消費電子產(chǎn)品的下一個戰(zhàn)場將轉(zhuǎn)向使用者介面（UI）技術(shù)。在作出購買決策時，消費者不再僅比較功能集方面的微小差異，而且會將易用性和特色功能納入考量。為了抓住下一代產(chǎn)品週期，系統(tǒng)設(shè)計師在開發(fā)無缺陷工作的UI方面面臨著越來越大的壓力。使用者介面改革最終將走向語音辨識和其它更復(fù)雜的UI。隨著這一改革的進(jìn)行，消費者在今后幾年內(nèi)將有機(jī)會採用許多嶄新的技術(shù)。在UI普及的下個階段，不再要求用戶培訓(xùn)，而是採用先進(jìn)UI的設(shè)備需要去適應(yīng)消費者，實現(xiàn)“開箱”即可使用。為了達(dá)到這個目的，設(shè)備要求變得更加智慧，因而需要更強(qiáng)的處理能力和更多的記憶體資源。

　　在系統(tǒng)設(shè)計方面，增加系統(tǒng)智慧將提高對額外處理能力和記憶體的要求，因為不僅要診斷系統(tǒng)或作出預(yù)測，而且要實現(xiàn)系統(tǒng)需要做出的復(fù)雜回應(yīng)。預(yù)測智慧的復(fù)雜性需要的處理能力和記憶體資源比目前嵌入式系統(tǒng)能提供的要多得多。隨著這些嵌入式系統(tǒng)承載更多的UI功能，這個問題正變得越來越具有挑戰(zhàn)性，鑒于嵌入式系統(tǒng)有限的資源特性，處理能力和記憶體資源更加捉襟見肘。增加更多的處理能力對嵌入式系統(tǒng)來說更具挑戰(zhàn)性，因為更高性能意味著系統(tǒng)需要更多的功耗。這直接關(guān)係到電池壽命，也是與足夠功耗有關(guān)的昂貴設(shè)計約束，最終將影響到用戶體驗。

　　運用云端科技

　　近年來，云端運算已經(jīng)成為技術(shù)領(lǐng)域中的一種流行趨勢。隨著更多的應(yīng)用轉(zhuǎn)向云端處理，OEM廠商面臨的一個重要挑戰(zhàn)是判斷在哪裡實現(xiàn)智慧處理。借助包括不管是高速乙太網(wǎng)還是3G/4G蜂巢式網(wǎng)路在內(nèi)的幾乎無處不在的連接，電子產(chǎn)業(yè)中的板載功能和基于云端的功能之間的界限正變得越來越模煳。對許多應(yīng)用來說，云端運算基于眾多的塬因而具有很大的吸引力，特別是針對嵌入式設(shè)備。一個關(guān)鍵的驅(qū)動因素是總體擁有成本：不需要在每臺設(shè)備上整合額外的運算和儲存資源而增加設(shè)備成本，而是透過網(wǎng)路實現(xiàn)集中的處理功能和記憶體。這種方法允許公司在多項應(yīng)用中發(fā)揮他們的技術(shù)投資力量。然而，在某些應(yīng)用中這種選擇也會帶來折衷結(jié)果，因為公司需要在成本和性能間平衡他們的優(yōu)先順序。

　　在汽車資訊娛樂領(lǐng)域中，云端運算部份用于支援先進(jìn)的語音辨識功能，但這個功能通常對性能會有影響。云端運算技術(shù)的優(yōu)勢在于它能提供更高的精密度（更先進(jìn)的分析技術(shù)和功能，比如代理輔助）。如果某個特殊語句由于口音或外部雜訊塬因不能被識別，可以將它轉(zhuǎn)送到廠商那裡作進(jìn)一步評估。對于諸如自然語言理解（NLU）等要求更多資源來實現(xiàn)的應(yīng)用，可以使用云端運算各種復(fù)雜演算法以提高精密度。然而，使用云端對性能的影響主要與延遲有關(guān)。由于云端技術(shù)需要依賴網(wǎng)路連接（在汽車應(yīng)用場合是行動電話），蜂巢式連接由于固有的蜂巢式覆蓋特性將成為性能瓶頸。舉例來說，如果行動電話的連接訊號很微弱，或者汽車或使用者根本就沒有行動電話數(shù)據(jù)機(jī)，許多車輛的基本UI功能可能會受到不利影響，或看起來完全沒有價值。另外，傳送資料的IP網(wǎng)路可能會丟失封包，因而導(dǎo)致不可靠的回應(yīng)。同樣，這種方法常常會導(dǎo)致使用者介面回應(yīng)發(fā)生可覺察的延遲。對UI來說，將在延遲、精密度和可用性方面導(dǎo)致不一致的結(jié)果。

