對於新工廠而言，把多個(gè)單一作業(yè)負(fù)載的機(jī)器匯聚，整合成數(shù)量較少的「全能」裝置，有著數(shù)不清的好處。

工作負(fù)載的整合，也就是把工廠內(nèi)部多個(gè)單一作業(yè)負(fù)載的機(jī)器匯整成數(shù)量較少的「全能」裝置概念，具有不勝枚舉的諸多好處。這樣的概念在全新的工廠中逐漸被接受，既沒有也不想塞滿各式必須維護(hù)、且新舊、功能、佔(zhàn)地空間與電力需求都不一樣的裝置。

少了這些侷限，這個(gè)從零開始打造全新工廠可以完全聚焦在生產(chǎn)力的提升，同時(shí)在邁向自動運(yùn)作的過程中，降低實(shí)體的碳足跡與碳排放。

工業(yè)應(yīng)用是一個(gè)龐大的Arm架構(gòu)晶片群的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著OEM代工廠致力於讓架構(gòu)徹底的標(biāo)準(zhǔn)化，Arm持續(xù)透過作業(yè)負(fù)載的整合，為強(qiáng)化這方面的擴(kuò)充性進(jìn)行大量的投資。

裝置製造商若想要把多個(gè)裝置整併成全新、單一且多功能的全能裝置，並運(yùn)用經(jīng)過加速、以及基於現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)方式與既有工具，就會發(fā)現(xiàn)延用基本Arm運(yùn)算架構(gòu)，具有相當(dāng)多的好處。這種遷移對於總擁有成本，包括硬體與軟體的部分，也會帶來直接的影響--這不只是對OEM廠商如此，對整個(gè)供應(yīng)鏈也相同。

Arm提供整套的IP與技術(shù)，可以支援並實(shí)現(xiàn)虛擬化、即時(shí)效能、功能性安全與資訊安全。龐大的生態(tài)系，可讓Arm的夥伴達(dá)成與實(shí)現(xiàn)作業(yè)負(fù)載的整合。

運(yùn)算效能顯著的提升

當(dāng)我們整合多個(gè)應(yīng)用或作業(yè)負(fù)載時(shí)，勢必需要提升運(yùn)算效能：效能與整合的程度成比例。Arm 有相當(dāng)多樣的產(chǎn)品選項(xiàng)，可讓客戶選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算力來滿足這些開發(fā)功能所需的最高效能。在涉及數(shù)量龐大的功能整合案例中，這些需求可能相當(dāng)重要 - 甚至可能需要伺服器級的平臺，如Arm Neoverse系列的平臺。

把低功率的運(yùn)算作業(yè)負(fù)載遷移至較高效能平臺的考量點(diǎn)之一，就是散熱。冷卻電子系統(tǒng)常用的方法是使用風(fēng)扇，但這也引發(fā)第二個(gè)問題：廠區(qū)可能骯髒且佈滿塵埃，這些風(fēng)扇長期下來會卡住並失效。這會造成設(shè)備進(jìn)入熱關(guān)機(jī)，並引發(fā)代價(jià)不菲的「產(chǎn)線停擺」情況。

在Arm的產(chǎn)品選項(xiàng)中，注重能源效率的處理器，提供的每瓦高效能能力可以大幅度降低風(fēng)扇的需求，讓開發(fā)人員能使用被動冷卻解決方案，為工廠經(jīng)營者帶來可靠性更高、耗電較低的生產(chǎn)線，廠區(qū)的噪音污染也大大降低。

終端閘道內(nèi)的作業(yè)負(fù)載整合

在工廠內(nèi)可以看到有越來越多的終端伺服器被部署。它們的主要目的雖然是從端點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)感測器，蒐集、過濾然後回傳大量數(shù)據(jù)至雲(yún)端，但這些裝置本身也提供的強(qiáng)大運(yùn)算力，也可以用來執(zhí)行之前由其它不同裝置負(fù)責(zé)的任務(wù)。

例如，驅(qū)動更在地的作業(yè)優(yōu)化與決策的分析作業(yè)。在數(shù)據(jù)往更高層級傳送以進(jìn)一步進(jìn)行與生產(chǎn)力、材料管理與整合相關(guān)的分析之前，這些作業(yè)就會發(fā)生。這些分析也可能送入包括交付情況更新與客戶相關(guān)通知等供應(yīng)鏈管理中。

此外，這些類型的平臺常常整合多種功能，包括協(xié)定翻譯、資訊安全、通訊與機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的分析等。它可以透過包括虛擬化與容器等不同軟體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，並為所有的部署提供最大的彈性。

