各大主機廠和車廠都在宣傳著中央集中式架構(gòu),智能座艙和自動駕駛相關(guān)功能將集中到一個高性能計算單元上,并跑在一顆SOC上,主動安全放在另外一顆安全MCU上執(zhí)行。
在這種架構(gòu)下,意味著一個SOC上將同時運行智能座艙和自動駕駛的功能。但是智能座艙和自動駕駛在功能安全、信息安全、實時性還是算力需求層面都有不小的差異,而且這些功能目前都是用不同的操作系統(tǒng)(Linux, QNX,Android,RTOS等)去實現(xiàn)。如果汽車行業(yè)不會有統(tǒng)一的操作系統(tǒng),那么一顆SOC上如何部署多個不同的操作系統(tǒng),成為中央集中式架構(gòu)必須直面的問題。
還好互聯(lián)網(wǎng)曾經(jīng)也遇到過,汽車領(lǐng)域只有在智能座艙有過成功應(yīng)用。希望之后能解決IVI和ADAS融合的痛點,有一個技術(shù),虛擬化技術(shù)——Hypervisor
什么是Hypervisor
通過虛擬化技術(shù),可以在一臺服務(wù)器上模擬出多個具有完整硬件配置并運行在完全隔離環(huán)境中的計算機系統(tǒng)。這個模擬的計算機系統(tǒng)也就是虛擬機(VM,Virtio-Machine)
誰去負責(zé)虛擬機的虛擬資源和物理硬件之間的轉(zhuǎn)換工作,誰去負責(zé)虛擬機的創(chuàng)建,刪除,配置呢?這就是Hypervisor的職責(zé)。
Hypervisor將全面接管物理服務(wù)器的CPU,內(nèi)存,硬盤,網(wǎng)卡等硬件資源,并把他們抽象成邏輯資源池,并按需分配給每個虛擬機。通過Hypervisor這個操作,每個虛擬機都能獨立使用自己的虛擬CPU,內(nèi)存,硬盤和網(wǎng)卡。
在汽車領(lǐng)域,Hypervisor的架構(gòu)是直接運行在物理硬件之上,向下直接管理所有硬件資源,向上通過hypervisor創(chuàng)建多個虛擬機,在虛擬機上安裝操作系統(tǒng)及部署應(yīng)用。
這樣直接運行在物理硬件上,直接訪問物理硬件并管理所有硬件資源,在延時,安全性,和效率上更厲害。
汽車領(lǐng)域為什么用Hypervisor?
在矛盾的重點轉(zhuǎn)移到滿足人民群眾日益增長的精神需求之后,座艙內(nèi)便熱鬧起來了,中控大屏,液晶儀表,AR-HUD,后排娛樂系統(tǒng),整個座艙儼然成為屏幕家族狂歡的舞臺。如果按照分布式電子電氣架構(gòu)思路,每新增一個大的功能新增一個零件,別說主機成本上升,狹隘的空間內(nèi)如何布置這些控制器問題都夠主機廠布置工程師喝一壺。
在域融合心法的指引下,既然座艙內(nèi)的大屏幕都是走向聯(lián)合才是合乎發(fā)展規(guī)律的事情,并在其中挑選一位德才兼?zhèn)涞拿酥鳌悄茏撚蚩刂破?,負?zé)聯(lián)盟內(nèi)外事務(wù)。
液晶儀表,抬頭顯示負責(zé)的部分功能和動力系統(tǒng),輔助駕駛強關(guān)聯(lián),具有較高的實時性,安全性要求,所以多以安全實時的操作系統(tǒng)QNX為主。而中控大屏,后排娛樂系統(tǒng)主要提供娛樂,導(dǎo)航,車輛控制等多樣化功能,對豐富生態(tài)資源和信息安全有較高要求,所以多以生態(tài)豐富的android和linux操作系統(tǒng)為主。
不是理想L9的兩塊8155芯片是不是一塊用的是QNX跑儀表,另一塊裝LA和LV操作系統(tǒng)跑大屏幕。兩顆芯片通過外圍串行接口相連并進行通信。這種方案帶頭的是tesla,其架構(gòu)包括一個中央計算單元和三個區(qū)域控制區(qū),中央計算單元負責(zé)ADAS、ADS功能、信息娛樂功能和網(wǎng)絡(luò)通信功能。Tesla將實現(xiàn)ADS、AD功能的FSD芯片,實現(xiàn)信息娛樂功能的MCU芯片,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的模組集成在一個電路板上,并采用一套液冷系統(tǒng)。每個芯片獨立運行各自的操作系統(tǒng)并獨立完成各自的任務(wù)。
還有一種方案,就是業(yè)界比較認可的一芯多屏,一顆芯片,跑多個操作系統(tǒng),從而支持儀表AR-HUD和各種大屏。
虛擬化和Hypervisor在座艙的成功應(yīng)用,會給接下來的中央集中架構(gòu)一些信心。一臺車,要有智能座艙,又要實現(xiàn)自動駕駛,差異明顯的功能,所需要支持的操作系統(tǒng)類型也更加豐富。
下次再著重講一下汽車領(lǐng)域需要注意的Hypervisor的點。