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【IC设计】智能边缘计算这盘棋,看英特尔怎么下

来源:全球半导体观察       

智能物联网AIoT与5G的发展共同铸出了一股不可逆的潮流,即每天都有更多的设备接入互联网,而这些运行着的设备又进行着永不停歇地数据生产。若纯粹依靠网络将数据传输至云上并集中处理,当今的网络升级速度未必比得上数据的产生速度。智能边缘计算随之崛起,云-边协同成为不可逆的趋势。

据预测,到2025年,全球物联网连接数将增长至270亿个,未来超过70%的数据和应用将在边缘产生和处理。

为更好应对这一趋势,单一软件层面的升级显然不够。如何实现软硬件的协同,并在底层硬件层面就为智能边缘计算在具体应用场景中的落地做好准备,或许才是更为全面的答案。

第三代至强:瞄准智能边缘计算的新武器

4月7日,英特尔举行了新品发布会,推出第三代至强可扩展处理器。而智能边缘正是这次发布会所重点关注的领域之一。

相较于集中式的云,边缘计算有着自身的独特优势。边缘计算中,计算和存储资源被部署在边缘(边缘服务器或者终端设备),因而可以就近对本地数据进行处理,无需把数据传输到远端云上,从而降低网络传输时长,从而减少延迟。但另一方面,边缘又存在着存储资源有限,供电设备规模较小等问题,此外,将云扩展到边缘设备也意味着受攻击表面积增加。

换句话说,要尝到智能边缘的甜头,就得先解决这一领域既有的问题。

而英特尔在第三代至强发布会上表示,这一全新产品平台在研发时已对上述问题做了考虑,并相应提出了自身的解决方案。

而在4月8号举办的智能边缘主题论坛上,英特尔公司物联网事业部副总裁、中国区总经理陈伟博士也对第三代至强处理器的特点和性能做了进一步的阐述。

首先是性能上,第三代至强可扩展处理器进一步优化了指令流,使得每时钟周期指令数目获得提升,CPU最高内核数目最高达40个,CPU最高频率提高至3.7G,综合上述因素,第三代处理器综合性能提升的最高幅度可达46%。

此外,第三代至强采用了Speed Select技术,以根据不同工作负载,分配各个核心的基频。换句话说,即根据工作负载的要求,使每个核运行在不同的频率上面,以CPU的效率,并降低功耗。

内存方面,此次第三代至强导入了DDR4-3200内存通道,内存带宽上有60%的提升,配合第二代傲腾可持久内存,最高内存容量可被扩展至6T,内存容量上提升了160%。

数据传输上,英特尔物联网事业部中国区首席技术官及高级首席工程师张宇分析称,英特尔数据直接 I/O 技术(英特尔DDIO),使得数据能够直接从网卡进入到CPU,能够省去经过外部内存的转发环节,从而提高数据接收和处理速度。

上述技术的结合为第三代至强所强调的超强AI性能作出了铺垫。张宇表示,更多的核、单核性能以及深度学习加速功能,使得第三代至强在人工智能推理速度上能够实现比上一代提升1.8倍左右。

但算力并非全部,他解释称,做人工智能推理时,一方面要接收数据,同时要用到人工智能模型处理数据。而这些模型可能达到数百G,占用很大的存储空间。如果数据存储在硬盘中,在使用时调用,那么整个AI推理速度必然被拉低。而有了大容量的可持久内存,这些AI模型就可以被保存在内存中。相比起硬盘,内存带来的访问延时大大降低。

英特尔在发布会上称,相比前代平台,第三代英特尔至强可扩展处理器在AI性能上提升了56%。

安全性方面,第三代至强处理器使用了英特尔软件保护扩展(SGX技术)和储存加密技术(Total Memory Encryption技术)。其中SGX支持在应用内创建安全区,全内存加密技术则支持在较小的性能开销的情况下在内存中完全加密最高安全级别数据,同时,对增强矢量AES、SHA、DH加密等等处理也有加速功能。据英特尔介绍,这一安全技术采用有助于缩小攻击面,防止内存窃听等。

以上性能让英特尔能够帮助边缘端的客户解决长期困扰的问题。例如,高内存带宽在医疗领域可以帮助设备加快成像速度,AI性能的提升可以在工业领域支持更多的分析和工作负载融合……

多项应用落地

根据英特尔提供的数据,目前第三代至强可扩展处理器第一季度出货量已经超过20万颗。

具体到智能边缘领域,短期来看这一处理器更多会被用于对于数据处理实时性要起较高、对可扩展性要求较高的行业。比如自动驾驶和工业自动化这类场景,无论是数据传输带来的网络延迟,还是更严重的网络故障的情况,所带来的后果可能都是令人无法接受的。

以医院为例,英特尔合作伙伴,锐捷云桌面产品总监王良就分析了医院应用场景的特殊性。

首先,医院门诊、收费等窗口,实时性较强,数据刷新速度非常快。在这样的情况下,如果网络出现问题,可能导致重大工作事故;其次,医院收费窗口外设种类繁多,包括刷卡器、扫描枪、打印机等等,在终端上需要比较强的外设兼容性。最后就是传统医院的最大痛点:PC的弱管理或者无序管理状态,各个单元之间处于较为孤立的状态。

王良认为,在医院这一应用场景,第三代至强正好能够发挥自己的优势,即外设兼容性、强实时性与统一运维管理。他补充说:“所以我们和英特尔在医疗桌面云进行英特尔物联网行业整体解决方案(MRS)的认证合作,在疫情以来在很多医院、疾控中心都得到了很好应用和验证。”

而在智能边缘视频分析领域,英特尔至强第三代可扩展处理器同样能够应对很多复杂的需求。

宇视科技目前开发一系列基于英特尔X86的产品,其中英特尔至强可扩展平台在高性能、强计算、可扩展性等方面的优势和亮点。

根据宇视科技研发副总裁胡华明介绍,目前宇视科技面向中高端行业解决方案的多节点服务器,包括昆仑系列旗舰产品配置了英特尔第三代至强处理器,其产品具有高融合、高可靠、灵活配置的特点。

在一些中高端应用场景中,能够进行快速的部署和落地,实现软硬一体化的快速交付。胡华明表示,“2020年初,在疫情突发的情况下,如何帮助到企业、工厂、学校进行快速地复工复产复学成为我们首要的任务。其基于至强平台的昆仑产品在一个月之内快速推出了互学宝、护居宝等抗疫的基于视觉处理的解决方案,目前,该方案已经服务超过100多个城市300多个区县上千个社区和学校。”

此外,在一些面向中低端通用领域的单节点服务器上,基于英特尔至强平台的强计算能力、较高的性能功耗比,宇视科技同样有相应的产品,例如主要应用在环保、高速和社区等环境中的视觉检测相关产品。

当然,英特尔至强处理器在智能边缘领域的应用并不仅限于医疗和视觉等领域。事实上,在全球范围内,英特尔至强处理器高性能解决方案已经被客户部署到各行各业,从智能制造、医疗健康,再到智慧教育等,英特尔至强处理器都能够帮助客户应对各类的挑战,也让每一位合作伙伴对第三代英特尔至强可扩展处理器所将带来的改变充满了的信心。