UI技術(shù)將成為信息娛樂(lè )系統的下一個(gè)戰場(chǎng)

　　在系統設計方面，增加系統智能將提高對額外處理能力和內存的要求，因為不僅要診斷系統或作出預測，而且要實(shí)現系統需要做出的復雜響應。預測智能的復雜性需要的處理能力和內存資源比目前嵌入式系統能提供的要多得多。隨著(zhù)這些嵌入式系統承載更多的UI功能，這個(gè)問(wèn)題正變得越來(lái)越具有挑戰性，鑒于嵌入式系統有限的資源特性，處理能力和內存資源更加捉襟見(jiàn)肘。增加更多的處理能力對嵌入式系統來(lái)說(shuō)更具挑戰性，因為更高性能意味著(zhù)系統需要更多的功耗。這是直接關(guān)系到電池壽命的一個(gè)約束條件，也是與足夠功耗有關(guān)的昂貴設計約束，最終將影響到用戶(hù)體驗。

　　使用云

　　近年來(lái)，云計算已經(jīng)成為技術(shù)領(lǐng)域中的一種流行趨勢。隨著(zhù)更多的應用轉向云處理，OEM廠(chǎng)商面臨的一個(gè)重要挑戰是判斷在哪里實(shí)現智能處理。借助包括不管是高速以太網(wǎng)還是3G/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò )在內的幾乎無(wú)處不在的連接，電子行業(yè)中的板載功能和基于云的功能之間的界限正在變得越來(lái)越模糊。對許多應用來(lái)說(shuō)，云計算基于眾多的原因而具有很大的吸引力，特別是針對嵌入式設備。一個(gè)關(guān)鍵的驅動(dòng)因素是總體擁有成本：不需要在每臺設備上集成額外的計算和存儲資源而增加設備成本，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現集中的處理功能和內存。這種方法允許公司在多項應用中發(fā)揮他們的技術(shù)投資力量。然而，在某些應用中這種選擇也會(huì )帶來(lái)折衷結果，因為公司需要在成本和性能之間權衡。

　　在汽車(chē)信息娛樂(lè )領(lǐng)域中，云計算部分用于支持先進(jìn)的語(yǔ)音識別功能，但這個(gè)功能通常對性能會(huì )有影響。云計算技術(shù)的優(yōu)勢在于它能提供更高的精度（更先進(jìn)的分析技術(shù)和功能，比如代理輔助）。如果某個(gè)特殊語(yǔ)句由于口音或外部噪聲原因不能被識別，可以將它轉送到運營(yíng)商那里作進(jìn)一步評估。對于諸如自然語(yǔ)言理解（NLU）等要求更多資源來(lái)實(shí)現的應用，可以使用云計算各種復雜算法以提高精度。然而，使用云對性能的影響主要與延時(shí)有關(guān)。

　　由于云技術(shù)需要依賴(lài)網(wǎng)絡(luò )連接（在汽車(chē)應用場(chǎng)合是移動(dòng)電話(huà)），蜂窩連接由于固有的蜂窩覆蓋特性將成為性能瓶頸。舉例來(lái)說(shuō)，如果蜂窩電話(huà)的連接信號很微弱，或者汽車(chē)或用戶(hù)根本就沒(méi)有蜂窩電話(huà)調制解調器，許多車(chē)輛的基本UI功能可能會(huì )受到不利影響，或看起來(lái)完全沒(méi)有價(jià)值。另外，傳送數據的IP網(wǎng)絡(luò )可能會(huì )發(fā)生丟包，從而導致不可靠的響應。同樣，這種方法常常會(huì )導致用戶(hù)界面響應發(fā)生可覺(jué)察的延遲。對UI來(lái)說(shuō)，將在延時(shí)、精度和可用性方面導致不一致的結果。

　　信息娛樂(lè )系統OEM廠(chǎng)商面臨的挑戰是要在兩種需求之間取得平衡，一種需求是支持主要使用每個(gè)車(chē)載設備中的嵌入式資源的“車(chē)載”應用；另一種需求是駕駛員與車(chē)外世界的交互。一方面，有許多對車(chē)輛及駕駛員的操控和安全性來(lái)說(shuō)永遠重要的功能，例如音量控制、多媒體功能或移動(dòng)電話(huà)接入。另一方面，消費者對訪(fǎng)問(wèn)地圖或社交網(wǎng)絡(luò )資源一直保持著(zhù)很高的要求。因此，許多OEM廠(chǎng)商采用混合方法，即將板載處理資源專(zhuān)用于關(guān)鍵的車(chē)載功能，并根據需要將云計算技術(shù)用于較少使用的和高級的功能。這種方法允許OEM廠(chǎng)商推出既有高性能又有合理價(jià)格的系統。

　　嵌入式系統越來(lái)越多地要求高性能的處理能力。這在汽車(chē)信息娛樂(lè )領(lǐng)域中更加突出，而OEM廠(chǎng)商之間的競爭也在推動(dòng)高級計算功能的創(chuàng )新和推廣，以便支持多內核架構和3D圖形功能。與此同時(shí)，汽車(chē)環(huán)境中的多種其它功能繼續在競爭可用的計算資源。這個(gè)負擔主要集中在作為主要計算引擎的應用處理器上，而3D圖形和先進(jìn)通信協(xié)議等眾多功能也進(jìn)一步加重了應用處理器的負擔。因此，這些嵌入式系統只有很有限的資源可用于其它功能。