　　資訊娛樂系統(tǒng)的OEM廠商面臨的挑戰(zhàn)是要在兩種需求之間取得平衡，一種需求是支援主要使用每個車載設(shè)備中的嵌入式資源的“車載”應(yīng)用，另一種需求是司機(jī)與車外世界的互動。一方面，有許多對車輛及司機(jī)的操控和安全性來說永遠(yuǎn)重要的功能，如音量控制、多媒體功能或行動電話接取。另一方面，消費者對存取地圖或社交網(wǎng)路資源一直保持著很高的要求。因此，許多OEM廠商採用混合方法，即將板載處理資源專用于關(guān)鍵的車載功能，并根據(jù)需要將云端運算技術(shù)用于較少使用的和高階的功能。這種方法能讓OEM廠商推出兼具高性能與經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)。

　　UI處理器

　　嵌入式系統(tǒng)越來越多要求高性能處理能力，特別是在汽車資訊娛樂領(lǐng)域，而OEM廠商之間的競爭也在推動高階運算功能的創(chuàng)新和推廣，以便支援多核心架構(gòu)和3D繪圖功能。與此同時，汽車環(huán)境中的多種其它功能繼續(xù)在競爭可用的運算資源。這個負(fù)擔(dān)主要集中在作為主要運算引擎的應(yīng)用處理器上，而3D繪圖和先進(jìn)通訊協(xié)定等眾多功能也進(jìn)一步加重了應(yīng)用處理器的負(fù)擔(dān)。因此，這些嵌入式系統(tǒng)能用在其它功能上的資源很有限。

　　使用者介面是對資源有限的資訊娛樂系統(tǒng)，以及各種設(shè)備關(guān)鍵功能帶來巨大影響的一個例子。如高階語音辨識即同時要求很高的MIPS和快速記憶體存取。雖然系統(tǒng)設(shè)計師一直在努力開發(fā)高度最佳化的資訊娛樂系統(tǒng)，使它們能夠支援多種先進(jìn)功能和UI，但他們?nèi)匀皇艿娇捎眉夹g(shù)的限制，特別是能夠滿足他們的設(shè)計要求的硬體。許多UI都開始要求存取先進(jìn)的查閱資料表和演算法，因而造成與其它系統(tǒng)功能的直接競爭。最終，在通用處理器上執(zhí)行多種識別演算法的要求仍然影響到了這些系統(tǒng)的低功耗要求。即使高階應(yīng)用處理器正從單核心技術(shù)快速轉(zhuǎn)向高階資訊娛樂系統(tǒng)用的雙核心和四核心技術(shù)，但我們認(rèn)為UI仍將是一個運算密集型功能，要求獨立的硬體加速器和靈活的軟體演算法。

　　隨著資訊娛樂系統(tǒng)的OEM廠商繼續(xù)整合先進(jìn)的人機(jī)介面（HMI）功能，如觸控和語音辨識功能，UI功能仍將是一個關(guān)鍵的系統(tǒng)瓶頸。在OEM廠商必須解決的UI瓶頸和設(shè)計挑戰(zhàn)之間，還需要能夠處理復(fù)雜的軟體演算法，能夠在各種高雜訊環(huán)境中（如狹窄的車艙內(nèi)）準(zhǔn)確地工作，能夠支援針對資料安全和存取酬金/付費內(nèi)容時的隱私要求，能夠防止設(shè)備遭到惡意攻擊，并支援與定位服務(wù)和廣告進(jìn)行即時車外交互。隨著這些系統(tǒng)中導(dǎo)入更多形式的UI，下一代系統(tǒng)將面臨在同一系統(tǒng)中實現(xiàn)多種識別形式——語言、語音、影像、面部和感情的額外挑戰(zhàn)（見圖1）。由于單種UI技術(shù)的即時要求在繼續(xù)影響應(yīng)用處理器的可靠工作，導(dǎo)入額外UI只會惡化這個問題，因為這些新增加的功能將進(jìn)一步競爭共用資源。

