Hypervisor虚拟化,IVI和ADAS谁更务虚?

各大主机厂和车厂都在宣传着中央集中式架构,智能座舱和自动驾驶相关功能将集中到一个高性能计算单元上,并跑在一颗SOC上,主动安全放在另外一颗安全MCU上执行。

在这种架构下,意味着一个SOC上将同时运行智能座舱和自动驾驶的功能。但是智能座舱和自动驾驶在功能安全、信息安全、实时性还是算力需求层面都有不小的差异,而且这些功能目前都是用不同的操作系统(Linux, QNX,Android,RTOS等)去实现。如果汽车行业不会有统一的操作系统,那么一颗SOC上如何部署多个不同的操作系统,成为中央集中式架构必须直面的问题。

还好互联网曾经也遇到过,汽车领域只有在智能座舱有过成功应用。希望之后能解决IVI和ADAS融合的痛点,有一个技术,虚拟化技术——Hypervisor

什么是Hypervisor

通过虚拟化技术,可以在一台服务器上模拟出多个具有完整硬件配置并运行在完全隔离环境中的计算机系统。这个模拟的计算机系统也就是虚拟机(VM,Virtio-Machine)

谁去负责虚拟机的虚拟资源和物理硬件之间的转换工作,谁去负责虚拟机的创建,删除,配置呢?这就是Hypervisor的职责。

Hypervisor将全面接管物理服务器的CPU,内存,硬盘,网卡等硬件资源,并把他们抽象成逻辑资源池,并按需分配给每个虚拟机。通过Hypervisor这个操作,每个虚拟机都能独立使用自己的虚拟CPU,内存,硬盘和网卡。

在汽车领域,Hypervisor的架构是直接运行在物理硬件之上,向下直接管理所有硬件资源,向上通过hypervisor创建多个虚拟机,在虚拟机上安装操作系统及部署应用。

这样直接运行在物理硬件上,直接访问物理硬件并管理所有硬件资源,在延时,安全性,和效率上更厉害。

汽车领域为什么用Hypervisor?

在矛盾的重点转移到满足人民群众日益增长的精神需求之后,座舱内便热闹起来了,中控大屏,液晶仪表,AR-HUD,后排娱乐系统,整个座舱俨然成为屏幕家族狂欢的舞台。如果按照分布式电子电气架构思路,每新增一个大的功能新增一个零件,别说主机成本上升,狭隘的空间内如何布置这些控制器问题都够主机厂布置工程师喝一壶。

在域融合心法的指引下,既然座舱内的大屏幕都是走向联合才是合乎发展规律的事情,并在其中挑选一位德才兼备的盟主——智能座舱域控制器,负责联盟内外事务。

液晶仪表,抬头显示负责的部分功能和动力系统,辅助驾驶强关联,具有较高的实时性,安全性要求,所以多以安全实时的操作系统QNX为主。而中控大屏,后排娱乐系统主要提供娱乐,导航,车辆控制等多样化功能,对丰富生态资源和信息安全有较高要求,所以多以生态丰富的android和linux操作系统为主。

不是理想L9的两块8155芯片是不是一块用的是QNX跑仪表,另一块装LA和LV操作系统跑大屏幕。两颗芯片通过外围串行接口相连并进行通信。这种方案带头的是tesla,其架构包括一个中央计算单元和三个区域控制区,中央计算单元负责ADAS、ADS功能、信息娱乐功能和网络通信功能。Tesla将实现ADS、AD功能的FSD芯片,实现信息娱乐功能的MCU芯片,实现网络通信功能的模组集成在一个电路板上,并采用一套液冷系统。每个芯片独立运行各自的操作系统并独立完成各自的任务。

还有一种方案,就是业界比较认可的一芯多屏,一颗芯片,跑多个操作系统,从而支持仪表AR-HUD和各种大屏。

虚拟化和Hypervisor在座舱的成功应用,会给接下来的中央集中架构一些信心。一台车,要有智能座舱,又要实现自动驾驶,差异明显的功能,所需要支持的操作系统类型也更加丰富。

下次再着重讲一下汽车领域需要注意的Hypervisor的点。

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