FPGA'ları ve onların Core Cap yükümlülüklerini anlamak

Alan tarafından yapılan bir dizinli kapı dizileri (FPGA) temel olarak, gömülü sistemlerdeki hesaplama görevlerine nasıl yaklaştığımızı değiştirir.Bir merkezi işlem ünitesinden (CPU) farklı olarak, FPGA, bir programlanabilir kalıp, bir FPGA, sabit bir bilgisayar hattından oluşur.

Modern FPGA mimarlıkları, PCIe kontrolörleri, Ethernet MACs, ARM Cortex işlemci çekirdeği ve hatta birden çok kamera beslemesi üzerinde gerçek bir şekilde tespit edilebilir bir sistem hatası oluşturmak için, bu şekilde özel donanım hızlandırıcıları talep etmeye muktedir hale getirmek için gelişmiştir. Örneğin, tek bir FPGA, birden çok kamera beslemesinde gerçek zamanlı olarak bir algoritma çalıştırabilir ve doğal dil komutlarını doğrudan doğruya doğrulamaktadır.

FPGAs Smart Home Otomasyonun Yeni Beysi Olarak

Yıllar boyunca, akıllı ev endüstrisi bir bilişim düğümü hiyerarşisine dayanıyor: son cihazlardaki mütevazı mikrokontroller, daha fazla yetenekli sistemler-on-çipli (SoCs) ağ kenarlarında ağ geçidine bağlı olarak, ve bulut sunucuları ağır bir kaldırma için, bu model geç saatlere bağlı olarak, internet bağlantıya bağlı olarak, sürekli güç tüketimine bağlı olarak, bir FPGA, bir çok sayıda doğal algılama ve bilgisayar tabanlı bir şekilde işleme aşamalarının bir araya gelmesi gerekir.

Bu, FPGA-yerel kenar işlemesine doğru geçiş zaten premium ev güvenlik sistemlerinde ve yüksek uçlu otomasyon merkezlerinde görünür. Şirketler, kapalı konum ve çevresel izleme için füzyon keşfederler. Birden fazla protokol yığınının üstesinden gelme yeteneği - Zigbee ve Z-Wave'den itibaren donanımda gecikmeli ve güvenilirlik artırılır. Akıllı evlerin ekleri ile daha karmaşık hale getirilmesi için her türlü kullanım için daha karmaşık hale gelir.

Konvansiyonel Süreçtörler Üzerindeki Anahtar Avantajlar

Bir konut ortamında FPGA'ların teknik avantajları basit performans ölçümlerinin ötesine geçer ve modern otomasyon için temel gereksinimleri ele alır.Her avantaj mevcut akıllı ev sistemlerinde kritik bir ağrı noktası ele alır.

Deterministic Real-Time Response

Cam kırımı algılaması, gaz sızıntı izleme veya yaşlı sakinleri için algılama, milisaniyelerde ölçülen bir cevap, diğer sistem yüklerinin bağımsız olarak elde edilebilir.Örneğin, AMD'nin çalışma sistemi zamanlamasına güvenmektedir, bu da hiçbir şekilde test edilemez bir donanım hızlandırıcısı uygular.

Donanım-Level Paralelliği Gerçek Multitasking için

Akıllı ev doğal olarak paraleldir: bir hareket sensörü yangınları bir video akışı kodlar ve bir termostat PID döngüsü çalışır. Bir CPU zamanı-slices bu görevleri, iletişim kurma yeteneğinin maliyetine karşı bir ses çıkarma motorun algılanmasına izin verir - tek bir örnek olmadan. Bu paralellik ölçekleri ve doğrusal olmayan bir şekilde çalışır; gerçek bir paralel yürütmeye ulaşmak için daha fazla sayıda 4K'yı tam çerçevede bir hıza taşıyabilir.

Sacrificing Performansı olmadan Enerji Verimliliği

Power tüketimi 7/24 ev içinde çalışan cihazlar için sürekli bir endişedir. FPGAs genellikle CPU'lardan veya GPU'lardan daha iyi performans sağlar, çünkü talimat alma, kesinti ve spekülatif uygulama yükünden kaçınırlar.[x FONT I][/FONT=FONT=I=FONT=I=FONT=I FONT=I FONT I FONT I FONT I FONT I FONT I I FONT I I FONT I I I I FONT I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I FONT I FONT I I I I I I I I I I I I I I I I I

Donanımı ile gelişmiş güvenlik

Akıllı evlerde güvenlik, ancak birçok IoT cihazı, ağ yığınlarından ve ses işleme hatlarından fiziksel olarak ayrılmış durumda, bir alt sistem uzlaşması olmadan bile çözülebilir.Bu, güvenli bir şekilde iletişim kanalları arasında mükemmel bir şekilde işlem yapar.Ingerekli iletişim kanalları için güvenli bir enklavuzu doğrudan ağ yığını ve ses işleme hatlarından ayırabilir ve diğer güvenlik birimlerinde de uygulanabilir.

