在轮子上建造超级计算机

现代汽车里装满了电子产品。管理所有计算机和辅助系统是一项复杂的任务，而且电缆线束增加了汽车的重量。在联合研究项目CeCaS中，弗劳恩霍夫研究人员正在研究一种基于从一个计算机平台集中管理所有电子元件的理念的系统架构。

这将使构建高度自动化、互联的车辆变得更加容易。弗劳恩霍夫技术的核心要素是极其可靠、实时工作的以太网骨干网。

想象一下一辆汽车，其组件由中央超级计算平台控制，而不是由数十个复杂互连的计算机系统控制;您可以通过Wi-Fi轻松安装更新，无需去找机械师，并根据需要集成新功能。这是弗劳恩霍夫光子微系统研究所IPMS和汽车行业合作伙伴正在努力实现的愿景，作为联合研究项目CeCaS(中央汽车服务器-汽车超级计算)的一部分。

目标是从头开始重塑汽车中使用的计算机架构，使其能够满足与自动化、互联车辆相关的高要求。这个想法是将汽车变成轮子上的超级计算机，其中的组件可以实时相互通信。德国联邦政府正在支持该项目，作为其资助汽车数字化电子和软件开发方法研究(MANNHEIM)计划的一部分。

汽车迫切需要一种新的计算机架构。自动化和互联等趋势正在极大地增加汽车中的数据量。这就是为什么汽车制造商正在寻找解决方案，使他们能够标准化车辆技术，通过中央实例管理所有组件，优化系统之间的通信，并实时提供所需的计算能力。

汽车实时以太网

位于德累斯顿的Fraunhofer研究人员的项目重点关注时间敏感网络(TSN)。为了能够利用这项技术，该团队正在进一步开发其经过试验和测试的半导体功能块，称为IP核。目的是为基于以太网的网络技术配备实时功能，同时使其在所有情况下都保持稳健且极其可靠。

“TSN通过对所有相关控制设备使用一致的系统时间、使用智能系统管理流程队列以及确定任务优先级等方式实现了实时功能和可靠性的结合，”数据主管FrankDeicke博士解释道通信和计算。

这意味着发送到制动系统的命令当然比发送到空调的命令具有更高的优先级。尽管车辆每秒生成大量数据，其中大部分需要实时处理，但CeCaS系统非常强大且极其可靠。

以太网还为该项目带来了其他优势。“以太网的根本优势在于它非常灵活且高度可扩展。当与我们的IP核相结合时，该技术可以轻松适应不同尺寸、性能类别和功能的车辆，”Deicke博士说道。

更少的电缆，更轻的汽车

像CeCaS中开发的架构模型这样的架构模型的好处还不止于此。理想情况下，它们将使汽车更新成为可能，而无需将汽车交给机械师。相反，汽车将通过Wi-Fi进行更新，就像笔记本电脑或台式电脑一样。“如果需要，您还可以通过这种方式集成新功能，”Deicke博士说。

中央控制系统还需要更窄的线束，这将减少制造中使用的材料数量，从而降低成本，并使汽车的整体重量显着减轻。

在这项开发工作中，弗劳恩霍夫专家可以借鉴他们在芯片编程、网络技术以及软硬件协同设计领域的多年经验。

从域管理到区域管理

CeCaS项目中为未来汽车开发的计算机架构与当前的构建方法截然不同：从基于域的组件控制到基于区域的管理，其中只需几个高性能计算平台即可同时控制许多模块。

其中包括发动机、变速箱和制动器等安全关键系统，以及行车记录仪、停车辅助系统、温度和接近传感器、电动车窗和座椅调节器电机、空调和车载娱乐系统。