　　在信息娛樂(lè )系統資源有限的固有特性及其對關(guān)鍵功能的影響方面，用戶(hù)界面是一個(gè)很好例子。比如，高級語(yǔ)音識別同時(shí)要求高M(jìn)IPS和快速內存訪(fǎng)問(wèn)。盡管系統設計師一直在努力開(kāi)發(fā)高度優(yōu)化的信息娛樂(lè )系統，以使它們能夠支持多種先進(jìn)功能和一流的UI，但仍然受到可用技術(shù)的限制，特別是能夠滿(mǎn)足設計要求的硬件。UI越來(lái)越多地要求訪(fǎng)問(wèn)先進(jìn)的查找表和算法，從而造成與其它系統功能的直接競爭。最終，在通用處理器上執行多種識別算法的要求仍然影響到了這些系統的低功耗要求。即使高級應用處理器正在從單內核技術(shù)快速轉向高端信息娛樂(lè )系統用的雙內核和四內核技術(shù)，但我們認為UI仍將是一個(gè)計算密集型功能，要求獨立的硬件加速器和靈活的軟件算法。
隨著(zhù)信息娛樂(lè )系統的OEM廠(chǎng)商繼續集成先進(jìn)的人機界面（HMI）功能，如觸摸和語(yǔ)音識別功能，UI功能仍將是一個(gè)關(guān)鍵的系統瓶頸。在OEM廠(chǎng)商必須解決的UI瓶頸和設計挑戰之間，還需要能夠處理復雜的軟件算法；能夠在各種高噪聲環(huán)境中（如狹窄的車(chē)艙內）準確工作；能夠支持針對數據安全和訪(fǎng)問(wèn)付費內容時(shí)的隱私要求；能夠防止設備遭到惡意攻擊，并支持與定位服務(wù)和廣告進(jìn)行實(shí)時(shí)車(chē)外交互。隨著(zhù)這些系統中引入更多形式的UI，下一代系統將面臨在同一系統中實(shí)現多種識別形式——語(yǔ)言、話(huà)音、圖像、面部特征等額外挑戰（見(jiàn)圖1）。單種UI技術(shù)的實(shí)時(shí)要求在繼續影響應用處理器的可靠工作，引入額外UI只會(huì )惡化這個(gè)問(wèn)題，因為這些新增加的功能將進(jìn)一步競爭共享資源。

　　圖1：?jiǎn)我还δ艿腎C將迅速發(fā)展成專(zhuān)用的UI處理器，以便實(shí)現并從應用處理器卸載多種形式的識別處理功能

　　將來(lái)，為了達到高級UI處理要求的性能、精度和功效水平，系統將需要一種獨立的“UI處理器”，本質(zhì)上，這種處理器被用作協(xié)處理器。這種器件將集成專(zhuān)用的硬件加速器，這些加速器執行基本和高級UI功能的速度要比通用處理器快得多。另外，這些處理器將集成有足夠多的內存資源，還有專(zhuān)用于提高查找表性能的算術(shù)邏輯單元（ALU）。我們相信這些UI處理器是極其高效的，能夠更快地處理高級UI功能，延時(shí)會(huì )更短，并且與使用通用應用處理器的傳統實(shí)現方法相比功耗更低。UI處理器的其它潛在應用包括與用戶(hù)的交互，使UI更容易操作，并提供系統睡眠模式以節省功耗。雖然目前系統設計師必須在平衡精度和延時(shí)之間作出選擇，但專(zhuān)用UI處理器允許開(kāi)發(fā)人員進(jìn)一步優(yōu)化他們的系統，使其工作更加高效。

　　使用專(zhuān)用協(xié)處理器服務(wù)新興功能的概念并不是最近才出現。諸如圖形、加密、數字信號處理、高速通信等許多技術(shù)，都是利用專(zhuān)門(mén)的硬件從主處理器卸載處理任務(wù)，并且隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟，實(shí)現性?xún)r(jià)比越來(lái)越高（圖2）。為了滿(mǎn)足下一代用戶(hù)界面的嚴格要求，UI處理器將提供各種基于硬件的語(yǔ)音和圖像處理加速器，并且這些加速器是專(zhuān)門(mén)針對這類(lèi)計算密集型任務(wù)設計的。當然，隨著(zhù)這些UI技術(shù)的成熟和穩定，它們最終將被集成進(jìn)通用處理器架構，就像圖形（圖3）、加密、數字信號處理和通信處理技術(shù)一樣。不過(guò)，實(shí)現這個(gè)目標可能還要好幾年的時(shí)間。到那時(shí)，OEM廠(chǎng)商將需要依賴(lài)于UI處理器才能跟得上前沿用戶(hù)界面技術(shù)的快速發(fā)展步伐。

　　圖2：隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟并且變得更加復雜，許多功能將集成到硬件中，用以改善性能和成本，并使滿(mǎn)足最終用戶(hù)體驗