开发人员基于指令集架构（ISA），使用不同的处理器硬件实现方案，来设计不同性能的处理器，因此 ISA 又被视作 CPU 的灵魂。我们可以将指令集架构理解为一个抽象层，它是处理器底层硬件与运行在硬件上的软件之间桥梁和接口。
图1 指令集架构
指令集架构 分为 复杂指令集 （Complex Instruction Set Computer，CISC ）和精简指令集 （Reduced Instruction Set Computer，RISC）架构。
CISC 架构不仅包含了处理器常用的指令，还包含了许多不常用的特殊指令；在 CPU 发展早期，CISC 曾是主流，可以使用较少的指令完成 *** 作；但随着越来越多的特殊指令被添加到 CISC 架构中，常用的典型程序运算过程中用到的指令仅占指令集的20%，80%的指令则很少用到，而这些很少用到的指令让 CPU 的设计变得极其复杂，大大增加了硬件设计的时间成本和面积开销。
RISC 架构只包含处理器常用的指令，对于不常用的 *** 作，通过执行多条常用指令的方式来达到同样的效果。因而在 RISC 架构诞生后，所有现代指令集都选择使用 RISC 架构。
自 CPU 于上世纪 60 年代问世，已发展几十年，有几十种不同的指令集架构相继诞生或消亡。这里挑选 8 个主流架构，简要概括如下表：
CPU主要有三大应用领域，即服务器领域、PC领域和嵌入式领域。
1) 移动领域 ：如智能手机，市场规模有望超过 PC 领域，几乎为 ARM Cortex-A 系列垄断；
2） 实时（Real Time）嵌入式领域 ：ARM 架构占较大市场份额；
3） 泛嵌入式领域 ：强调低功耗、低成本和高能效比，芯片主要是微控制器或微处理器，市场应用极为分散，但基数庞大，尤其在进入物联网时代。ARM Cortex-M 系列是市场主流
从 CPU 的应用场景，我们可以观察到 CPU 应用场景的拓宽和激增，有三个主流时代，从 PC 时代跨越到移动时代，再延展到物联网时代，恰好映射到 CPU 三大架构，权且看做 CPU 之三生三世。
一生一世：x86 架构是服务器领域/PC 领域的权贵。 Intel 和 AMD 是 x86 处理器芯片的主要提供商，历经数代发展，从最初的 16 位发展至如今的 64 位。Intel 通过内部“微码化”克服了 CISC 架构的部分缺点，并凭借不断提升的 CPU 设计水平和工艺制造水平，使其在性能上保持遥遥领先，加之 Wintel 的成功商业联盟，不仅在 PC 领域占据统治性地位，还击败了 IBM 和 Sun 公司，拥有超 90% 的服务器市场份额。
Intel/AMD 作为芯片公司，x86 架构是其生命线，授权费用极高，还可对有威胁的竞争对手停止授权。故而，采用 x86 架构开发被戏称为“权贵的 游戏 ”。
二生二世：ARM 架构是移动王者。 ARM 公司的商业模式以开放共赢为基本原则，通过基础架构授权、内核 IP 授权等方式盈利。ARM 积极推动生态建设，以 ARM 统一制定的标准规范将上下游软硬件企业纳入其生态系统。随着近 10 多年移动应用的快速发展，尤其是智能手机的兴起，ARM 迅速成为移动世界的王者。
进击的 ARM 不仅凭借 Cortex-A 系列在手持设备领域无敌，还以 Cortex-R 系列和 Cortex-M 系列在实时嵌入式领域和泛嵌入式领域成功部署。ARM 三大细分产品：
“移动王者” Cortex-A 系列 是一组用于高性能低功耗微控制器领域的 32 位和 64 位 RISC 处理器系列，内置存储器管理单元（Memory Management Unit，MMU），可支持 *** 作系统的运行。 32位系列 包括 Cortex-A5，Cortex-A7，Cortex-A8，Cortex-A9，Cortex-A12，Cortex-A15，Cortex-A17 和 Cortex-A32。 64位系列 包括 Cortex-A35，Cortex-A53，Cortex-A57，Cortex-A72，Cortex-A73。
值得一提的是，Cortex-A8 首批芯片量产时，3G 网络问世，踩上了智能手机的潮点；之后，Cortex-A9 催生了智能手机的井喷期，成为智能手机内核标配，自此，Cortex-A 系列进入年均一款的“下饺子”开挂模式。Cortex-A 系列的先机与成功，奠定了 ARM 在移动领域的王者地位，在移动领域构筑了城宽池深的软件生态环境。目前，ARM 架构已应用到全球 85% 的移动设备中，其中超过 95% 的智能手机处理器是基于 ARM 架构。
