Hiểu được tính dễ bị ảnh hưởng của công nghiệp Iot

Những bộ vi xử lý siêu đáng tin cậy là nền tảng của hệ thống iT công nghiệp hiện đại. Những thiết bị này phải hoạt động liên tục trong nhiều năm, không bị thất bại. Tính năng đáng tin cậy được xác định qua các thước đo như là Thời gian giữa các thất bại (MTBF) và các tiêu chuẩn an toàn chức năng như IEC08 [FL:1), thường là dưới điều kiện cực đoan, xác định mức độ an toàn (SL). Tính năng siêu bền vững không chỉ đòi hỏi sự kết hợp nhất của hệ thống silicon nhưng cũng cần thiết thiết thiết thiết lập hệ thống hỗ trợ tính năng lượng điện và hệ thống điện. Trong môi trường Ấn Độ, hàng trăm ngàn chi phí trong khi mà hệ thống có thể giảm đi đến mức độ an toàn và hiệu suất tối ưu tiên.

Những thử thách then chốt trong việc thiết kế những bộ vi xử lý đáng tin cậy

Các kỹ sư gặp nhiều trở ngại khi thiết kế các bộ vi xử lý cho iT công nghiệp. Những thách thức này ảnh hưởng đến mọi quyết định từ kiến trúc đến bao bì.

Các thái cực môi trường

Thiết bị IoT công nghiệp thường hoạt động trong nhiệt độ từ -40 °C đến 125 °C, với xe đạp nhiệt độ nhanh, khí ẩm thấp, và bụi làm giảm tốc độ.

Sự can thiệp điện từ (EMI) và Vibration

Các nhà máy chứa máy móc, động cơ và máy phát điện không dây có khả năng tạo ra EMI mạnh mẽ. Các vi xử lý vi xử lý vi xử lý cần mạng cung cấp năng lượng mạnh và bảo vệ để ngăn chặn tham nhũng dữ liệu. Việc sử dụng máy bơm hoặc máy nén có thể gây ra sự mệt mỏi khớp hoặc sự trôi dạt trong pha lê. Các nhà thiết kế phải kết hợp các gắn kết các dây điện bị rung động và phủ sóng để giảm hiệu ứng này.

Các phương pháp xử lý thời gian thực

Nhiều vòng điều khiển công nghiệp lặp lại lần đáp ứng xác định thời gian dưới 1 phần nghìn giây. Các vi xử lý phải hỗ trợ ưu tiên và giảm hiệu suất bị ngắt. bộ nhớ bộ nhớ bị lỗi, các thông báo sai về chi nhánh, và chu kỳ cập nhật có thể giới thiệu sự bối rối. Gia tốc và máy chủ phần cứng, và bộ nhớ purpad giảm khả năng không dự đoán.

Mối đe dọa an ninh

Thiết bị kết nối IoT dễ bị tổn thương khi tấn công mạng có thể gây hại đến sự an toàn và đáng tin cậy. Các vi xử lý phải thực hiện khởi động an toàn, môi trường thực thi đáng tin cậy, và mã hóa tăng tốc mà không cần phải hi sinh hiệu suất thời gian thực. đe dọa như tiêm lỗi và tấn công bên phải có biện pháp vật lý được xây dựng vào silicon.

Thiết kế chiến thuật cho tính dễ tin siêu

Để vượt qua những thách thức này, các kỹ sư triển khai một sự kết hợp giữa các chiến lược kiến trúc, phần cứng và phần mềm.

Sự dư dật và thiếu khoan dung

Kỹ thuật này phổ biến trong các bộ điều khiển công nghiệp có số lượng nhất định. Đối với trường hợp ít cực đoan, lõi bước hai so sánh liên tục và các điểm đệm cờ. Miền đồng hồ tự động và đường cong riêng biệt ngăn chặn lỗi phổ biến. Khi một lỗi được phát hiện, hệ thống có thể giảm hiệu lực sang trọng, không bị tắt hoàn toàn.

Sửa lỗi và bảo vệ bộ nhớ

Bộ nhớ sửa chữa Error-bad code [CCC] ) ] [ kiểm tra địa chỉ và phát hiện lỗi hai bit trong bộ nhớ tạm dữ liệu và hệ thống ix. Một số bộ vi xử lý kết hợp với bộ nhớ tẩy, ECC ngăn chặn sự tích hợp các lỗi mềm từ bức xạ vũ trụ. Tính năng kiểm tra địa chỉ và kiểm tra tự động màu đỏ (C) trên các đường dẫn khác nhau để bảo vệ dữ liệu. Một số bộ vi xử lý kết hợp giữa ARM CortexCexCV.

Phần cứng Robust được chọn

Thành phần cấp công nghiệp được xếp hạng để tăng nhiệt độ và chịu đựng điện quá cao. Các nhà thiết kế phải chọn kiểu gói (v. d., mạng lưới gồm những quả bóng lớn hơn, có dây kéo lớn hơn) để chống lại sự mệt mỏi nhiệt độ. Việc cấu tạo lớp bảo vệ chống ẩm và chất gây ô nhiễm. Bộ quản lý năng lượng phải bao gồm cả khả năng phát hiện, bảo vệ quá mức độ, và trình điều khiển điện áp chính xác để ngăn cản tình trạng tham nhũng trong bộ vi xử lý.

Hệ thống điều hành thời gian thực và kế hoạch xác định xác định

Một [FLT: 0]TORS [FLT: 0] [FLT: 1] như [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FLT: 0] [FLT: thời gian thay đổi thời gian có thể đoán trước. Các bộ vi xử lý phần cứng có khả năng điều khiển (như GIC-400] giảm các hoạt động tính năng không xác định (không xác định) như việc định bộ nhớ động theo thời gian. Để an toàn, phân đoạn hệ thống quan trọng hơn bằng phần mềm siêu tư thế hệ thống, hoặc vùng MP U để cô lập các tác vụ không nghiêm trọng.

