邊緣計(jì)算的6個(gè)基本計(jì)算機(jī)硬件需求

隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量不斷增加，由它們生成的數(shù)據(jù)的數(shù)量和速度也隨之增加。為了應(yīng)付不斷增長的數(shù)據(jù)量，計(jì)算邊緣被 部署到減輕放置在云和數(shù)據(jù)中心的負(fù)擔(dān)。那么， 邊緣計(jì)算的計(jì)算機(jī)硬件需求是什么?

什么是堅(jiān)固型邊緣計(jì)算機(jī)?

堅(jiān)固的邊緣計(jì)算機(jī)是工業(yè)級(jí)的堅(jiān)固型計(jì)算機(jī)，經(jīng)過專門設(shè)計(jì)和制造，可以承受在易變環(huán)境中的部署。通過堅(jiān)固的功能和設(shè)計(jì)，它們具有很高的耐用性。從外部外殼到內(nèi)部組件的所有內(nèi)容都經(jīng)過測試和驗(yàn)證，可以在最不穩(wěn)定的環(huán)境中可靠地運(yùn)行。

邊緣計(jì)算硬件需要堅(jiān)固，緊湊，具有足夠的存儲(chǔ)空間，具有豐富的連接選項(xiàng)，具有廣泛的功率范圍并滿足其將要執(zhí)行的任務(wù)的性能要求。邊緣計(jì)算機(jī)必須滿足這些要求，因?yàn)樗鼈兺ǔ２渴鹪诒仨毧煽壳液眠\(yùn)行的惡劣環(huán)境中。 例如，如果 邊緣計(jì)算機(jī) 部署 在石油生產(chǎn)領(lǐng)域，則它必須能夠處理暴露于極熱，灰塵和碎屑的環(huán)境?，F(xiàn)在， 我們將 在下面更詳細(xì)地討論邊緣計(jì)算的硬件要求。

1 、邊緣計(jì)算機(jī)必須堅(jiān)固 且 無風(fēng)扇

邊緣計(jì)算硬件 必須足夠堅(jiān)固，以承受在易受頻繁沖擊，振動(dòng)，灰塵，碎屑甚至極端溫度影響的易變環(huán)境中的部署。 堅(jiān)固耐用的邊緣計(jì)算機(jī)的主要特征是其 無風(fēng)扇 設(shè)計(jì)。在 無風(fēng)扇 的設(shè)計(jì)省去了通風(fēng)口開放冷卻系統(tǒng)，使邊緣計(jì)算硬件制造商創(chuàng)造出完全封閉的系統(tǒng)。封閉的系統(tǒng)消除了灰塵，污垢和碎屑進(jìn)入系統(tǒng)中 而損壞敏感的內(nèi)部組件的可能性。

此外， 邊緣計(jì)算機(jī)中使用的無風(fēng)扇 設(shè)計(jì)和寬溫度組件使 它們能夠承受極冷和極熱的溫度。事實(shí)上，系統(tǒng)被這樣堅(jiān)固的是 它們 有一個(gè)很寬的溫度范圍從-40范圍? C至85 ? Ç 。這是常規(guī)的臺(tái)式電腦，只能承受暴露于溫度范圍從非常不同的 5 ? C至 40 ? C， 顯著 限制 在普通臺(tái)式機(jī)可以部署的環(huán)境。

除了處理極端溫度外，堅(jiān)固的邊緣計(jì)算機(jī)還可以通過使用無電纜設(shè)計(jì)來 應(yīng)對(duì)頻繁遭受的沖擊和振動(dòng) ，該設(shè)計(jì)中，所有電纜都從系統(tǒng)中去除了。 電纜的 拆除消除 了電纜松動(dòng)的可能性，從而使系統(tǒng)無法運(yùn)行。

此外，風(fēng)扇已從邊緣計(jì)算硬件中淘汰。之所以如此，是因?yàn)轱L(fēng)扇是許多電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)常見的故障點(diǎn)。因此，消除它們使系統(tǒng)更加可靠和耐用，消除了企業(yè)或組織由于風(fēng)扇故障或失敗而可能面臨的停機(jī)時(shí)間。