ARM Cortex-A 系列一统移动江山后，与高通、谷歌、微软等合作伙伴逐步形成强强生态联盟，将进军传统 x86 架构 PC 与服务器市场定为下一步发展目标。
“小个子有大力量”的 Cortex-M 系列 是一组用于低功耗微控制器领域的32位 RISC 处理器系列。包括 Cortex-M0，Cortex-M0+，Cortex-M1，Cortex-M4(F)，Cortex-M7(F)，Cortex-M423，Cortex-M33(F)。Cortex-M 系列的应用场景虽不像 Cortex-A 系列光芒四射，但在物联网设备激增的万物智联时代，需求量巨大。
自2007年，诸如意法半导体、恩智浦等多家半导体公司持续推出基于 Cortex-M 内核的微控制器；国内厂商也纷纷入场，抢夺物联网市场，特别是 2020 年Q4 至今的缺货潮中，国产替代风起云涌。众多微控制器厂家中，尤以意法半导体公司的 STM32 产品系列最全、生态建设最完善。
三生三世：粉墨登场的 RISC-V。 RISC-V 架构是一种全新的指令集架构，2010年始于加州大学伯克利分校。“V”除了表示从 RISC-I 开始的第五代指令架构外，还有变化（Variation）和向量（Vector）的含义。
2015年，RISC-V 基金会成立并开始正式运作。作为非盈利性组织，RISC-V 基金会负责维护标准的 RISC-V 指令集手册和架构文档，并促进 RISC-V 架构的发展，将其 推向开源，不仅成为一种完全开放的指令集，可以被任何学术机构或商业组织自由使用；还要成为一种真正适合硬件实现且稳定的标准指令集。
源起名校、兴于开源的 RISC-V 架构，相比 ARM 架构，具有灵活的扩展性，指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的实际应用场景，但并未对特定的微架构做过度设计，是第一个可根据具体场景选择适合的指令集的指令集架构。RISC-V 指令集可满足从微控制器到超级计算机等不同复杂程度的处理器设计需求，极大地拉低了 CPU 设计准入门槛，并显著降低芯片开发成本。
RISC-V 架构利于我国工业体系中“少数短板”之一 —— 芯片的发展，商业公司可基于开源架构开发其自主可控的商业 IP，如我国 RISC-V 系先行者平头哥和芯来 科技 。同时，该架构能够适应由 5G 和人工智能催生出的碎片化计算需求，有望成为物联网时代的主要抓手。
指令集架构的生态建设，需要付出昂贵的教育成本和接受成本，教育成本取决于人们的普遍熟悉程度，接受成本取决于人们愿意投入的时间。RISC-V 生态初成，海外有 RISC-V 基金会的积极推动，国内很多地区政府也将 RISC-V 指向为国产芯片架构发展的主要方向，并推出一系列鼓励措施。随着采用 RISC-V 架构的芯片越来越多，尤其是完全国产芯片的问世，产学研市场对 RISC-V 芯片应用有了越来越多的需求，中国 RISC-V 产业生态日渐成熟。
区别是：早期的时候，YunOS系统是对安卓的硬件和软件之间的中间层进行了替换和修改，就是YunOS采用了自家的虚拟机，新版的YunOS 30开始更完完全全的是一个独立的 *** 作系统了，为什么说YunOS 30是一个独立的 *** 作系统而不是安卓系统？可以来对比下YunOS 30和Andorid系统的架构图，看看两者本质上的区别。
上图是YUNos的系统架构图，下图是Android的系统架构图。
YunOS 30的移动终端部分基于Linux内核以及WebKit、OpenGL和SQLite等开源库，在应用层和API都大量调用了基于Web端的云计算，采用的是最新的HTML5技术。
YunOS是阿里巴巴集团旗下智能 *** 作系统，融合了阿里巴巴在云数据存储、云计算服务以及智能设备 *** 作系统等多领域的技术成果，可搭载于智能手机、智能穿戴、互联网汽车、智能家居等多种智能终端设备。
YunOS基于Linux研发，搭载自主研发的核心 *** 作系统功能和组件，支持HTML5生态和独创的CloudCard应用环境，增强了云端服务能力。
Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的 *** 作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。Android *** 作系统最初由Andy Rubin开发，主要支持手机。
