自紅外運(yùn)動(dòng)探測器和激光TripWires的時(shí)代以來，視覺安全系統(tǒng)已大大發(fā)展。如今，高清相機(jī)將視頻流到本地視覺處理系統(tǒng)中。這些支持的監(jiān)視攝像機(jī)檢測運(yùn)動(dòng)，隔離和識別對象，捕獲面，表情和手勢，甚至可以推斷人們在視野中的意圖。他們錄制有趣的視頻，并將所有重大事件轉(zhuǎn)發(fā)給中央安全控制臺。
集成AI功能將安全攝像機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄ぞ撸苑e極檢測威脅并增強(qiáng)監(jiān)視。例如，意圖推斷允許安全攝像機(jī)快速預(yù)測人群，零售商店和工業(yè)設(shè)施中的可疑行為模式。例子：啟用AI的攝像機(jī)可以實(shí)時(shí)檢測無人值守的包裝，車牌和人員，并將其報(bào)告給安全人員。
根據(jù)Grandview Research的一份報(bào)告，由于使用了AI技術(shù)和日益增長的安全問題，預(yù)計(jì)AI支持的安全攝像機(jī)的市場將在2024年至2032年之間的復(fù)合年增長率超過18％。該復(fù)合年增長率將使市場從2023年的75.5億美元增加到2032年的342億美元。
需要計(jì)算功率
越來越多的復(fù)雜性需要增強(qiáng)計(jì)算能力。雖然該古董運(yùn)動(dòng)傳感器僅需一個(gè)電容器和二極管，但實(shí)時(shí)對象和面部檢測需要數(shù)字信號處理器（DSP）。表達(dá)或手勢識別等高級推論需要EDGE AI：緊湊，低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器。
推斷意圖可能是具有數(shù)千萬或數(shù)億個(gè)參數(shù)的小語言模型的工作，要求使用更強(qiáng)大的推理引擎。不太明顯的是，功能上的增長對安全攝像機(jī)的本地非易失性存儲(chǔ)子系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的影響。存儲(chǔ)，容量，性能，可靠性和安全性都已成為必不可少的問題。
存儲(chǔ)的新角色
在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中，存儲(chǔ)子系統(tǒng)的作用很簡單。它提供了一個(gè)非易失性的地方來保留代碼和參數(shù)。初始化嵌入式系統(tǒng)時(shí)，將信息傳輸?shù)?/span>DRAM。在此使用模型中，閱讀僅發(fā)生在初始化上，并且并不特別敏感。僅在更改參數(shù)或更新代碼并且對性能敏感時(shí)才發(fā)生寫作。
高級安全攝像機(jī)的用例完全不同。存儲(chǔ)子系統(tǒng)將對各種任務(wù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的大量參數(shù)文件以及來自相機(jī)的不斷流式壓縮視頻保存大量代碼。
為了管理能源消耗，設(shè)計(jì)人員可以關(guān)閉一些處理器和大部分DRAM，直到相機(jī)檢測到運(yùn)動(dòng)為止。這意味著系統(tǒng)將急需加載代碼和參數(shù)文件，因?yàn)樗_始將視頻流式傳輸?shù)酱鎯?chǔ)中。因此，潛伏期和轉(zhuǎn)移率都是必不可少的。
在一些龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，存儲(chǔ)子系統(tǒng)還必須保存工作數(shù)據(jù)，例如存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)層中的中間值或目前未處理的層的參數(shù)。這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)在執(zhí)行過程中加載的存儲(chǔ)和參數(shù)中分配數(shù)據(jù)，這是與靜態(tài)代碼存儲(chǔ)的截然不同的使用模型。
儲(chǔ)存滿足新需求
除了規(guī)模上，這些高級安全攝像機(jī)中的存儲(chǔ)使用模型比典型的嵌入式系統(tǒng)模型少于AI調(diào)整數(shù)據(jù)中心中的典型嵌入式系統(tǒng)模型。這種差異將對相機(jī)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)硬件和固件施加新的需求。
主要需求是增加容量和速度。這項(xiàng)責(zé)任首先落在Nand Flash芯片上。存儲(chǔ)設(shè)計(jì)人員使用最新的多級和四級級別的堆疊式電池NAND技術(shù)來獲得這些應(yīng)用程序的能力。而且，當(dāng)然，他們選擇具有最高速度和最低潛伏期的芯片。
但是，只有存儲(chǔ)控制器可以利用其速度和容量并提供這些高級芯片所需的復(fù)雜的管理和錯(cuò)誤校正，只有具有Terabit容量的快速NAND閃存芯片才能滿足安全攝像機(jī)應(yīng)用程序的需求。
然后，讓我們看一下存儲(chǔ)控制器。控制器必須支持NAND芯片可以維持的讀取數(shù)據(jù)率。它必須處理這些芯片的龐大地址空間。但這僅僅是開始。
存儲(chǔ)控制器的任務(wù)
NAND閃存技術(shù)中的錯(cuò)誤校正至關(guān)重要。隨著時(shí)間的推移，軟錯(cuò)誤率和芯片的惡化使得有必要具有強(qiáng)大的錯(cuò)誤校正代碼（ECC）算法以可靠地恢復(fù)數(shù)據(jù)。但是，應(yīng)用程序依賴性有多重要？在錄制的視頻中，錯(cuò)誤的像素或兩個(gè)錯(cuò)誤可能是無關(guān)緊要的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以明顯容忍微小錯(cuò)誤。