Bảo mật theo thiết kế

Môđun bảo mật phần cứng (HSMs) thực hiện máy gia tốc mã hóa, máy phát số ngẫu nhiên và bảo mật. Các bộ xử lý vi xử lý vi xử lý mạng bảo mật dùng phần mềm công ty bảo mật tại mỗi nguồn điện, ngăn chặn việc thực hiện mã không được phép. Khả năng kháng cự mặt được xây dựng thông qua sự suy luận và dao động không đổi. Các bộ vi xử lý vi xử lý hỗ trợ Arm TrustZone hoặc Intel SGX có thể cô lập việc tải công việc bảo mật từ hệ thống điều khiển chính, bảo vệ các thuật toán chỉ huy.

Quản lý nhiệt và năng lượng

Độ phân hủy độ cao theo cấp số nhân với nhiệt độ tăng. Các bộ xử lý vi xử lý vi xử lý phải được thiết kế với các đường dẫn nhiệt hiệu quả. Gói đệm lật với hệ thống nhiệt tích hợp và nhiệt, giảm lực từ giao diện kết nối đến nhiệt. Thiết bị điện áp và tần số (DVFS) cho phép bộ xử lý điều chỉnh sự tiêu dùng dựa trên việc nạp nhiệt áp, giảm áp suất nhiệt. Để làm mát, các nhà thiết kế đánh giá luồng khí nóng, hình học nóng và giao diện nhiệt. Tính năng hoạt động (fa) giới thiệu các phần làm giảm MTF, vì vậy thường tránh các thiết kế công nghiệp. Trong việc đóng cửa, việc đóng cửa cần thiết.

Thử và kiểm tra Iot

Thiết kế siêu đáng tin cậy đòi hỏi sự hợp lệ cao hơn cả việc thử nghiệm thương mại chuẩn. Kiểm tra Ảnh bảo vệ Màn hình Tăng cường cao ] cần xác định các điểm yếu bằng cách đẩy các mẫu thử nghiệm lỗi chính xác và rung động thất bại. Kiểm tra Ảnh bảo vệ Màn hình nâng cao [FLT: FLT] [FLT: 1] [FLT:]] [FLT: 1]] được áp dụng cho các đơn vị sản xuất để bắt tử vong. Việc thử nghiệm thử nghiệm thử nghiệm lỗi chính xác và thay đổi cơ chế đỏ như mong đợi. Hơn nữa, đốt cháy nhiệt độ cao và giúp đỡ tăng nhiệt độ độ cao của cơ thể an toàn thường cần thiết.

Công nghệ và các cuộc đụng độ đang tăng dần

Một số công nghệ mới đang tái cấu hình lại cách mà các vi xử lý đạt được sự dễ dàng siêu đáng tin cậy trong công nghiệp uT.

Tính cạnh và Hợp nhất trí tuệ

Tiến trình xử lý dữ liệu ở cạnh phải xác định và giảm hiệu ứng ngang và băng thông, nhưng cũng thay đổi các yêu cầu đáng tin cậy để dùng máy gia tốc Al. Tính năng tính trên mạng. Tính năng suy luận của mạng phải xác định và phụ thuộc vào lỗi. Kỹ thuật như [FLT: 0] cũng cho phép dự đoán các thuật toán điều chỉnh và tăng cường sức khỏe.

Mạng thời gian

TSN, được xác định bởi IEE 802.1 tiêu chuẩn, cung cấp sự liên lạc ethernet xác định cho mạng công nghiệp. Các bộ vi xử lý với các đồng hồ điều khiển TSN hợp nhất đến độ chính xác dưới giây, cho phép các hành động phối hợp qua bộ điều khiển được phân phối. Điều này giảm nhu cầu về hệ thống tập trung phức tạp và cải thiện tính chịu đựng lỗi tổng thể.

Tính toán kỹ thuật nam

Kết hợp lõi hiệu quả cao với lõi năng lượng và máy gia tốc đặc biệt (v. d., cho FFT, điều khiển động cơ) cho phép các vi xử lý phân phân công việc cho đơn vị thích hợp nhất. Việc này giảm thiểu điểm nóng nhiệt và cải thiện thời gian thực hiện tồi tệ nhất. Trong ứng dụng an toàn, các cấu trúc sinh thái có thể tách công việc thực tế thời gian thực ra khỏi các công việc không nghiêm trọng nhất trên các lõi khác nhau với các miền quyền lực độc lập.

Kết luận

Thiết kế các vi xử lý cho các thiết bị công nghiệp có tính công nghiệp cao, các thiết bị công nghiệp có khả năng sử dụng là một thách thức đa chiều đòi hỏi phải có sự đánh đổi cẩn thận giữa hiệu suất, sức mạnh, và sức mạnh. Bằng cách tích hợp các thiết bị dự phòng, sửa chữa lỗi, các thành phần công nghiệp, hệ thống điều hành, và an ninh có sẵn, các kỹ sư có thể tạo ra các hệ thống có thể chịu đựng môi trường khắc nghiệt và cung cấp hoạt động an toàn. Khả năng tăng cường như AI và TSN tăng cường đáng tin cậy hơn bằng cách cho phép, tăng cường sự điều khiển hơn. Khi hệ thống quản lý công nghiệp, việc theo đuổi sự tăng cường độ bền vững của vi mô sẽ vẫn còn lại các tiến trình thiết kế, thiết kế khoa học hợp lý và phương pháp, và phương pháp cải tiến hóa hợp lý.