参考资料：
随着中国信息产业自主可控的趋势越来越强，服务器的国产化、安全化成为一个重要的议题，在这样的需求下，边缘计算技术受到了愈加广泛的关注。
边缘计算是指将计算资源放置在更靠近设备或用户的位置，对于数据中心来说，这就是位于网络边缘的系统。通常，系统会连接到距离用户或设备一定距离的云服务。通过将数据处理移到边缘，减少等待时间，大部分数据在用户或设备附近进行处理。实现该功能的主要硬件便是边缘计算服务器，因此边缘计算服务器具有实时性、智能性以及安全性等优点。
实时性
边缘计算服务器能够处理在“边缘”形成的数据。就以现在充满争议的“自动驾驶”为例，其实自动驾驶汽车本身就是一台高性能计算机，它需要通过大量的传感器来收集数据。为了安全可靠地运行，它需要迅速对周围的环境做出反应，处理速度有任何延迟都有可能是致命的。如果只利用传统的云计算，虽然数据处理主要是在云端进行，但在中央服务器之间来回传送数据可能需要几秒钟的时间，这对于自动驾驶来说所需时间太长了。而边缘计算服务器能够在“即时计算”的需求下，让自动驾驶汽车在车辆端更快速地处理数据成为可能，不需要在车辆和云端之间来回传输数据。
智能性
利用边缘计算技术，网络里面有大量的功能在边缘节点就可以直接处理掉。传统的架构一些功能都需要回到中央服务器处理，但是现在在边缘就能直接处理并返回对应的结果，这一特性可以满足多种场景的需要，例如：身份验证，日志过滤，数据整合，图像处理和 TLS（>
安全性
边缘计算服务器使终端提取数据无需再传输到云端加工，降低了终端敏感数据隐私泄露的风险，实现了数据的“阅后即焚”，极大保护了用户隐私数据，同时也降低了中央服务器受外界入侵的可能性。
凭借这些独特的优势，边缘计算服务器未来前景广阔，潜在的应用包括自动驾驶汽车、增强现实（AR）、店内个性化营销、人工智能（AI）、大数据分析、制造和IoT设备等。
传统的视频监控由人工进行视频监测发现安全隐患或异常状态，或者用于事后分析，这种应用具有其固有的缺点，难以实现实时的安全监控和检测管理。带有智能分析功能的监控系统可以通过区分监控对象的外形、动作等特征，做到主动收集、分析数据，并根据预设条件执行报警、记录、分析等动作。智能监控系统可以运行于服务器，也可以运行在基于DSP的嵌入式系统上，而后者已逐渐成为主流。
智能视频的应用大体上可以分安防、人体行为检测和智能交通三方面的应用。其中安防应用是被广泛认为是最具潜力的市场，它包括以下几个应用类别：入侵检测，可以自动检测出视频画面中的运动行为特征；物品移除检测，可以自动检测物品搬移事件——当防区内某特定位置的物品被拿走或搬走时发出报警；遗留物检测，可以对遗弃物进行自动检测——当物品在某个防区内被放置或遗弃的时候自动报警；智能跟踪，可以使摄像机对自身的云台和变焦镜头进行自主PTZ驱动。人体行为检测应用包括脱岗检测（可以实现自动检测岗哨人员就位情况）、徘徊检测（对重要区域人体徘徊检测）。智能交通应用包括：对非法停留的交通工具进行检测，当交通工具在防区内非法停留时发出报警；车辆逆行检测，及时辨别逆行车辆。
随着准确率和可靠性逐步提高及产品成本的下降，智能视频在越来越多的场合得到了应用，它能够替代部分安防设备，降低安保人员的工作强度，提高工作效率，减少管理成本。事实上，智能视频的应用具有非常巨大的潜力。随着技术日趋成熟，智能视频技术的应用领域正在迅速扩展，这些应用主要包括上述的安防、交通以及零售、服务等行业，如人数统计、人脸识别、人群控制、注意力控制和交通流量控制等。
实时视频监测的需求正在快速增长，特别是随着实时安全监控应用的需求增加，实时发现安全隐患或目标异常行为的功能已经具有越来越重要的现实意义，智能视频监测系统产品在这种日益增长的需求带动下，正在成为视频监控应用的新热点。特别是随着半导体技术的进步，例如以Blackfin汇聚式处理器为代表的先进嵌入式解决平台方案的推出，具有极高性价比和极高实用性的智能视频分析设备不断推出，并在一些关键应用中发挥极为重要的作用。
图1：传统的视频监控应用示意图。
智能视频应用设计攻略