Özellik ve Future-Proofing

Akıllı ev standartları ve kullanıcı beklentilerini hızla gelişti. Silikon (ASIC)'de bir kez dağıtılamaz. Bir FPGA, yeni bir iletişim protokolü için destek veren yeni bir miktar akışla güncellenebilir, daha doğru bir sinir ağı modeli veya tamamen yeni bir işlevsellik.Bu over-the-air donanım yeniden yapılandırması, bugün kurulu akıllı bir ev kontrol cihazı, şüphesiz, fiziksel donanıma dayalı olarak yeni bir şekilde geliştirilebilir.

Pratik Uygulamalar Akıllı Ev Domainleri

Bu avantajlar, ev otomasyonunun ana alanları olan somut kullanım vakalarına dönüştürülür. Aşağıdaki bölümler, FPGA'ların nasıl konuşuluyor veya konut ortamları için aktif bir araştırma altında olduklarını ayrıntılı olarak detaylandırır.

Gelişmiş Güvenlik ve Gözetim

Modern bir ev güvenlik sistemi, donanım seviyesindeki bu boş ekranlardan gelen verileri, insan algılaması, izleme için optik akış ve aynı anda algılama için otomatik olarak koruyabilir.[değiştir | kaynağı değiştir]

Akıllı Aydınlatma ve İklim Kontrolü

Güne kadar yanıt veren adaptif aydınlatma, occupancy ve hatta bir televizyon ekranında sahne, düşük çözünürlük sensörü füzyon gerektirir. Bir FPGA, dış hava tahminleri, oda içi kasa boşlukları ve ccupancy, doğrudan doğrulanabilir LED'leri sürücüye götürmek için çalışır.

Ses ve Gesture, Edge'de Tanınır

Gizlilik kaygıları, buluta bağlı ses asistanlarından AI'yı kenarlara yönlendirmek için bir değişim başlattı. FPGAs, aynı anda tekrarlayıcı sinir ağlarını (RNNs) uygulamakta ve doğal dil anlayışı için dönüştürücüler, anahtar kelime dizileri ile doğrudan doğruyu gerçekleştirmek için bir anahtarlama ve aydınlatmada, tek bir FPGA'nın birden fazla ses bölgesini aynı anda bir eve dönüştürmesine olanak sağlar.[değiştir | kaynağı değiştir] Max processing.Dörtücüler için özel bir şekilde kullanılabilir.

Home Entertainment and multimedya Processing

Modern oturma odası yüksek çözünürlüklü video kaynakları, akış cihazları ve multi-room sesleri ile dijital bir merkezdir. FPGAs, video geçişleri için profesyonel yayın ekipmanlarında uzun zamandır kullanılmaktadır ve tüm oyuna ek olarak FPGA işlemektedir.Çünkü işlem hattı, bir koddan diğerine geçiş yapan 8K kodlu video ile yeniden yapılandırılır ve otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak kullanılabilir.

Enerji Yönetimi ve Grid Entegrasyon

Evler güneş panelleri, batarya depolama ve elektrikli araç şarj cihazı ile mikro-gridler optimize ediliyor, akıllı enerji orkestrası önemli ölçüde büyüyor.Bir FPGA, gerilim, mevcut ve birçok devrede birden fazla devrede, sistem mimarisini basitleştiriyor ve şarj edici bir şekilde kontrol döngülerini yürütüyorlar.

Sağlık İzleme ve Sağlık

Sürekli aktivite kalıplarının izlenmesi, düşük güç uyku durumu ile algılama ve çevresel hava kalitesi analizi, her zaman bir mikrofon işlemesi için tüm fayda sağlar. FPGA, gerçek zamanlı performansla sensör füzyon algoritmalarına sahiptir ve aynı anda tüm bir sunucuya ham veri göndermeden sonra.Bu işlemden dolayı, bulut iletişim gerektirir.

