自紅外運動探測器和激光TripWires的時代以來，視覺安全系統(tǒng)已大大發(fā)展。如今，高清相機將視頻流到本地視覺處理系統(tǒng)中。這些支持的監(jiān)視攝像機檢測運動，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功能將安全攝像機轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄ぞ撸苑e極檢測威脅并增強監(jiān)視。例如，意圖推斷允許安全攝像機快速預(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的攝像機可以實時檢測無人值守的包裝，車牌和人員，并將其報告給安全人員。
根據(jù)Grandview Research的一份報告，由于使用了AI技術(shù)和日益增長的安全問題，預(yù)計AI支持的安全攝像機的市場將在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。
需要計算功率
越來越多的復(fù)雜性需要增強計算能力。雖然該古董運動傳感器僅需一個電容器和二極管，但實時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)億個參數(shù)的小語言模型的工作，要求使用更強大的推理引擎。不太明顯的是，功能上的增長對安全攝像機的本地非易失性存儲子系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的影響。存儲，容量，性能，可靠性和安全性都已成為必不可少的問題。
存儲的新角色
在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中，存儲子系統(tǒng)的作用很簡單。它提供了一個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，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才發(fā)生寫作。
高級安全攝像機的用例完全不同。存儲子系統(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)計人員可以關(guān)閉一些處理器和大部分DRAM，直到相機檢測到運動為止。這意味著系統(tǒng)將急需加載代碼和參數(shù)文件，因為它開始將視頻流式傳輸?shù)酱鎯χ小Ｒ虼耍瑵摲诤娃D(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，存儲子系統(tǒng)還必須保存工作數(shù)據(jù)，例如存儲在網(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和參數(shù)中分配數(shù)據(jù)，這是與靜態(tài)代碼存儲的截然不同的使用模型。
儲存滿足新需求
除了規(guī)模上，這些高級安全攝像機中的存儲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。這種差異將對相機的存儲子系統(tǒng)硬件和固件施加新的需求。
主要需求是增加容量和速度。這項責(zé)任首先落在Nand Flash芯片上。存儲設(shè)計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應(yīng)用程序的需求。
然后，讓我們看一下存儲控制器。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。
存儲控制器的任務(wù)
NAND閃存技術(shù)中的錯誤校正至關(guān)重要。隨著時間的推移，軟錯誤率和芯片的惡化使得有必要具有強大的錯誤校正代碼（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，錯誤的像素或兩個錯誤可能是無關(guān)緊要的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以明顯容忍微小錯誤。
但是，可執(zhí)行代碼中的一個不好的位置可以關(guān)閉相機并強制重新啟動。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的臨界點，尤其是對于小語言模型的臨界點的參數(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)安全攝像機需要功能強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 - 每個類型的供應(yīng)商的過程，每個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。
衰老是另一個問題 - 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，安全攝像機在相機的一生中幾乎可以不斷地讀寫存儲。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)價格昂貴，有時會適得其反（圖1）。他們記錄的視頻對安全或執(zhí)法機構(gòu)的記錄很長時間至關(guān)重要，因此隨著時間的推移，退化是一個問題。
管理閃存電池耐力是一個必不可少的問題，因為相機通常安裝在無法接近的位置中。
控制器能夠在整個芯片上均勻分配磨損，擦洗內(nèi)存中的錯誤，并應(yīng)用冗余的獨立磁盤（RAID）類似技術(shù)來糾正錯誤，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，必須對存儲控制器進行預(yù)科。應(yīng)為快速檢查點捕獲，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，存儲子系統(tǒng)必須具有安全的啟動過程，訪問控制和加密。
一個設(shè)計示例
要欣賞此存儲應(yīng)用程序中涉及的細(xì)節(jié)級別，我們只能關(guān)注一個功能：混合區(qū)域。多級或四級NAND存儲中的某些單元格僅能存儲一個數(shù)據(jù)，而不是兩個或四個位。用作單一水平的細(xì)胞稱為雜交區(qū)。與每個單元格存儲多個位相比，它們的讀寫時間要短得多。
存儲控制器可以在許多方面使用此功能。它可以在此處存儲代碼以進行快速加載，例如引導(dǎo)代碼。它可以存儲必須按需將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NAND模擬分為單獨的單層單元格（SLC）和多級單元格/3D三級細(xì)胞（MLC/TLC區(qū)）的獨特能力。來源：硅運動
混合區(qū)的靈活性最終支持多功能安全系統(tǒng)中的各種存儲需求，從用于實時應(yīng)用程序的高速數(shù)據(jù)訪問（例如真實的訪問到安全存儲的諸如關(guān)鍵存檔錄像的安全存儲）。
選擇安全攝像機的存儲
先進的AI安全攝像機需要強大的存儲解決方案，以進行關(guān)鍵任務(wù)AI視頻監(jiān)視應(yīng)用程序。以下是存儲控制器如何使用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這是存儲控制器如何優(yōu)化ECC算法的選擇。
高級安全攝像機的存儲需求遠(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。它們越來越類似于云存儲系統(tǒng)中的要求，并且需要具有錯誤糾正，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)驗中也非常重視 。
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