硬件平台方案的选择往往决定了系统的整体方案成本、性能、开发工具和方法的可用性，以及方案未来持续升级的可行性等，因此方案平台选型至关重要。智能视频应用自身的独特性要求在硬件平台的选择上进行综合权衡。视频监控系统的网络化和智能分析要求，以及大规模工程安装对成本、体积和功耗的限制，非标准化的智能视频分析方法和几乎定制化的方案优化方式，使得结合了MCU和DSP优势、具有软件设计灵活性和强大处理能力的汇聚式处理器方案平台体现出更加明显的优势。本文将结合ADI公司独特的Blackfin汇聚式DSP处理器的特点，分析智能视频设计中主要的设计技术要点。
一、硬件平台选型
可定制化能力非常重要。有很多因素制约着视频监控系统智能化的应用步伐：首先是智能监控的视频算法比较复杂，难于标准化，各个系统提供商的视频分析软件都有自己的独特算法，导致市场上的产品没有统一的标准；其次，视频监控系统的应用场景比较复杂，用户的要求多样化，所以定制化的要求比较多。因此，视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化，采用的算法千差万别。此外，由于智能视频应用的高复杂性，对方案的处理能力提出了更高的要求。MCU+ASIC的视频监控传统方案难以实现各种个性化的设计和高运算能力要求，即使选择普通DSP+MCU的双芯片方案通常也难以满足智能视频监控应用的复杂运算需求，需要增加协处理器，这种复杂的解决方案无论是BOM成本、功耗还是开发难度都不足取。Blackfin处理器充分发挥了MCU+DSP汇聚式架构的优势，满足了智能视频应用的系统控制和高强度的运算需求，特别是以BF561为代表的高性能双内核架构已经成为智能视频应用的首选方案平台。
方案的可扩展性也是需要考虑的因素。智能视频分析应用除了需要针对应用环境、应用目的进行方案优化外，不同的客户可能还有其他方面的不同需求。例如，当前一些领先的数字视频监控方案实现了H264基本类@Level30和MPEG4 D1+CIF双码流的支持，未来可能扩展到支持H264 D1+CIF的双码流。随着智能视频分析的更广泛应用，如IP摄像机、无线视频监控、智能交通系统等，不同应用都可能对各种接口功能、通信标准、用户界面等的需求有较大的差异化，硬件平台方案对各种需求的灵活扩展性非常重要。同时，正如前文所述，智能视频分析技术发展不过数年的时间，随着技术的不断成熟以及一些相关的标准的出台和改进，产品的可升级特性至关重要，既是开发者须关注的问题也是终端客户关切的重要特性。Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特优势，特别是ADSP-BF561采用双DSP核，能够实现很复杂的智能视频处理算法。
视频应用优化特性。一些方案尽管具有较强的处理能力和可扩展性，方案是否主要针对视频应用进行过优化设计也值得关注，因为这直接关系到设计工程师可用的软硬件设计资源以及系统设计难度和可实现的性能。以Blackfin处理器为例，Blackfin为高强度、高数据率的数字和媒体处理做了专门优化：Blackfin的几十个DMA通道和可灵活配置的Cache很好地满足了视频监控系统对大运算量、高数据吞吐率的要求；ADI专门开发了完全优化的音视频编解码器，并免费提供给大客户；针对视频应用Blackfin集成了很多硬件驱动，包括WiFi的驱动、音/视频编解码器的驱动；Blackfin的4个视频算术运算单元和视频象素指令集大大加速了视频运算速度；在智能视频分析的一些基础算子中，例如直方图统计、中值运算、Sobel运算、形态学中的膨胀运算等都可以利用Blackfin的MIN、MAX指令来消除条件跳转，节省处理器周期。不仅如此，Blackfin还支持13种非视频数据的向量运算。适当设计数据结构，在前背景分离、阈值计算和更新等多个环节都可以运用Blackfin的特色指令让智能视频分析算法更快捷。这些本身就很有效的指令中，大部分指令都能够并行执行，使得Blackfin的处理能力再加倍。
低功耗和稳定性很重要。考虑到智能视频监控设备通常都是一周7天，每天24小时运行的，稳定性和功耗也比较重要。在低功耗上，Blackfin处理器采用了多种节能技术：基于一种选通时钟内核设计，可按照逐条指令来选择性地切断功能单元的电源；支持多种针对所需CPU动作极少期间的断电模式；Blackfin处理器支持一种自含动态电源管理电路，借助该电路即可对工作频率和电压进行独立控制，以满足正在执行的算法的性能要求；大多数Blackfin处理器都提供片上内核稳压电路，并可在低至08V的电压下工作。而Blackfin独特的汇聚式处理架构、90nm工艺等打下了其领先的低功耗处理的基础。由于高处理能力，基于Blackfin平台的系统方案可以减少主芯片数量，丰富的功能和接口可以满足各种外设和功能扩展需求，降低元器件数量，从而保证更高的稳定可靠性。目前在同价位DSP中Blackfin DSP的低功耗特性和稳定性是最好的。
