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終端設備應用漸多 穩定運作關鍵在於韌體設計
 

【作者: 王明德】   2019年04月23日 星期二

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圖1 :  除了硬體設計外,終端設備要進一步提升效能與穩定性,關鍵在於韌體,這也是設備創造差異性的主要原因。(Source: Intermedia Touch)
圖1 : 除了硬體設計外,終端設備要進一步提升效能與穩定性,關鍵在於韌體,這也是設備創造差異性的主要原因。(Source: Intermedia Touch)

人工成本漸趨昂貴,以智慧化架構代替人工提供服務的做法快速普及,此一商機也讓多數非消費性嵌入式大廠紛紛搶進,進而創造出各種應用,以醫院為例,過往都是由服務人員為病患批價∕掛號,櫃檯前方總是大排長龍;後來部份醫院導入KIOSK用於批價∕掛號∕資訊查詢,讓病患看診後不必再浪費時間排隊,只要走到KIOSK前輸入選項,就可完成批價作業。


打破時空限制 終端設備服務無所不在

終端服務設備沒有營業時間的限制,可以每天24小時、每周7天、全年無休地運作,隨時都能服務客戶,既能克服時間限制,也沒有空間問題,無論戶外或室內都可以擺放。打破時空限制的優勢,使得終端服務設備無所不在;既然要能符合任何時空的要求,終端服務設備的系統設計考量因素也就相當多,最重要的就是必須能夠長時間正常運轉,商規電腦無法滿足此一需求,而這正是非消費性嵌入式大廠爭相進入市場的原因。



圖2 : 現今硬體技術已趨於成熟,各工業電腦廠商的產品差異不大,韌體才是創造差異性的主要原因。(Source: Medium)
圖2 : 現今硬體技術已趨於成熟,各工業電腦廠商的產品差異不大,韌體才是創造差異性的主要原因。(Source: Medium)

一般商規電腦只能提供標準化產品,客製化部份只有硬碟容量、記憶體大小、光碟機……等零件選配上,與系統設計毫無關聯;工業電腦廠商卻相反,其客製化設計的對象就是系統本身,透過客製化系統設計讓產品滿足使用環境的要求。愈嚴苛的使用環境,例如:高低溫落差大、震動頻繁、腐蝕氣體、粉塵多及濕氣重……等,系統設計的重要性就愈高。惟有透過設計去克服環境挑戰,才能讓終端服務設備維持長時間且正常地運作。


以加油站為例,由於站內經常充斥著油氣,這種腐蝕性氣體會侵襲PC內的電子零件,時間一久,電腦就會故障,因此,一般商規電腦大概不到3個月就得換新,嚴重一點的還會引爆火花釀成安全風險。加油站所使用的POS設備必須經過特殊設計,像是替主機板加上特殊塗層,防止腐蝕性氣體與PC直接接觸,並維護使用環境的安全。


同業競爭 勝出關鍵唯韌體獨尊

前面是從硬體角度來看工業電腦廠商與消費性廠商的差異,主要透過系統設計來保護終端服務設備,讓它可以在嚴苛環境下使用,除了硬體設計外,終端設備要進一步提升效能與穩定性,關鍵在於韌體,這也是設備創造差異性的主要原因。


其實,現今硬體技術已趨於成熟,各工業電腦廠商的產品差異不大,韌體才是創造差異性的主要原因,如果只從硬體角度來評估終端服務設備,工業電腦廠商很難從中創造獲利空間,惟有經由韌體設計讓產品提供更多服務,才能吸引客戶。


究竟,從硬體製造起家的工業電腦廠商,該如何透過韌體設計,讓硬體提供更好的服務?自我偵測機制、節能設計、自動檢測並維護是3大重點。


1.自我偵測機制

終端服務設備直接面對普羅大眾,穩定性相當重要,如果三天兩頭就當機或故障,久而久之就不會有人想使用,因此,除了選用工業規格零組件以外,對系統進行自我偵測與監控,也是確保系統穩定度的方法之一。當系統遇到故障或當機的情況,例如:系統溫度到達設定的臨界值、風扇或周邊元件發生問題......等等,就主動發送訊息通知管理以便進行維護,透過自動控制硬體元件的方法,讓系統的穩定度能夠更好。


2.節能控制

環保成為新一代企業顯學,終端服務設備的節能需求也日益高漲,尤其它經常24小時不間斷地運轉,如果沒有應用能源控制策略,對企業營運成本而言,應該是一筆不小的負擔。目前常見的PC節能做法為定時休眠,倘若系統經過一段時間都無人使用,就自動進入休眠狀態;或是在系統內增設紅外線感測器,當有人靠近時就啟動系統,離開後再休眠;這兩種作法都有一個缺點,就是當系統再度啟動的那一刻,能耗量會瞬間飆高,這就好比汽車在啟動與加速的時候,耗油量最高的道理。



圖3 : IT終端設備的應用漸廣,在醫療領域已是不可或缺的系統。(Source: Cerner)
圖3 : IT終端設備的應用漸廣,在醫療領域已是不可或缺的系統。(Source: Cerner)

由於終端服務設備的使用對象為普羅大眾,服務時間又長達24小時,很難確定何時會有或不會有使用者。系統效能時而升高時而下滑的做法,並不一定可以降低能耗,比較適合的作法是根據使用量、定時調整系統效能。


如果以24小時為單位,終端服務設備可能在某一段時間的使用量較大、使用次數頻繁,此時就該讓系統處於隨時待命的狀態、不做任何節能控制,因為在尖峰時刻降低效能,只會增加系統處理速度,若因此讓使用者排隊等候,反而失卻終端服務設備的意涵。至於使用量較少的離峰時刻,系統只要維持在效能最低的狀態即可,因為服務的對象變少了,即便系統多了30秒的資訊處理時間,對使用者來說可能也沒有太大影響,此時把系統限制在最低效能,相對而言可以減少這段時間的耗電量。


3.急救:自動檢測並維護

工業電腦產品雖然以穩定著稱,卻沒有辦法掛出零故障的保證,任何PC架構的設備都有故障的可能性,只是機率高或低的問題而已,當終端服務設備遇到問題時,若能由系統自行解決,亦即透過韌體設計讓系統自動進行檢測及修復的動作,就能縮短維修工程師的作業時間,甚至有可能不須派遣維修工程師到現場排除障礙,當然也降低了維修成本。


過往工業電腦產品都是透過看門狗計時器(Watchdog Timer)監控系統運作狀況,當程式運作遲緩或停擺時,看門狗就會自動Reboot,但若程式停擺的原因來自於硬體故障,那麼看門狗就只能一直不斷地重新啟動,並沒有修復能力,而在Watchdog重啟但OS無法啟動的情況下,系統會發通知給維護人員,並在LCD螢幕上秀出「維修中」的字樣,讓使用者覺得這台機器正在維護而不是故障。


如今則是進一步將檢測軟體安裝在系統內,當遇到故障時,系統會自動執行檢測軟體,找出問題所在,並發出訊息通知管理者,據此評估該如何解決。倘若是零組件造成系統故障,只要派遣維修工程師至現場更換零件即可,倘是供電不穩定造成資料有問題,則可透過遠端控制的方式修復軟體問題,很快就能重新啟動系統,工程師也不必特地跑到現場,還能節省維修的人力和時間。


對於終端服務設備來說,不是只要將軟體灌入系統就可以,必須依據不同的使用情境及環境進行客製化,搭配韌體設計降低故障風險,或是在第一時間發現故障問題並立即維修,才能達到讓系統穩定且可靠運作的目標。


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