最終，邊緣計(jì)算硬件現(xiàn)在可以部署在世界上任何地方，同時(shí)處理最易變的環(huán)境元素，同時(shí)提供好和可靠的計(jì)算能力。

2、邊緣電腦必須配備 I個(gè)足夠堅(jiān)固的存儲(chǔ)

邊緣計(jì)算機(jī)通常部署在邊緣，以收集處理和分析從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集的大量數(shù)據(jù) ，因?yàn)榇祟愡吘売?jì)算機(jī)必須配備足夠數(shù)量的存儲(chǔ)空間以 快速存儲(chǔ)和訪問數(shù)據(jù)。

邊緣計(jì)算解決方案可與固體被配置-狀態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)或硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)。單個(gè)企業(yè)的優(yōu)級(jí) SSD 可以保存數(shù)據(jù)和TB級(jí)以更快的數(shù)據(jù)傳輸速度比硬盤驅(qū)動(dòng)器。

除了提供高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，固態(tài)硬盤使邊緣計(jì)算解決方案更堅(jiān)固，因?yàn)樗鼈兇鎯?chǔ)在NAND芯片的數(shù)據(jù)，這是對(duì)紡絲金屬盤片從硬盤驅(qū)動(dòng)器，它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不同。 硅芯片可以更好地 處理暴露于沖擊和振動(dòng)比紡絲金屬盤片。 也就是說，對(duì)于需要大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織，可以添加硬盤驅(qū)動(dòng)器來用于其他存儲(chǔ)。

3、堅(jiān)固的邊緣計(jì)算機(jī)必須具有豐富的I / O

堅(jiān)固的邊緣PC 配備了豐富的I / O端口，因?yàn)樗鼈兺ǔ１仨毻瑫r(shí)連接到新舊工廠機(jī)器，設(shè)備和設(shè)備。 例如，邊緣計(jì)算機(jī)通常配備以下I / O端口：USB端口， COM端口，以太網(wǎng)端口(RJ45 / M12) 和通用I / O端口。 邊緣計(jì)算機(jī)上包括通用I / O(GPIO)端口，因?yàn)?它們可以容納大量沒有通用接口的外圍設(shè)備，傳感器和設(shè)備， 例如USB端口或舊式串行端口。

可以連接到GPIO端口的設(shè)備包括傳感器，警報(bào)器，運(yùn)動(dòng)檢測器和生產(chǎn)線控制器。 最終，GPIO端口允許邊緣計(jì)算硬件連接到其他設(shè)備，而不管它們有多舊。只要設(shè)備或傳感器正常工作，就 可以 將其連接到您的邊緣計(jì)算解決方案。

4、 邊緣計(jì)算硬件必須具有寬功率范圍

邊緣計(jì)算硬件通常部署在依賴不同電源輸入的環(huán)境中; 因此， 它們配備了 從9到50 VDC的寬功率范圍，使其與各種不同的電源輸入方案兼容。 此外，邊緣計(jì)算機(jī) 還具有多種電源保護(hù)功能，可保護(hù)系統(tǒng)免受 電氣 損壞。這些電源保護(hù)功能包括過壓保護(hù)， 反極性保護(hù)和電涌保護(hù)。

5、 邊緣計(jì)算機(jī)必須安全

邊緣計(jì)算設(shè)備通常部署在不受監(jiān)控的遠(yuǎn)程環(huán)境 中，因此它們必須是安全的。幸運(yùn)的是，邊緣計(jì)算設(shè)備配備 了 可信 平臺(tái)模塊(TPM)2.0。TPM 2.0其利用一個(gè)技術(shù) 密碼處理器 ，使得 邊緣計(jì)算機(jī)篡改-耐 由 通過綜合密碼密鑰的固定硬件。 TPM 2.0保護(hù)系統(tǒng)免受暴力攻擊和硬件盜竊。