支持哪些嵌入式 *** 作系统。智能视频分析通常是基于网络的应用，必须要 *** 作系统的支持，因此选择具有广泛嵌入式系统支持能力的解决方案非常重要，这样能确保未来产品在更换 *** 作系统时不至于必须更换硬件平台，保证研发成果的持续可用性。目前可用的嵌入式 *** 作系统众多，各具优势，硬件平台方案对这些 *** 作系统的支持能力是进行方案选型的考虑要点之一。例如，Blackfin处理器可以支持目前主流的 *** 作系统，包括uCLinux、ThreadX、Nucleus，uCOS-II等十多种嵌入式 *** 作系统，客户完全可以根据其自身要求选择其熟悉的或更具成本效益的软件架构基础。
图2：基于BF561的智能监控终端框图。
二、开发工具和可用资源
智能视频监控设备是一个复杂的系统，涉及到复杂的软硬件设计、人机界面、通信连接等，具有较高的系统设计难度。因此，所选择的硬件平台方案是否能提供完善的开发工具套件、必要的软件模块、成熟的参考设计、系统设计支持，以及是否有完整的设计生态系统等，对于是否能按期高质量地完成系统设计非常关键。事实上，并不是所有平台方案提供商都能提供这些支持。
以Blackfin系列处理器为例，采用Blackfin处理器的硬件平台从一般的DVR、IP摄像机、数字视频监控到智能视频监控，已经被全球大量的设备企业的广泛采用。Blackfin处理器获得众多企业的青睐，具有完整的开发工具和参考设计等支持是其受广泛欢迎的重要原因之一。ADI提供业界一流的工具、初学套件与支持，包括人们熟知的、能够支持其他Blackfin处理器的ADI CROSSCORE软件与硬件工具，这些工具包括获奖的VisualDSP++集成开发与调试环境（IDDE）、仿真器，以及EZ-KIT Lite评估版硬件。
为提高开发效率，降低开发难度，开发时应尽量在已有的资源上进行，比如开放的例程，ADI为此提供了非常丰富的例程和资料。例如，ADI提供免费的“Image Tool Box”图像处理函数库软件包，该软件包专门针对图像处理应用常用的数学函数进行了优化，供客户在进行应用开发时调用。ADI还提供完整的参考设计，以及由本地合作伙伴开发的评估板、开发工具、算法IP、应用模块，以及由第三方合作伙伴提供包括软硬件在内的全套交钥匙方案。Blackfin处理器的视频监控应用目前在中国已经有多家具有丰富工程经验的第三方合作伙伴，已经建立完善的生态系统。
以ADI在今年三月份宣布提供基于该公司Blackfin BF526C的完整的IP监控和机器视觉摄像头参考设计为例，该参考设计在单个汇聚处理器上提供了强大的视频和音频处理能力，为工程师提供了一个统一的软件开发环境，可以实现更快的系统调试和部署，以及更低的系统成本。该处理器提供了集成的音频编解码器、流式视频和IP协议、片上DRAM存储器以及针对10/100以太网、USB和SD存储和本地RS-232端口的接口。这种完全可编程的解决方案可以满足多种视频压缩标准，例如H264和MPEG4，支持音频G729标准的编码。支持从控制中心到相机的双向语音通信，以及利用Pelo-P或Pelo-D协议的镜头平移、倾斜和拉伸动作。该参考设计还提供一块带双核BF561处理器的子卡，使系统能实现更高视频分辨率，并提供实现高级视频分析功能，如运动检测和跟踪。
应用方案揭秘——亿维东方智能网络摄像机
北京亿维东方科技有限公司（Emvideo）是专业智能安防产品的方案提供商，也是美国ADI公司授权的第三方合作伙伴。亿维东方目前有多款基于ADI Blackfin处理器为核心的硬件平台的产品，其中“软件＋硬件”交钥匙的WiFi无线视频监控整体解决方案基于BF536＋BF561的双处理器架构，方案硬件结构图如图3所示。
其中BF536处理器作为主处理器，除负责完成音频编码、远程控制以及用户交互控制等一些基本的管理与控制外，还负责嵌入式 *** 作系统uClinux的运行，以及先进的智能视频分析功能，可以完成安防、人体行为、智能交通等多种智能视频分析。双核BF561作为协处理器负责视频编码算法，其强大的视频处理能力使得该方案实现了H264基本类@Level30和MPEG4 D1+CIF双码流的支持，未来更将可能扩展到能够支持H264 D1+CIF的双码流。两个处理器之间可以通过高速同步串行接口通讯，视频信号首先进入BF561处理器，采集编码后的码流发送到BF536处理器，然后通过网络发送到客户端进行解码显示。