Bütünleme Meydanları ve Teknik Hurdles

Zorlu avantajlarına rağmen, FPGA'lar henüz tüketici akıllı ev ürünlerinde ana akım bir bileşen değildir. Birkaç acil olmayan engeller, ARM tabanlı MCUs'a yaklaşabilmeden önce üstesinden gelmelidir.

Geliştirmek ve Beceri Gereksinimleri

Etkili HDL kodu yazmak, C++'da algoritmaları tanımlamak için farklı bir zihniyet ve becerilere ihtiyaç duyar. Tipik IoT geliştirici, saat domainleri, borular ve zamanlama ile ilgili tasarımlara ek olarak donanıma sahip değildir. FPGA tasarımı ile yüksek seviyeli sentez araçları, C++'da algoritmaları tanımlamak ve otomatik olarak kayıt işlemi yapmak için daha küçükdür: 0Xilt projektif tasarıma ek olarak kullanılabilir.

Maliyetleri ve Ölçeği

Sıcaklıkta, mütevazı bir Cortex-M mikrokontrolör bir doların altında mal olabilir, akıllı telefonlarda bile en küçük düşük güç FPGA'nın saygın mantık yoğunlukları on-twenty-dollar için fiyatlanabilir. Akıllı bir ışık kontrol cihazı veya bir iletişim sensörü için, bu maliyet farkı yasaklanır.

Mevcut Protokollerle Interface ve Uyumluluk

Akıllı evler çok sayıda kablosuz protokole güveniyor: Zigbee, Z-Wave, Thread, BLE, Wi-Fi ve gelişmekte olan Madde birleştirme tabakası. FPGA'nın programlanabilir I/O, kontrol düzlemini ve protokolü yığınlarını idare ederken fiziksel olarak arayüze hız verebilir, ancak tam bir protokol yığınına sahip olur.Bu heterojen yaklaşım, küçük, düşük güç MCU veya kablosuz bir şekilde çalışır ve FPGA ile birlikte, FPGA'nin kontrol edilen bir şekilde entegre edilmesi ve bu heterojen yaklaşımla birlikte, kontrol edilen bir şekilde çalışır.

Geliştirme Ekosistemi ve Gelişen Araçlar

Google'ın tasarım alanındaki tasarımlarını, Google'ın daha düşük bir veri tabanına entegre etmesi için, C/C++'dan gelen yüksek seviyeli bir analize ek olarak, Windows işletim sistemini daha iyi bir şekilde entegre etmek için Windows Server işletim sistemini daha iyi hale getirmek için daha iyi bir şekilde tasarlanmıştır.

Yol Ahead: FPGAs ve Akıllı Evlerin Sonraki Nesil

İleriye bakıldığında, konut otomasyonlarındaki FPGA'ların rolü, birkaç konvering trendleri tarafından şekillendirilecek. İlk olarak, AI'ya yönelik varsayılan modeller ve gelişmiş bilgisayar vizyonu algoritmaları yerel uygulama için sıkıştırılır ve ölçümler için ölçümlenir, yerel ağdaki paralel bir şekilde işlem yapılır; AFPGA, gerçek bir güvenlik kontrolüne göre sürekli olarak farklı bir şekilde işleme işlemleri sağlar.

Standartlaştırma da önemli bir rol oynayacaktır. Connectivity Standartları Alliance rafinerileri Maddesi ve yeni cihaz kategorileri ekleyecek donanım soyutlama, FPGA'ların mevcut donanım ve yeni ekosistemler arasında sorunsuz bir şekilde tercüme edebilmelerini sağlayacaktır.A single FPGA-güçlü ağ geçidi yüzlerce farklı sürüm sunabilir Z-Wave, Zigbee ve özel RF cihazlar yerel Madde uç noktaları olarak, tüketici deneyimine dramatik bir şekilde basitleştirir ve mevcut donanımın ömrünü genişletir.

Orta vadede, yüksek çözünürlükte, akıllı ev merkezlerini ve premium aletleri hedef alan, yüksek çözünürlükte bulunan, yüksek çözünürlükte bulunan ve otomatik olarak üretilen bir sistemli hesaplama platformlarını kullanarak, yüksek çözünürlükte bulunan ve otomatik olarak yeniden yapılandıran her türlü güvenlik sistemi ile ilgili olarak, daha kolay bir şekilde kontrol edilebilir bir şekilde yapılandırın.