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[導讀]當我們展望2015年時,發(fā)現(xiàn)很多支持可編程邏輯業(yè)界發(fā)展的動向最近幾年仍然在發(fā)揮作用。ASIC/ASSP設(shè)計成本螺旋式上升,功能也越來越不確定,大批量應用的機會越來越少。但是也出現(xiàn)了新動態(tài)。在這一點,可能您希望看到的

當我們展望2015年時,發(fā)現(xiàn)很多支持可編程邏輯業(yè)界發(fā)展的動向最近幾年仍然在發(fā)揮作用。ASIC/ASSP設(shè)計成本螺旋式上升,功能也越來越不確定,大批量應用的機會越來越少。但是也出現(xiàn)了新動態(tài)。

在這一點,可能您希望看到的三個字是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)——2014年談論最多、捧的最高的詞。人們努力讓IoT投入使用而帶來的兩個意想不到的結(jié)果將成為業(yè)界發(fā)展趨勢,我們相信,這對于FPGA是很大的機遇。

Altera:展望2015 物聯(lián)網(wǎng)意想不到的結(jié)果
作者:John Daane

總裁、CEO兼董事會主席,Altera公司

IoT理念

IoT背后的概念很簡單:如果一個設(shè)備是由電子電路控制的,那就把控制器掛到互聯(lián)網(wǎng)上。設(shè)備有了自己的IP地址后,就增添了新能力。采用智能電話或者云端應用程序,它能夠報告狀態(tài)、發(fā)送數(shù)據(jù),或者接收命令。

連接到互聯(lián)網(wǎng)也觸發(fā)了遷移過程。設(shè)計人員可以使用云端軟件在設(shè)備中增加功能,甚至使用大數(shù)據(jù)分析功能來豐富設(shè)備的性能。例如,想象一個便攜式超聲設(shè)備,調(diào)整其成像儀,根據(jù)極重的圖像處理任務來指導其用戶,將結(jié)果與全球以前的圖像、診斷結(jié)果和輸出產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行對比。

而設(shè)計人員也會使用這種連接把設(shè)備的智能部分拿出來放到云端。這樣,設(shè)備的成本降低了,更易于便攜,也很容易更新功能。最終結(jié)果是設(shè)備就是一組具有網(wǎng)絡接口的傳感器和激勵器,全部連接到互聯(lián)網(wǎng)來控制軟件。

我們已經(jīng)看到這一過程在工作了。蘋果的Siri等智能電話服務就是在云端執(zhí)行的,而不是在手機上。在網(wǎng)絡空間,網(wǎng)絡功能虛擬化通過運行在數(shù)據(jù)中心服務器上的軟件替代了專用網(wǎng)絡硬件的全部功能。看起來IoT的未來是充滿了低成本微小傳感器和激勵器,通過互聯(lián)網(wǎng)連接至大數(shù)據(jù)中心。

但是這一簡單的看法有兩個很大的問題。每一個問題都會成為發(fā)展趨勢。

數(shù)據(jù)中心加速

第一個問題以及第一種發(fā)展趨勢是在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部,在硬件中完成的任務被遷移到運行在服務器的軟件中。有時候這種轉(zhuǎn)換很簡單。有時候只有您把任務分解成很多線程,將線程分配給很多服務器時,才能實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。問題是,有時候甚至是多線程也不能讓軟件很快的運行。有時候您不得不通過硬件加速來幫助服務器來滿足任務的實時要求。

經(jīng)驗表明——包括Altera參與開發(fā)的網(wǎng)絡巨頭微軟的必應和百度等,非常靈活而且具有很強并行處理能力的FPGA能夠提高吞吐量,縮短響應時間,提高能效,與服務器CPU很好的配合工作。這一趨勢的關(guān)鍵一點是讓FPGA編程和調(diào)試能夠在數(shù)據(jù)中心編程人員熟悉的語言環(huán)境中完成。例如,Altera的OpenCL工具支持編程人員采用高級語言開發(fā)并調(diào)試完整的CPU與FPGA相接口的平臺。

豐富了網(wǎng)絡

另一個問題是目前的互聯(lián)網(wǎng)并不適合IoT,主要有三方面的原因。首先,互聯(lián)網(wǎng)邊緣的WiFi和以太網(wǎng)連接需要大功率接口,而且這種接口要一直保持工作。而這恰恰與所有這些微型傳感器和激勵器——物體,所要求的相反。因此,出現(xiàn)了各種各樣的短距離低功耗網(wǎng)絡連接物體和集線器,從而連接至WiFi或者以太網(wǎng)。

其次,某些設(shè)備的任務要求有保證的最大時延,例如,電機控制。如果您把控制器放到互聯(lián)網(wǎng)的另一端,您怎樣保證數(shù)據(jù)包能夠按時到達每一端? 最終,答案是新網(wǎng)絡功能,例如,時間敏感網(wǎng)絡所開發(fā)的功能。但是現(xiàn)在,這些控制環(huán)要求在IoT集線器中提供某些實時計算功能。

第三,黑客肯定會攻擊IoT。請記住震網(wǎng)病毒。隨著IoT的出現(xiàn),應由集線器負責完成認證、加密和功能安全??傊?,集線器應支持大量的超低功耗網(wǎng)絡協(xié)議,各種應用相關(guān)的實時計算負載,以及快速發(fā)展的安全任務。這種變化而且不確定的環(huán)境對于ASIC或者標準產(chǎn)品SoC而言是可怕的事情,但對于快速而且計算效率非常高的FPGA卻是自然而然的。

在共享資源——網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心投資,與最終設(shè)備投資之間搖擺不定。今天,我們看到發(fā)展勢頭又從智能電話的爆炸式發(fā)展回到了4G開發(fā)投入,建立IoT外圍網(wǎng)絡及其智能集線器,以及數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。這些將是2015出現(xiàn)的發(fā)展趨勢,Altera會提供支持。

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