图3：采用Blackfin BF536和BF561的解决方案硬件结构图。
该方案采用了先进的背景建模方法，能有效地克服光线变化、树叶摆动以及水面波纹等背景对前景目标分析产生的干扰，实现准确的前景检测，同时在目标跟踪上采用了独特的优化算放，实现了在入侵检测（包括区域警戒、绊线检测）的应用上超过90%的准确率。而所有这些都是基于BF536＋BF561双处理器的硬件架构所具有的强大处理能力来实现的。
该方案的智能视频分析功能由亿维东方公司自主开发，独特的算法和丰富的智能视频分析技术开发经验确保实现客户的智能识别应用需求，并为客户提供包括软件升级在内的完善服务。由于智能视频识别应用目前并没有任何可循的需求标准和测试标准，因此视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化。例如有些用户是地铁系统的，他们需要的功能是检测是否跨越候车的黄线、人群密度是否过大、是否有可疑的遗留物体等；有些用户是银行系统的，他们所需要的是ATM机的智能监控如分析是否有安装假键盘、安装吞卡器，在ATM机是否有暴力行为，是否出现犯罪分子的人脸等。利用该方案，客户可以根据用户的需求方便地进行调整算法。智能视频处理要求芯片具有强大的处理能力，有许多算法实现时得采用并行处理，Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特的优势，特别是ADSP-BF561的双DSP核能够实现很复杂的智能视频处理算法。这是传统的MCU+ASIC或采用一般DSP方案所难以实现的。
该方案的软硬件都经过了应用验证，目前已经由多家客户进行生产，目标应用将主要是政府行政效能监测、教育系统等行业用户。智能设计的任务示意图通常包括以下三种类型：
1、数据流程图：数据流程图是智能设计任务示意图中最常见的类型之一，它用于描述数据在系统中流动的过程。数据流程图通常包括输入、处理和输出三个部分，用箭头表示数据的流动方向。
2、结构图：结构图用于描述系统的组成部分及其之间的关系。结构图通常包括模块、子系统和系统等不同层次的组成部分，用不同的形状和线条表示它们之间的关系。
3、状态图：状态图用于描述系统在不同状态下的行为和响应。状态图通常包括状态、转移和事件等元素，用不同的符号和箭头表示它们之间的关系。状态图可以帮助设计师更好地理解系统的行为模式，从而优化系统的设计和性能。摘 要如今，人们已不再满足于仅仅建设独立的视频监控、门禁控制和防范报警系统，如何将这些系统完美地融合在一起，发挥出1+1+1>3的作用，成为新的关注点，构建一个智能安防集成平台的呼声也日益增大。本文首先研究智能安防集成平台架构原则和架构目标，提出一种智能安防系统平爱的架构，对该平台的架构从层次上进行了深入的研究。
1引言
目前由于技术和市场的原因，视频监控、门禁控制和报警主机系统大多采用专有的通讯协议实现内部的数据传递，软件架构采用封闭的模型，对外缺乏符合国际标准的第三方接口，造成了各子系统之间无法实现信息的共享更谈不上联动、互 *** 作了。统一的安防集成管理平台是完善安全管理机制的必然选择，客观上要求各子系统在集成平台全局性管理指导下，有条不紊的执行各种复杂的指令动作，构建一个开放式智能安防集成平台，充分发挥1+1+1>3的系统集成合力。
2智能安防集成平台架构的原则
（1）集成性：集成平台在完成各子系统数据融合的基础上部署全局性的管理功能模块，各子系统专业功能由各自完成；
（2）可靠性：集成平台基于松散耦合方式集成各子系统，不会因集成平台系统故障而影响到各子系统功能运行，不会造成故障连锁反应，贯彻了“集中管理、分散控制”的原则，确保了安防系统的可靠性；
（3）开放性：集成平台能很好地兼容不同的异构子系统，不同的厂商、不同的技术、不同的产品都要能纳入到这个平台上来运行，方便系统扩展；
（4）适用性：系统支持图形化的监控、管理界面，具有中文 *** 作环境，界面简练、友好，联机帮助功能丰富；
（5）一致性：集成平台和各子系统在管理信息上必须保持高度一致，比如用户管理、权限管理、设备配置等，否则一定会出现混乱；
