如何将遗留系统扩展到人工智能和物联网时代

随着最近第三代英特尔酷睿处理器的停产，行业将如何进行数字化转型？

所有行业的组织都在寻找利用人工智能、机器学习和物联网等技术大趋势的方法。这些支持技术不仅仅是提高效率和降低成本，还允许实施新的应用程序、服务和收入模式。

然而，当今运行的许多电子系统通常部署 5 年、10 年或更长时间，这使得 OEM 和系统集成商难以利用新的技术进步。事实上，在这个快速创新的时代，传统电子系统的存在会加速技术和业务的过时。

工业自动化、医疗保健和测试与测量等领域就是这种情况，其中许多电子系统都是围绕集成架构设计的。这使得工程师很难采用最新技术，因为用新组件升级集成系统通常会导致兼容性问题。因此，每次组件或子系统过时，整个设计都会变得越来越过时。

目前，这是围绕最近停产的第三代英特尔酷睿处理器产品线设计的许多设备所面临的情况。

尽管如此，人工智能和物联网的优势仍然难以忽视。收集设备或过程数据并将其传输到人工智能可以立即产生可操作的见解。这正在改善上述行业的业务和运营功能：

在自动化方面，他们可以通过预测性维护减少设备停机时间、提高制成品的产量和质量、优化供应链并提高工作场所的安全性。

在医疗保健中，它们可以提高诊断的准确性和患者护理的质量，简化行政流程，并降低总体住院费用。

在测试和测量中，它们可以提高测量的准确性、减少所需的测试周期数、释放人力资源并降低开支。

基于 COM Express 的模块化设计使组织能够充分利用这一潜力，同时最大限度地利用对新系统和旧系统的现有工程投资。

COM 中的互联智能

COM Express 通过将计算、网络和其他资源与核心系统功能分离来解决集成系统架构的挑战。它通过基于计算模块和底层载板的两板架构来实现这一点。载板可以使用特定应用的 I/O 进行定制，允许在 COM Express 计算模块和系统的其余部分之间传输数据和电力。

因此，旧的 COM Express 计算模块可以替换为包含 AI 或以物联网为中心的功能的新模型。鉴于最近流行的第 3 代 Intel Core 处理器停产， COM Express 以第 7代Intel Core 嵌入式处理器的形式提供了一条可扩展的前进道路。

第七代酷睿嵌入式处理器基于 Kaby Lake 微架构，提供多达四个内核和 4.2 GHz 的最大时钟频率，可配置的 TDP 仅为 35W。这些设备还集成了一系列面向人工智能和物联网系统的功能，包括：

英特尔高级矢量扩展 2为浮点计算提供优化指令，并为融合乘加 （FMA） 操作提供 256 位整数指令。这些类型的算术对于高效、精确地执行 AI 和机器学习算法至关重要。可以使用英特尔® OpenVINO 工具包等AI 开发框架为第 7代酷睿处理器的集成高清图形单元或Movidius 视觉处理单元 （VPU）等配套加速器开发和优化此类算法。

支持高达64 GB 的 2133 MHz DDR4 内存，这对于 AI 推理至关重要，因为 CPU 使用宽矢量单元进行上述高级算术。

英特尔保护技术 （IPT）、英特尔 AES-NI、英特尔内存保护扩展 （MPX）等安全技术有助于保护启动序列、敏感数据和内存区域免受网络攻击和软件漏洞的影响。在物联网系统环境中，它们还加速加密工作负载以释放主 CPU 上的资源，并提供可用于远程身份验证的唯一、不可更改的身份。

Intel vPro提供虚拟化和远程管理功能，使嵌入式系统能够像企业服务器一样运行。英特尔虚拟化技术（英特尔 VT-x）可以帮助对多核设备进行分区，以便托管企业功能的某些内核可以使用新软件更新，例如企业持续交付模型。这同时与系统的其他实时功能保持隔离。vPro 还包括远程管理规定，以便可以通过无线或有线安全地监控、升级或修复设备。

使用 COM Express 连接传统和机遇

凭借凌华科技的 10 年生命周期支持和对英特尔嵌入式 CPU 的 15 年支持，第 7代基于英特尔酷睿的 Express-KL2 和第 6代基于英特尔酷睿的 Express-SL2 是迁移旧设备进入时代的可行选择AIoT 系统。

最值得注意的是，COM Express Type 2 模块拥有一个 VGA、PATA IDE 和 PCI 兼容的引脚排列，使其能够与已经进入其部署生命周期的一系列系统进行接口。它们还与 Windows 7、Windows Embedded Standard 7、Windows 8.1 和 Embedded Linux 等操作系统原生兼容。因此，无需重新集成新的载板、计算模块和软件，基于流行的 COM Express Type 2 规范的现有系统可以通过简单地插入 Express-SL2 或 KL2 处理器模块来利用现代处理器功能。

图 1. Express-SL2/KL2 的 2 类引脚支持 PCI、PATA IDE 和 VGA 等传统接口，只需更换计算模块即可使现有系统迁移到现代性能对于着手进行新系统设计的工程团队来说，COM Express 架构的好处是显而易见的。标准的流行和架构的模块化提供了一条直接的迁移路径，可以维持和现代化产品数十年。但另一方面，对于基于集成架构的遗留系统，可能需要进行改造。

在这些情况下，上述对 Express-SL2/KL2 等平台上的传统 I/O 和软件的支持是可能的。凌华科技设计服务器可以协助进行 BIOS 修改、硬件迁移，甚至进行测试以支持改造项目。虽然短期内 NRE 投资较高，但重用技术和延长具有现代化处理器综合体的机器的能力很容易抵消这些成本。

希望为基于 Express-SL2/KL2 的设计添加突破性 AI 性能的工程师可以利用上述英特尔 OpenVINO 工具包开发在第 6 代和第 7 代主机核心处理器的集成图形内核上运行的精确AI推理算法。

对于需要更高 ML 性能的设计，可以在配套载板上配备诸如 Movidius X VPU 之类的离散 AI 加速器。这些用于神经网络推理工作负载的极低功耗硬件加速器集成了专门的视觉处理内核，可用于增强主机处理器的 AI 性能或为不包含 AI 兼容主机的 COM Express 设计提供 AI 计算能力。

再一次，将加速器安装在载板上，工程师可以为未来提供更多选择和更大的灵活性。

除了第 6代和第 7代 Core 处理器之外，Express-SL2/ KL2还支持 Intel Xeon 处理器和 Intel Celeron 设备。除了 0ºC 至 60ºC 至 -40ºC 至 +85ºC 工作温度范围选项外，这种广泛的处理器支持为 Express-SL2 和 -KL2 系统提供了可滑动的性能和功耗，以满足大多数自动化、医疗保健和测试系统。

简化数字化转型

凌华科技的 Express-SL2/KL2 模块等解决方案能够升级产品，同时保持之前的硬件和软件投资，可以将系统推向互联智能领域。

例如，在医疗保健行业，原始设备制造商正在利用这些设备升级超声、X 射线和内窥镜机器，这些机器受益于当前一代英特尔处理器在 3D 成像应用中提供的改进的图形和视频编码/解码性能。在自动化领域，Express-SL2/KL2 上增强的多核性能和千兆以太网接口正在支持工业 4.0 设计，使企业和运营应用程序能够在相同的硬件上以及立即访问 IP 网络。测试和测量系统正在利用该平台为日益复杂的仿真增加越来越多的性能。

而且，随着下一代计算、内存和网络技术被集成到先进的 SoC 中，未来的 COM Express 技术将帮助这些行业的设计人员继续最大化他们的 IP。

审核编辑：郭婷