作業(yè)負(fù)載整合的功能性安全與資訊安全

在工業(yè)系統(tǒng)中，資訊安全對於涵蓋各種弱點(diǎn)與威脅模型是最為重要的事。隨著操作技術(shù)（OT）與資訊科技（IT）網(wǎng)路開始崛起，工廠以外也存在著更大的被遠(yuǎn)端攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，因此也為每個(gè)設(shè)備帶來更高的安全需求。作業(yè)負(fù)載的整合平臺必須實(shí)現(xiàn)硬體上的安全防護(hù)功能，也可以在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行安全相關(guān)應(yīng)用。Arm擁有可實(shí)現(xiàn)端到端安全防護(hù)的眾多資產(chǎn)，包含 Trust Zone、CryptoCell 與 PSA 認(rèn)證等技術(shù)。

談資訊安全不能忽略功能性安全。功能性安全更著重於環(huán)境中的實(shí)際狀況。例如，我們要確保製造用的機(jī)器人不會在它們運(yùn)作時(shí)對其本身、其它資產(chǎn)或工廠內(nèi)的其它人類造成損害 -- 不管是在正常運(yùn)作情況下，或是出現(xiàn)故障時(shí)。

Arm與功能性安全相關(guān)的技術(shù)，是工業(yè)應(yīng)用中有效率地建置安全系統(tǒng)的關(guān)鍵。具有功能性安全的產(chǎn)品的開發(fā)方式相當(dāng)關(guān)鍵，這也是Arm為何擁有嚴(yán)格的功能性安全流程來開發(fā)各種Arm安全就緒（Safety Ready）IP以及相關(guān)軟體，以符合各種應(yīng)用與功能性安全標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC61508的需求。

在整合系統(tǒng)的方法中，不同的功能可能有迥然不同的功能性安全需求。這一點(diǎn)通常被稱為「混合關(guān)鍵系統(tǒng)」，可能為產(chǎn)品的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加複雜性。

在作業(yè)負(fù)載整合中應(yīng)對混合關(guān)鍵性系統(tǒng)

隨著作業(yè)負(fù)載整合的進(jìn)行，其中一項(xiàng)我們必須應(yīng)對的既有挑戰(zhàn)，與需求的差異有關(guān)。有些作業(yè)負(fù)載，譬如從洗衣機(jī)、電梯到重機(jī)械等所有東西內(nèi)用來監(jiān)控流程與系統(tǒng)的可程式邏輯控制（PLC）應(yīng)用，本質(zhì)上具有確定性的需求。依應(yīng)用的不同，確定性或即時(shí)需求的程度也會不同。

這一部份對應(yīng)到工業(yè)應(yīng)用上的就是週期時(shí)間。在某些作業(yè)負(fù)載整合應(yīng)用中，利用像 Arm Cortex-A 系列的應(yīng)用處理器運(yùn)行即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)（RTOS），可以提供可接受的確定性水準(zhǔn)--這稱為「彈性的即時(shí)」（soft real-time）。其它的應(yīng)用可能需要更為緊迫的週期時(shí)間，由諸如 Arm Cortex-R 系列等即時(shí)處理器提供的更為精準(zhǔn)的「嚴(yán)格的即時(shí)」（hard real-time）運(yùn)算。

其它的就更為泛用，例如處理運(yùn)算系統(tǒng)與人類操作員彼此間訊息交換的人機(jī)介面（HMI）。

有些應(yīng)用可能也具有功能性安全的需求。在所有的整合系統(tǒng)中，這些個(gè)別的關(guān)鍵需求必須獲得確保。但是，透過硬體與軟體提供的干擾分離與免除，這些「混合關(guān)鍵性系統(tǒng)」應(yīng)用可以在同一個(gè)平臺上成功共存，高效且安全地運(yùn)作。

Arm生態(tài)系在作業(yè)負(fù)載整合中扮演的關(guān)鍵角色

若要充份發(fā)揮作業(yè)負(fù)載整合的好處，需要多個(gè)元素?zé)o縫匯聚。作業(yè)系統(tǒng)，不管是通用的或即時(shí)的，以及虛擬機(jī)監(jiān)視器都是成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。這是 Arm 強(qiáng)大且活躍的生態(tài)系在提供與支援方面，可以扮演關(guān)鍵角色的地方，也將一起致力實(shí)現(xiàn)作業(yè)負(fù)載的整合。

作業(yè)負(fù)載整合為整個(gè)工業(yè)供應(yīng)鏈帶來許多好處，也解釋了為何作業(yè)負(fù)載整合的部署持續(xù)加速。

由於許多的現(xiàn)行作業(yè)負(fù)載正在Arm的硬體上運(yùn)行，作業(yè)負(fù)載整合是效能、功能性安全、資訊安全與即時(shí)處理方面，合乎邏輯的下一步。有了我們合作夥伴的支援，Arm與它的生態(tài)系可以緩解開發(fā)的負(fù)擔(dān)，並協(xié)助客戶轉(zhuǎn)向這種全新、簡化的工作方式。

(本文作者Neil Stroud為Arm工業(yè)應(yīng)用部門資深協(xié)理)