即時、高效能的數據消弭了頻寬、延遲和雲端資源的挑戰
非揮發性記憶體高速介面（NVMe）為邊緣運算系統提供數據中心效能，實現快速數據儲存和存取。這項技術是重工業環境中實現複雜自動化能力的突破，有助於在環境嚴苛曾是強大運算障礙的領域中推動推論運算、人工智慧和機器學習。在這些環境中，即使處理大量數據，快速的非揮發性儲存也能使機器學習演算法正常執行。
考慮用於完成複雜視覺任務的智慧物件偵測軟體。這種自動化比人眼更可靠、功能更強大，它基於深度學習，或神經網路在持續接觸某些視覺數據源時變得更智慧、更高效。
雖然捕獲和分析如此大量數據所需的效能曾經只能透過雲端資源實現，但現今的強固型邊緣系統將 NVMe 儲存與 CPU 和 GPU 效能、程式化感測器和軟體演算法結合，在更多種類的運算環境中解鎖進階自動化。透過觀察 NVMe 的實際應用，可以了解極端工業環境如何透過利用先進自動化變得更具競爭力。
顯示了各種介面之間的差異。
模組化 NVMe 和 U.2 增加了靈活性
NVMe 專為透過 PCIe 介面利用 NAND 或持久記憶體等加速儲存媒體而開發。SATA SSD 無法完全利用 PCIe 通道，而 NVMe 以兩倍於 SATA 的速度直接連接到 PCIe 通道進行數據傳輸。透過使用 PCIe Gen 3 協定，數據沿著類似於先進處理器架構的平行、低延遲路徑移動。新型 NVMe SSD 也正在過渡到 PCIe Gen 4 協定，為 SSD 提供更快的讀寫速度。
CPU 週期更有效率，避免了 SATA 常見的 I/O 瓶頸，並為邊緣推論分析所需的效能提供了動力。這創造了一系列好處；例如，讀寫能力隨著延遲的減少而提高，工作負載得到提升，並且發現了即時處理的新選項。數據儲存在沒有移動部件的快閃記憶體中，NVMe 架構本身提供了調節 SSD 功耗的能力。這些因素提高了可靠性，延長了電池壽命，並對總體擁有成本產生了積極影響。
NVMe 還透過熱插拔功能增加了強固型邊緣系統的靈活性。在理想的設計中，M.2 儲存托盤充當主機，允許快速存取和更換驅動器。與單個板載 NVMe 驅動器相比，熱插拔功能確保了數據如何移入儲存或其他主數據管理設施的靈活性。
優化系統還支援 U.2 介面連接 NVMe 儲存。當小型、扁平的 M.2 驅動器直接放置在主機板上時，U.2 電纜可以存取傳統 SATA SSD 常見的獨立 2.5 英寸 SSD。根據部署環境，這可以透過將驅動器及其產生的熱量與主機板分離來提供熱優勢。
兩種選項都透過 PCIe 總線直接與 NVMe 儲存系統的主機板通信，並且都使用相同類型的快閃記憶體儲存。U.2 選項為終端使用者提供了這種額外的靈活性，允許比 M.2 更高的儲存容量（約 8 Tbytes，而 M.2 的最大容量為 4 Tbytes）。總體而言，U.2 透過使用多達四個 PCIe 通道和兩個 SATA 通道實現了更快的數據管道。
對車載資通訊和運輸應用的好處
車輛上的感測器收集了大量數據，而且隨著 5G 的普及，這只會增加。在 AI 的支援下，這些全面的即時數據最終用於改善資產追蹤、評估駕駛行為、提高生產力，並簡化整體營運和成本。在整個行業中，邊緣設備也被認為對依賴行動工作力的營運至關重要。
由於車載資通訊環境非常多樣化，具有廣泛的數據、感測器和車輛類型以及營運環境，因此靈活的數據操作是關鍵。例如，對於移動車輛而言，強大的連線能力至關重要，遙測數據不斷地來回移動。當配備熱插拔 NVMe 功能時，商用車輛中的強固系統提供了另一種從車輛發送數據到中央數據儲存的選項。車輛返回後，驅動器可以簡單地更換，消除了停機時間並保持車輛運行。
優化客戶體驗
強固型邊緣技術在從庫存管理和物流到個人化購物體驗和銷售預測的方方面面都發揮著作用。AI 賦予零售商建造智慧商店（無論是實體還是虛擬）的能力，以此在買家擁有所有權力的市場中保持競爭力。具有自助服務技術的資訊亭必須採用強固型設計，將模組化和無風扇選項結合起來，以在極端環境和惡劣溫度下提供效能。工作負載整合考慮了運算、儲存、I/O 多樣性和連線能力，以保護效能並實現邊緣有效遠端管理的成本節約便利性。
透過高效能運算，可以確保公共場所和基礎設施設施的安全。例如，強固型邊緣驅動的 AI 讓系統可以自動分析即時影像，無需人工參與。這有助於在體育場、火車站和機場等城市環境中實現即時公共安全。部署在這些地方的系統必須能夠在惡劣溫度（-40°C 至 70°C）下運行，承受衝擊和振動（5gRMS 振動和 50G 衝擊），並在寬電壓（9 至 50 Vdc）下運行。
結合 PCIe Gen 3 和 NVMe 儲存，開發人員能夠在最極端的環境中為數據記錄、監控和監察建立應用程式。這種設計方法承認 SATA 儲存技術不足以達到此級別的邊緣效能，而是基於驅動數據中心設計的相同概念。新的強固型邊緣系統設計在數據生成地點附近平衡了效能和可靠性。
AI/ML 在工業 4.0 的核心地位
工業 4.0 的定義是製造業中智慧、互聯的設備，例如能夠進行運動偵測、訊號傳輸和深度感知的效能優異攝影機。強固型邊緣系統及其連接節點處理這些啟用感測器的設備產生的大量數據流，為日益先進的自動化提供動力。數據即時分析，實現高價值數據互動，優化品質控制，最大限度地提高生產，並縮短上市時間。行動和遠端部署增加了更多價值，利用工作負載整合提高了可靠性並可能消除了現場技術支援。
強固型邊緣是數據所在地，如今這包括曾經僅限於雲端運算選項的極端工業環境。Gartner 預計到今年年底將有多達 250 億個連接的邊緣設備。這代表著硬體干預的新層次，各種工業環境都可以存取更先進自動化的競爭價值。
NVMe 在強固型邊緣的即時數據傳輸中扮演著重要角色，其價值透過包含 U.2 選項以及多個 NVMe M.2 驅動器的設計延伸，以實現輕鬆的數據存取、熱插拔和不間斷的效能。這些低延遲系統避免了數據瓶頸，並提供了能夠改善組織營運方式的即時分析。值得注意的是，隨著每 Gbyte NAND 快閃記憶體成本持續下降，開發人員擁有一個開放的途徑來設計更大的競爭優勢。
強固型邊緣的硬體加速
執行即時決策和預測分析的能力是工業營運中日益重要的策略目標。這是一個持續存在的工程挑戰。這種新的迫切需求是由快速的數位轉型和對自動化升級日益增長的需求所推動的。強固型邊緣運算在這一領域扮演著關鍵且日益重要的角色，透過感測器輸入數據加速數據處理，並允許在數據源附近存取和分析。