（6）可扩展性：用户所处的环境和需求千差万别，而且可能经常改变，尤其是对融合后的跨子系统功能来说更是如此，因此在提供基础功能的同时，提供强大的二次开发能力是必不可少的。进一步而言，用户并不是编程专家，所以集成平台的二次开发能力应该体现在直观易用、功能强大的图形化定制工具。
3智能安防集成平台架构的目标
智能安防集成平台是为了实现远程联网多级管理，面向数字化、网络化、智能化、行业化和高度集成管理的综合性平台，满足不同行业客户高可靠性、灵活性和业务化的安全防范管理需求，应适合于在大型组网、多级管理的分布式环境下对视频编解码器、网络硬盘录像机、电视墙控制、防范报警设备、门禁控制系统以及第三方系统的集中监控与管理。要求实现以下目标：
（1）对各子系统进行统一的监测、控制和管理
将分散的、相互独立的子系统用相同的环境、相同的软件界面进行集中管理。管理员通过自己的桌面计算机监控各子系统的运行状况。这种监控要以生动的图形方式和方便的人机界面展示希望得到的各种信息。
（2）实现跨子系统的联动，提高整个系统工程的功能水平
系统集成实现原本各自独立的子系统从集成平台的角度来看，要如同一个系统一样，无论信息点和受控点是否在一个子系统内都可以建立联动关系，提高系统的自动化水平。
（3）提供开放的数据结构，共享信息资源
建立一个以集成为基础的开放式工作平台，采集、转译各子系统的数据，建立对应系统的服务程序，接受网络上所有授权用户的服务请求，实现数据共享。建议采用分布式B/S体系结构，这样可以使集成信息系统充分发挥其强大的功能。
4智能安防集成平台架构
基于智能安防集成平台架构的原则和目标，笔者在实际工作中，总结出一套科学、可行的平台架构，对建设安防集成平台有很好的指导作用。
41 智能安防集成平台层次架构
按照智能安防集成平台应实现的功能将平台分为系统接入层、系统应用层、用户接入层，通过中心平台进行业务和数据的融合。系统平台总体结构示意图如图1，系统平台层次结构图如图2。
42 系统接入层
系统接入层负责各个业务子系统（主要包括视频监控系统、门禁控制系统和报警主机系统）接入与控制，系统接入层完成音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能，并接受来自系统应用层的控制指令。
（1）视频监控系统
闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它提供某些重要区域近距离的观察、监视和控制，能在人们无法直接观察的场合，却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面，并已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。
（2）门禁控制系统
门禁系统实现对出入口、办公室、房门等重点区域的自动化出入管理、登记功能，以及人员考勤管理功能。门禁系统主要由门禁主机、门禁控制器、前端设备（门禁点控制器、读卡器、门磁、自动闭门器、电控锁）及相关软件构成。
（3）报警主机系统
为一个双机并行控制的结构体系，报警接口设备使系统对报警事件作出响应，当任何报警发生时系统接收到报警信号并分别产生各自的报警联动动作。报警主机系统实现对重要部门办公室重点区域的入侵探测功能，通过在这些区域安装红外探测器，实现入侵探测报警功能；另外通过在重点区域安装紧急报警按钮连接报警主机，报警主机连接监控中心的集成管理平台，与其它系统（门禁系统、视频系统）联动，遇紧急情况时，自动或由 *** 作人员按动紧急按钮，向外发出报警信号。
43 系统应用层
系统应用层承担事物处理的中间环节，负责和控制数据库 *** 作，接受和处理客户端请求，负责系统的业务逻辑处理以及提供各类应用服务。应用层主要包括中心平台服务器、流媒体服务器、存储服务器、矩阵服务器、消息服务器。
（1）中心平台服务器
中心平台服务器实现整个安防系统的站点架构、用户管理、设备配置、存储设置、信息查询等功能，提供用户管理与权限管理双向模式、界面的一站式管理、全面的权限管理，满足多级别组织中架构管理、权限分配、设备定义、设备配置、录像设置、报警记录、用户 *** 作、录像查询等管理功能，提供WEB方式通过IE浏览器实现远程配置和管理。同时具有电子地图管理功能：电子地图的信息应分层提供；电子地图应能够逐级放大及缩小显示。host-base：基于主机
lan-base：基于局域网
lan-free：基于SAN
server-free：基于SAN
LAN-FREE