但是，可執(zhí)行代碼中的一個(gè)不好的位置可以關(guān)閉相機(jī)并強(qiáng)制重新啟動(dòng)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的臨界點(diǎn)，尤其是對于小語言模型的臨界點(diǎn)的參數(shù)中，最重要的位（MSB）可能導(dǎo)致不正確的推斷。因此，關(guān)鍵任務(wù)安全攝像機(jī)需要功能強(qiáng)大的端到端誤差校正。到達(dá)系統(tǒng)DRAM的數(shù)據(jù)必須精確是最初發(fā)送到存儲(chǔ)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
對于高級NAND閃存芯片而言，此需求變得特別有趣。每種類型的芯片 - 每個(gè)類型的供應(yīng)商的過程，每個(gè)單元格的邏輯水平的數(shù)量以及堆棧中的單元格數(shù) - 將具有其誤差綜合癥。理想情況下，控制器的ECC算法將為特定的NAND芯片設(shè)計(jì)。
衰老是另一個(gè)問題 - Flash細(xì)胞隨著繼續(xù)閱讀和寫作而磨損。但是，正如我們已經(jīng)看到的那樣，安全攝像機(jī)在相機(jī)的一生中幾乎可以不斷地讀寫存儲(chǔ)。這是超密集閃光芯片的最糟糕的用例。
為了使事情變得更加復(fù)雜，相機(jī)通常安裝在無法接近的位置并經(jīng)常被隱藏，因此頻繁的服務(wù)價(jià)格昂貴，有時(shí)會(huì)適得其反（圖1）。他們記錄的視頻對安全或執(zhí)法機(jī)構(gòu)的記錄很長時(shí)間至關(guān)重要，因此隨著時(shí)間的推移，退化是一個(gè)問題。
管理閃存電池耐力是一個(gè)必不可少的問題，因?yàn)橄鄼C(jī)通常安裝在無法接近的位置中。
控制器能夠在整個(gè)芯片上均勻分配磨損，擦洗內(nèi)存中的錯(cuò)誤，并應(yīng)用冗余的獨(dú)立磁盤（RAID）類似技術(shù)來糾正錯(cuò)誤，可以轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可靠性和較低的總擁有成本。
為了應(yīng)對這些威脅，必須對存儲(chǔ)控制器進(jìn)行預(yù)科。應(yīng)為快速檢查點(diǎn)捕獲，讀/寫鎖定陣列的鎖定，以及在功率損失或物理損壞的情況下快速，安全的擦除設(shè)施。對于鈍網(wǎng)絡(luò)攻擊，存儲(chǔ)子系統(tǒng)必須具有安全的啟動(dòng)過程，訪問控制和加密。
一個(gè)設(shè)計(jì)示例
要欣賞此存儲(chǔ)應(yīng)用程序中涉及的細(xì)節(jié)級別，我們只能關(guān)注一個(gè)功能：混合區(qū)域。多級或四級NAND存儲(chǔ)中的某些單元格僅能存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)，而不是兩個(gè)或四個(gè)位。用作單一水平的細(xì)胞稱為雜交區(qū)。與每個(gè)單元格存儲(chǔ)多個(gè)位相比，它們的讀寫時(shí)間要短得多。
存儲(chǔ)控制器可以在許多方面使用此功能。它可以在此處存儲(chǔ)代碼以進(jìn)行快速加載，例如引導(dǎo)代碼。它可以存儲(chǔ)必須按需將DRAM分類為DRAM的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)。為了安全性，控制器可以使用混合區(qū)域?qū)⒚舾袛?shù)據(jù)與存儲(chǔ)陣列的其余部分中使用的訪問方法隔離。或者，控制器可以在系統(tǒng)故障的情況下為快速的DRAM內(nèi)容保留一個(gè)混合區(qū)域。
圖2這里是Ferrissd控制器如何提供混合區(qū)域，這是將單個(gè)NAND模擬分為單獨(dú)的單層單元格（SLC）和多級單元格/3D三級細(xì)胞（MLC/TLC區(qū)）的獨(dú)特能力。來源：硅運(yùn)動(dòng)
混合區(qū)的靈活性最終支持多功能安全系統(tǒng)中的各種存儲(chǔ)需求，從用于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的高速數(shù)據(jù)訪問（例如真實(shí)的訪問到安全存儲(chǔ)的諸如關(guān)鍵存檔錄像的安全存儲(chǔ)）。
選擇安全攝像機(jī)的存儲(chǔ)
先進(jìn)的AI安全攝像機(jī)需要強(qiáng)大的存儲(chǔ)解決方案，以進(jìn)行關(guān)鍵任務(wù)AI視頻監(jiān)視應(yīng)用程序。以下是存儲(chǔ)控制器如何使用ECC技術(shù)提供企業(yè)級數(shù)據(jù)完整性和可靠性的示例。
圖3這是存儲(chǔ)控制器如何優(yōu)化ECC算法的選擇。
高級安全攝像機(jī)的存儲(chǔ)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡單的嵌入式系統(tǒng)的簡單代碼和參數(shù)存儲(chǔ)。它們越來越類似于云存儲(chǔ)系統(tǒng)中的要求，并且需要具有錯(cuò)誤糾正，可靠性和安全功能的SSD控制器。 這種相似性在控制器供應(yīng)商的經(jīng)驗(yàn)中也非常重視 。