　　圖1：UI處理器——高階系統(tǒng)智慧要求復(fù)雜的分析功能，涉及到硬體加速器、靈活的軟體演算法和查閱資料表。單一功能的IC將迅速發(fā)展成專用的UI處理器，以便實現(xiàn)并從應(yīng)用處理器卸載多種形式的識別處理功能。

　　未來，為了達(dá)到高階UI處理要求的性能、精密度和功效水準(zhǔn)，系統(tǒng)將需要一種獨立的“UI處理器”，而本質(zhì)上這種處理器是作為輔助處理器。這種元件將整合專用的硬體加速器，這些加速器執(zhí)行基本和高階UI功能的速度要比通用處理器快得多。另外，這些處理器將整合有足夠多的記憶體資源，還有專用于提高查閱資料表性能的算數(shù)邏輯單位（ALU）。我們相信這些UI處理器是極其高效的，能夠更快地處理高階UI功能，延遲會更短，并且與使用通用應(yīng)用處理器的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法相較功耗更低。UI處理器的其它潛在應(yīng)用包括與用戶的交互，使UI更容易作業(yè)，并提供系統(tǒng)睡眠模式以節(jié)省功耗。雖然目前系統(tǒng)設(shè)計師必須在平衡精密度和延遲之間作出選擇，但專用UI處理器允許開發(fā)人員進(jìn)一步最佳化他們的系統(tǒng)，使其工作更加高效。

　　使用專用輔助處理器服務(wù)新興功能的概念并不是最近才有的。許多技術(shù)——繪圖、加密、數(shù)位訊號處理、高速通訊——都是利用專門的硬體從主處理器卸載處理任務(wù)，并且隨著技術(shù)的不斷成熟，實現(xiàn)性價比越來越高（圖2）。為了滿足下一代使用者介面的嚴(yán)格要求，UI處理器將提供各種基于硬體的語音和影像處理加速器，并且這些加速器是專門針對這類運算密集型任務(wù)設(shè)計。當(dāng)然，隨著這些UI技術(shù)的成熟和穩(wěn)定，它們最終將被整合進(jìn)通用處理器架構(gòu)，就像繪圖（圖3）、加密、數(shù)位訊號處理和通訊處理技術(shù)一樣。然而，我們離這一趨勢的形成可能還有好幾年的時間。到那時，OEM廠商將需要依賴于UI處理器才能跟得上前端使用者介面技術(shù)的快速發(fā)展步伐。

　　圖2：隨著技術(shù)的不斷成熟并且變得更加復(fù)雜，許多功能將整合在硬體中，用以改善性能和成本，并使得記憶體和邏輯的整合成為一個滿足最終用戶體驗的創(chuàng)新領(lǐng)域。

　　圖3：隨著時間的推移，繪圖處理技術(shù)從軟體驅(qū)動型解決方案發(fā)展到了嵌入式專用硬體加速器。

　　UI處理器之星正冉冉升起。自我智慧和預(yù)測智慧所要求的許多基礎(chǔ)目前都已奠定，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，將出現(xiàn)多種形式的專用UI元件。雖然這些元件的架構(gòu)非常重要，但智慧財產(chǎn)權(quán)和整合度將決定市場領(lǐng)先地位。隨著易用性繼續(xù)推動產(chǎn)品的差異化，UI技術(shù)的復(fù)雜性將越來越高。借助商用化的UI處理器，OEM廠商將能夠推出先進(jìn)的UI功能，如語音辨識和面部識別，因而提供更大的易用性，佔有更多的市場佔有率。另外，透過使用自我智慧和預(yù)測智慧，OEM廠商能以最具性價比的方式提供高精密度、高可靠性和低延遲性能。