6、邊緣計(jì)算機(jī)需要支持性能加速器以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理

邊緣計(jì)算機(jī)非常適合在邊緣收集，存儲(chǔ)，處理和分析數(shù)據(jù); 但是，對(duì)于某些復(fù)雜的工業(yè)工作負(fù)載，邊緣計(jì)算機(jī)應(yīng)配備性能加速器，以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理決策。新的計(jì)算和存儲(chǔ)設(shè)計(jì) 使 性能盡可能地接近數(shù)據(jù)。 隨著更多的處理能力轉(zhuǎn)移到邊緣，以下是一些在邊緣計(jì)算解決方案中使用的最受歡迎的性能 加速器。這些通過PCIe架構(gòu)的 附加硬件 解決方案為需要實(shí)時(shí)處理性能的特定邊緣計(jì)算工作負(fù)載提供了增值。

多核 CPU：多核順序處理允許處理器利用多個(gè)核來處理數(shù)據(jù)，而每個(gè)核都充當(dāng)單獨(dú)的處理設(shè)備，從而允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行(同時(shí)運(yùn)行更多任務(wù))。CPU中擁有的內(nèi)核越多，系統(tǒng)的性能就越好， 因?yàn)樗軌蛲瑫r(shí)處理多個(gè)進(jìn)程。

GPU ：隨著網(wǎng)絡(luò)邊緣與網(wǎng)絡(luò)邊緣越來越多地執(zhí)行工作負(fù)載，加速器的作用將繼續(xù)變得越來越重要 。 數(shù)據(jù)中心和云。 部署在邊緣性能加速器 能夠 處理任務(wù)-關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)低延遲 ，因?yàn)檫吘壍腜C部署接近數(shù)據(jù)生成的來源。 GPU 使用了豐富的內(nèi)核， 因此在實(shí)時(shí)處理和推理分析 方面非常有效 。 與 并行 CPU相比。

VPU：視覺處理單元是性能加速器 ，可以加速機(jī)器視覺算法。 這是因?yàn)楸坏腣PU專門優(yōu)化 為機(jī)器視覺， 機(jī)器學(xué)習(xí)， 人工智能， 面部識(shí)別，和高-端圖像處理 ，同時(shí)使用更少的功率比的GPU 。這使VPU 成為無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)的理想選擇，這些 計(jì)算機(jī)需要的組件產(chǎn)生的熱量很少且消耗的功率也很少?？傮w而言，VPU的低功耗和熱占用空間使其成為我們?cè)趫?jiān)固的邊緣計(jì)算解決方案中的理想選擇。

FPGA：現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 是一個(gè)性能加速器 被 用于優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)對(duì)于特定的工作負(fù)荷。 FPGA能夠加快工作量，例如推理分析，人工智能以及對(duì)用于機(jī)器學(xué)習(xí)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 。在某些情況下，高端FPGA在執(zhí)行某些任務(wù)方面可以勝過GPU，同時(shí)使用的功耗和發(fā)熱量均低于GPU。

NVMe 計(jì)算存儲(chǔ) ：NVMe 計(jì)算存儲(chǔ) 設(shè)備通過在驅(qū)動(dòng)器本身上本地執(zhí)行 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理 ，從而在邊緣部署計(jì)算機(jī) 。 這 是通過在驅(qū)動(dòng)器上本地處理數(shù)據(jù)來完成的。傳統(tǒng)上，計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，并通過從存儲(chǔ)設(shè)備請(qǐng)求數(shù)據(jù) 并將其傳遞回CPU來進(jìn)行處理。 它要求由存儲(chǔ) 驅(qū)動(dòng)器本身執(zhí)行操作 ，并 具有在驅(qū)動(dòng)器本身上進(jìn)行處理，存儲(chǔ)和存儲(chǔ)的能力 。 這樣，數(shù)據(jù)不再需要離開驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行處理 或路由回傳統(tǒng)的CPU數(shù)據(jù)塊，從而減少了關(guān)鍵任務(wù)處理瞬間的更多延遲。

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