环境对于ASIC或者标准产品SoC而言是 可怕的事情,但对于快速而且运算效率非常高的FPGA却是再自然不过的事了。

在共用资源下,将会在网路和资料中心投资,与最终装置投资之间摇摆不定。今天,我们看到发展态势又从智慧型手机的爆炸式发展回到了4G开发投 入,建立IoT周边网路及其智慧集线器,以及资料中心的发展。这些将是2015年出现的发展趋势,Altera都也将一会提供支援。

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