工业设计中坚固边缘的工作负载整合

工作负载整合正在进军嵌入式系统，服务于工业自动化、车队管理、智能城市等的坚固边缘。换句话说，嵌入式系统开始从不同的子系统专用于特定应用程序的传统架构转向更具可扩展性的选项，其中计算和连接资源融合在单个硬件或计算平台上。

但是，在我们深入研究工作负载整合如何塑造坚固边缘设计之前，让我们从什么是坚固边缘以及定义坚固边缘的硬件要求开始。此外，为什么在恶劣的环境中部署物联网 （IoT） 设备并不容易。

随着边缘计算从办公室和数据中心的受控环境扩展到制造和自动化中更具挑战性的条件，边缘计算不仅需要从机械和热工程的角度来看，而且需要加强它们以更灵活的方式在系统级别提供功能和特性的能力。

一个典型的例子是移动应用程序，如用于车队管理的智能交通，其中车辆不断运动，需要强大的连接性才能通过无线链路来回传递遥测数据。

然后是部署在偏远和崎岖位置的自助服务亭。在这里，除了抗冲击、振动和极端温度外，户外信息亭和车辆监控系统的设计中也至关重要的是计算、存储、连接和 I/O 多样性的正确组合形式的工作负载整合，以确保边缘高效可靠的远程可管理性。

IoT Edge 的工作负载整合

边缘计算现在配备了多核处理器、巨大的数据存储和各种 I/O 选项。接下来，以硬件加速器的形式提供可扩展的计算选项，可降低 CPU 功耗并利用以前设计人员只能从 GPU 获得的机器学习功能进行推理分析。

因此，负责分析数据和实时操作的边缘节点必须能够针对各种工作负载优化这些资源。这种新需求使工作负载整合成为移动和远程部署的关键基础，由于远程应用程序中缺乏现场技术支持，这些部署严重依赖任务关键型功能来确保 24/7 的可靠性。

以RCO-3400坚固耐用的边缘嵌入式计算机为例，它为由7千新一代英特尔酷睿移动式 U 处理器（图 2）。低功耗 BGA 处理器 （Mobile-U） 在这款坚固耐用的边缘嵌入式计算机中实现了稳健的无风扇设计。RCO-3400是一款功能强大且紧凑的机器，经过测试可承受破坏性环境因素，如宽温度（-40C至70C），宽电压和功率保护（9VDC – 50VDC）以及冲击和振动（5gRMS振动和50G冲击）。

再加上对用于高速互连的 PCIe Gen 3 接口和用于易失性缓存的 DDR4 内存的支持，嵌入式系统工程师能够在移动和远程环境中执行数据记录和监控、监视和其他物联网边缘应用。

另一台工业边缘计算机VCO-3400促进了工厂和其他工业环境中的机器视觉应用。除了充足的计算能力和存储容量外，无风扇视觉计算机还提供多达 4 个 PCI 扩展插槽，此外还支持用于传统设备集成的隔离 DIO 和 COM 端口。VCO-3400专为机器视觉应用而设计，最关键的I/O端口位于前部，用于DIN导轨支持。

上述设计示例还强调了这样一个事实，即除了多核处理器和高密度内存外，模块化 I/O 和扩展插槽的灵活性在平衡和卸载各种复杂的物联网工作负载方面也非常重要。这允许具有最佳端口访问的边缘计算机通过各种接口和控制功能针对不同方案优化功能。

关键数据的硬件安全和加密是机器双向通信时最重要的挑战之一。物联网安全性在服务于移动和远程应用的坚固边缘设计中尤其重要。在这里，RCO-3400 和VCO-3400等坚固耐用的边缘计算机提供了实施可信平台模块 （TPM 2.0） 的选项，TPM 2.0 是使用加密密钥保护计算设备的最新硬件规范。

TPM 2.0 可防止在启动过程中记录和自主报告软件上传时导出身份验证密钥，以阻止恶意软件攻击。

2020年及以后的关键趋势

工作负载整合正在推动工业嵌入式计算机和边缘计算机的变化，这将成为2020年及以后的关键设计趋势。例如，平衡数据源附近的工作负载将有助于坚固耐用的边缘设计，以满足实时AI推理中新发现的机会。

运营技术（OT）和信息技术（IT）领域的融合是工作负载整合将压缩计算资源以节省成本并提高工业物联网（IIoT）效率的另一个领域。特别是在食品加工厂和汽车工厂越来越多地采用的数字制造流程中，OT和IT世界之间的这种一致性对于消除技术独奏和不同的架构至关重要。

审核编辑：郭婷