Altera：展望2015 物联网意想不到的结果

当我们展望2015年时，发现很多支持可编程逻辑业界发展的动向最近几年仍然在发挥作用。ASIC/ASSP设计成本螺旋式上升，功能也越来越不确定，大批量应用的机会越来越少。但是也出现了新动态。

在这一点，可能您希望看到的三个字是物联网(IoT)——2014年谈论最多、捧的最高的词。人们努力让IoT投入使用而带来的两个意想不到的结果将成为业界发展趋势，我们相信，这对于FPGA是很大的机遇。

作者：John Daane

总裁、CEO兼董事会主席，Altera公司

IoT理念

IoT背后的概念很简单：如果一个设备是由电子电路控制的，那就把控制器挂到互联网上。设备有了自己的IP地址后，就增添了新能力。采用智能电话或者云端应用程序，它能够报告状态、发送数据，或者接收命令。

连接到互联网也触发了迁移过程。设计人员可以使用云端软件在设备中增加功能，甚至使用大数据分析功能来丰富设备的性能。例如，想象一个便携式超声设备，调整其成像仪，根据极重的图像处理任务来指导其用户，将结果与全球以前的图像、诊断结果和输出产生的大量数据进行对比。

而设计人员也会使用这种连接把设备的智能部分拿出来放到云端。这样，设备的成本降低了，更易于便携，也很容易更新功能。最终结果是设备就是一组具有网络接口的传感器和激励器，全部连接到互联网来控制软件。

我们已经看到这一过程在工作了。苹果的Siri等智能电话服务就是在云端执行的，而不是在手机上。在网络空间，网络功能虚拟化通过运行在数据中心服务器上的软件替代了专用网络硬件的全部功能。看起来IoT的未来是充满了低成本微小传感器和激励器，通过互联网连接至大数据中心。

但是这一简单的看法有两个很大的问题。每一个问题都会成为发展趋势。

数据中心加速

第一个问题以及第一种发展趋势是在数据中心内部，在硬件中完成的任务被迁移到运行在服务器的软件中。有时候这种转换很简单。有时候只有您把任务分解成很多线程，将线程分配给很多服务器时，才能实现这种转换。问题是，有时候甚至是多线程也不能让软件很快的运行。有时候您不得不通过硬件加速来帮助服务器来满足任务的实时要求。

经验表明——包括Altera参与开发的网络巨头微软的必应和百度等，非常灵活而且具有很强并行处理能力的FPGA能够提高吞吐量，缩短响应时间，提高能效，与服务器CPU很好的配合工作。这一趋势的关键一点是让FPGA编程和调试能够在数据中心编程人员熟悉的语言环境中完成。例如，Altera的OpenCL工具支持编程人员采用高级语言开发并调试完整的CPU与FPGA相接口的平台。

丰富了网络

另一个问题是目前的互联网并不适合IoT，主要有三方面的原因。首先，互联网边缘的WiFi和以太网连接需要大功率接口，而且这种接口要一直保持工作。而这恰恰与所有这些微型传感器和激励器——物体，所要求的相反。因此，出现了各种各样的短距离低功耗网络连接物体和集线器，从而连接至WiFi或者以太网。

其次，某些设备的任务要求有保证的最大时延，例如，电机控制。如果您把控制器放到互联网的另一端，您怎样保证数据包能够按时到达每一端? 最终，答案是新网络功能，例如，时间敏感网络所开发的功能。但是现在，这些控制环要求在IoT集线器中提供某些实时计算功能。

第三，黑客肯定会攻击IoT。请记住震网病毒。随着IoT的出现，应由集线器负责完成认证、加密和功能安全。总之，集线器应支持大量的超低功耗网络协议，各种应用相关的实时计算负载，以及快速发展的安全任务。这种变化而且不确定的环境对于ASIC或者标准产品SoC而言是可怕的事情，但对于快速而且计算效率非常高的FPGA却是自然而然的。

在共享资源——网络和数据中心投资，与最终设备投资之间摇摆不定。今天，我们看到发展势头又从智能电话的爆炸式发展回到了4G开发投入，建立IoT外围网络及其智能集线器，以及数据中心的发展。这些将是2015出现的发展趋势，Altera会提供支持。