UI技術將成為信息娛樂系統(tǒng)的下一個戰(zhàn)場

　　在系統(tǒng)設計方面，增加系統(tǒng)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(tǒng)或作出預測，而且要實現系統(tǒng)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(tǒng)能提供的要多得多。隨著這些嵌入式系統(tǒng)承載更多的UI功能，這個問題正變得越來越具有挑戰(zhàn)性，鑒于嵌入式系統(tǒng)有限的資源特性，處理能力和內存資源更加捉襟見肘。增加更多的處理能力對嵌入式系統(tǒng)來說更具挑戰(zhàn)性，因為更高性能意味著系統(tǒng)需要更多的功耗。這是直接關系到電池壽命的一個約束條件，也是與足夠功耗有關的昂貴設計約束，最終將影響到用戶體驗。

　　使用云

　　近年來，云計算已經成為技術領域中的一種流行趨勢。隨著更多的應用轉向云處理，OEM廠商面臨的一個重要挑戰(zhàn)是判斷在哪里實現智能處理。借助包括不管是高速以太網還是3G/4G蜂窩網絡在內的幾乎無處不在的連接，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越模糊。對許多應用來說，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。一個關鍵的驅動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，而是通過網絡實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)揮他們的技術投資力量。然而，在某些應用中這種選擇也會帶來折衷結果，因為公司需要在成本和性能之間權衡。

　　在汽車信息娛樂領域中，云計算部分用于支持先進的語音識別功能，但這個功能通常對性能會有影響。云計算技術的優(yōu)勢在于它能提供更高的精度（更先進的分析技術和功能，比如代理輔助）。如果某個特殊語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商那里作進一步評估。對于諸如自然語言理解（NLU）等要求更多資源來實現的應用，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有關。

　　由于云技術需要依賴網絡連接（在汽車應用場合是移動電話），蜂窩連接由于固有的蜂窩覆蓋特性將成為性能瓶頸。舉例來說，如果蜂窩電話的連接信號很微弱，或者汽車或用戶根本就沒有蜂窩電話調制解調器，許多車輛的基本UI功能可能會受到不利影響，或看起來完全沒有價值。另外，傳送數據的IP網絡可能會發(fā)生丟包，從而導致不可靠的響應。同樣，這種方法常常會導致用戶界面響應發(fā)生可覺察的延遲。對UI來說，將在延時、精度和可用性方面導致不一致的結果。

　　信息娛樂系統(tǒng)OEM廠商面臨的挑戰(zhàn)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車載設備中的嵌入式資源的“車載”應用；另一種需求是駕駛員與車外世界的交互。一方面，有許多對車輛及駕駛員的操控和安全性來說永遠重要的功能，例如音量控制、多媒體功能或移動電話接入。另一方面，消費者對訪問地圖或社交網絡資源一直保持著很高的要求。因此，許多OEM廠商采用混合方法，即將板載處理資源專用于關鍵的車載功能，并根據需要將云計算技術用于較少使用的和高級的功能。這種方法允許OEM廠商推出既有高性能又有合理價格的系統(tǒng)。

　　嵌入式系統(tǒng)越來越多地要求高性能的處理能力。這在汽車信息娛樂領域中更加突出，而OEM廠商之間的競爭也在推動高級計算功能的創(chuàng)新和推廣，以便支持多內核架構和3D圖形功能。與此同時，汽車環(huán)境中的多種其它功能繼續(xù)在競爭可用的計算資源。這個負擔主要集中在作為主要計算引擎的應用處理器上，而3D圖形和先進通信協議等眾多功能也進一步加重了應用處理器的負擔。因此，這些嵌入式系統(tǒng)只有很有限的資源可用于其它功能。

　　在信息娛樂系統(tǒng)資源有限的固有特性及其對關鍵功能的影響方面，用戶界面是一個很好例子。比如，高級語音識別同時要求高MIPS和快速內存訪問。盡管系統(tǒng)設計師一直在努力開發(fā)高度優(yōu)化的信息娛樂系統(tǒng)，以使它們能夠支持多種先進功能和一流的UI，但仍然受到可用技術的限制，特別是能夠滿足設計要求的硬件。UI越來越多地要求訪問先進的查找表和算法，從而造成與其它系統(tǒng)功能的直接競爭。最終，在通用處理器上執(zhí)行多種識別算法的要求仍然影響到了這些系統(tǒng)的低功耗要求。即使高級應用處理器正在從單內核技術快速轉向高端信息娛樂系統(tǒng)用的雙內核和四內核技術，但我們認為UI仍將是一個計算密集型功能，要求獨立的硬件加速器和靈活的軟件算法。
隨著信息娛樂系統(tǒng)的OEM廠商繼續(xù)集成先進的人機界面（HMI）功能，如觸摸和語音識別功能，UI功能仍將是一個關鍵的系統(tǒng)瓶頸。在OEM廠商必須解決的UI瓶頸和設計挑戰(zhàn)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（如狹窄的車艙內）準確工作；能夠支持針對數據安全和訪問付費內容時的隱私要求；能夠防止設備遭到惡意攻擊，并支持與定位服務和廣告進行實時車外交互。隨著這些系統(tǒng)中引入更多形式的UI，下一代系統(tǒng)將面臨在同一系統(tǒng)中實現多種識別形式——語言、話音、圖像、面部特征等額外挑戰(zhàn)（見圖1）。單種UI技術的實時要求在繼續(xù)影響應用處理器的可靠工作，引入額外UI只會惡化這個問題，因為這些新增加的功能將進一步競爭共享資源。

　　圖1：單一功能的IC將迅速發(fā)展成專用的UI處理器，以便實現并從應用處理器卸載多種形式的識別處理功能

　　將來，為了達到高級UI處理要求的性能、精度和功效水平，系統(tǒng)將需要一種獨立的“UI處理器”，本質上，這種處理器被用作協處理器。這種器件將集成專用的硬件加速器，這些加速器執(zhí)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，還有專用于提高查找表性能的算術邏輯單元（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，延時會更短，并且與使用通用應用處理器的傳統(tǒng)實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的交互，使UI更容易操作，并提供系統(tǒng)睡眠模式以節(jié)省功耗。雖然目前系統(tǒng)設計師必須在平衡精度和延時之間作出選擇，但專用UI處理器允許開發(fā)人員進一步優(yōu)化他們的系統(tǒng)，使其工作更加高效。

　　使用專用協處理器服務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，都是利用專門的硬件從主處理器卸載處理任務，并且隨著技術的不斷成熟，實現性價比越來越高（圖2）。為了滿足下一代用戶界面的嚴格要求，UI處理器將提供各種基于硬件的語音和圖像處理加速器，并且這些加速器是專門針對這類計算密集型任務設計的。當然，隨著這些UI技術的成熟和穩(wěn)定，它們最終將被集成進通用處理器架構，就像圖形（圖3）、加密、數字信號處理和通信處理技術一樣。不過，實現這個目標可能還要好幾年的時間。到那時，OEM廠商將需要依賴于UI處理器才能跟得上前沿用戶界面技術的快速發(fā)展步伐。

　　圖2：隨著技術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?jié)M足最終用戶體驗