工作負(fù)載整合正在為工業(yè)自動化、車隊管理、智慧城市等領(lǐng)域的堅固優(yōu)勢服務(wù)的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)軍。換句話說，嵌入式系統(tǒng)開始從不同子系統(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正在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，讓我們先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進(jìn)行加固，而且還需要在系統(tǒng)級別提供功能和特性的能力以更靈活的方式。

例如用于車隊管理的智能交通等移動應(yīng)用程序，其中車輛不斷行駛，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)。

然后在偏遠(yuǎn)和崎嶇的地方部署了自助服務(wù)亭。在這里，除了抗沖擊、振動和極端溫度之外，戶外信息亭和車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計還至關(guān)重要的是工作負(fù)載整合，以正確組合計算、存儲、連接和 I/O 多樣性的形式，以確保高效和在邊緣進(jìn)行可靠的遠(yuǎn)程管理。

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，有硬件加速器形式的可擴展計算選項，可降低 CPU 功率并利用以前設(shè)計人員僅從 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)和實時行動的邊緣節(jié)點必須針對各種工作負(fù)載優(yōu)化這些資源。由于遠(yuǎn)程應(yīng)用程序缺乏現(xiàn)場技術(shù)支持，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)，這些部署嚴(yán)重依賴關(guān)鍵任務(wù)功能來確保 24/7 的可靠性。

以RCO-3400堅固型邊緣嵌入式計算機為例，它為由第 7 代 Intel Core Mobile-U 處理器提供支持的較重工作負(fù)載提供了更高的處理器速度（圖2）。低功耗 BGA 處理器 （Mobile-U） 有助于在這款堅固耐用的邊緣嵌入式計算機中實現(xiàn)穩(wěn)健的無風(fēng)扇設(shè)計。RCO-3400 是一款功能強大且結(jié)構(gòu)緊湊的機器，經(jīng)測試可承受破壞性環(huán)境因素，如寬溫（-40C 至 70C）、寬電壓和電源保護(hù)（9VDC – 50VDC）以及沖擊和振動（5gRMS 振動和 50G震驚）。

再加上支持用于高速互連的 PCIe Gen 3 接口和用于易失性緩存的 DDR4 內(nèi)存，嵌入式系統(tǒng)工程師可以在移動和遠(yuǎn)程環(huán)境中執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控、監(jiān)視以及其他物聯(lián)網(wǎng)邊緣應(yīng)用。

另一款工業(yè)邊緣計算機VCO-3400有助于工廠和其他工業(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，這款無風(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 端口位于前端，用于支持 DIN 導(dǎo)軌。

上述設(shè)計示例還強調(diào)了一個事實，即除了多核處理器和高密度內(nèi)存之外，模塊化 I/O 和擴展插槽的靈活性對于平衡和卸載各種復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)工作負(fù)載具有重要意義。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能力來優(yōu)化不同場景的功能。

隨著機器雙向通信，硬件安全和關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密是最重要的挑戰(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)計中尤為重要。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，這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動報告軟件上傳時導(dǎo)出身份驗證密鑰，以阻止惡意軟件攻擊。

2020 年及以后的主要趨勢

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革，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)載將有助于堅固的邊緣設(shè)計，以迎合實時人工智能推理中新發(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。尤其是在食品加工廠和汽車工廠越來越多地采用數(shù)字化制造過程中，OT 和 IT 世界之間的這種一致性對于消除技術(shù)單獨和不同架構(gòu)至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