环境：RS6000+FASTT700+3583带库,所谓LAN-free，是指数据不经过局域网直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送 到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信(而不是数 据传输)任务。
LAN_FREE是专门用于SAN环境下的备份,可以使备份的数据直接通过SAN的链路从备份客户端(AIX主机)到备份设备(磁带机,支持光纤),有别 于传统通过LAN链路的备份方式,这样可以不占用以太网络的带宽,一般要求硬件设备支持光纤存储(磁带机,阵列),需要通过SAN交换机(2109等)设 备将这些设备连接起来,软件要求TSM,和TSM对LAN_FREE支持的AGENT数据库可用TDP。
下图展示了Lan Free备份的方案架构图:
在这里插入描述
SERVER-FREE
SAN Server-Free备份 LAN Free备份对需要占用备份主机的CPU资源，如果备份过程能够在SAN内部完成，而大量数据流无需流过服务器，则可以极大降低备份 *** 作对生产系统的影响。SAN Server-Free备份就是这样的技术。
在这里插入描述
一、备份的概念
备份顾名思义，就是将数据以某种形式保存下来，备份的根本目的在于恢复，在这些数据丢失、毁坏和受到威胁的时候，使用数据的备份来恢复数据。虽然备份的定 义可能很简单，不过具体实施存储系统的备份却可能是一份艰巨的任务，其中包含了许多可以预见的以及不易预见的需要考虑的因素。
二、备份与拷贝、归档的区别
备份不能仅仅通过拷贝完成，因为拷贝不能留下系统的注册表等信息；而且也不能留下历史记录保存下来，以做追踪；当数据量很大时，手工的拷贝工作又是何其麻 烦。备份=拷贝+管理。管理包括备份的可计划性、磁带机的自动化 *** 作、历史记录的保存以及日志记录等等。正如生命周期理论将在线数据分级为在线和近线数据 一样，离线数据亦可分为备份与存档数据，以降低投资和运维成本。
存档的目的是将需要长期备查或转移到异地保存/恢复的数据存放到可移动存储介质上。严格意义上讲，存档的目的不是为了保障数据安全，而只是为了实现数据仓 储。如果说备份相当于桌头的字典，工作时会经常翻用，存档则好像日常工作中生成的一些具长期保存价值的文字资料，被转移到书架上或档案馆里备查。
三、常规备份的实现方式
通常一套完整的备份系统包含备份软件、磁带机/磁带库、和备份服务器，具体的备份策略的制定、备份介质的管理以及一些扩展功能的实现，都是由备份软件来最 终完成的。在备份服务器上安装备份软件的服务器端，在应用服务器端安装备份软件的客户端代理，如果是数据库应用还需要相应的数据库接口程序，客户端代理软 件和服务器端软件协调工作，按照预先制定的备份策略自动或手动的将数据备份到磁带上。然而一个具有一定规模的数据中心的数据备份要涉及到多种UNIX平台 和不同的数据库类型，可以想象每天的备份工作对于管理员来说都是一个挑战。
备份策略制定是备份工作的重要部分。一般来说需要备份的数据存在一个2/8原则，即20%的数据被更新的概率是80%。这个原则告诉我们，每次备份都完整的复制所有数据是一种非常不合理的做法。事实上，真实环境中的备份工作往往是基于一次完全备份之后的增量或差量备份。
完全备份很好理解，即把所有数据进行一次完整的备份，当进行恢复的时候只需要一盘磁带；
增量备份是只有那些在上次完全备份或者增量备份后被修改了的文件才会被备份，如下图，优点是备份数据量小，需要的时间短，缺点是恢复的时候需要多盘磁带，出问题的风险较大，
差量备份是备份那些自从上次完全备份之后被修改过的文件，如下图，因此从差量备份中恢复速度是很快的，因为只需要两份磁带（最后一次完全备份和最后一次差量备份），缺点是每次备份需要的时间较长。
备份窗口是在进行备份 *** 作时，应用系统可以接受的最长备份时间，对于某些5X8类型的非关键应用备份窗口可以很大，但是对于7X24小时的应用备份窗口就会很小。
四、LAN Free和Serverless备份
所谓LAN Free Backup顾名思义，就是指释放网络资源的数据备份方式。
在SAN架构中，备份服务器向应用服务器发送指令和信息，指挥应用服务器将数据直接从磁盘阵列中备份到磁带库中。在这个过程中，庞大的备份数据流没有流经 网络，为网络节约了宝贵的带宽资源。在NAS架构中，情形十分类似，磁带库直接连接在NAS文件服务器上，备份服务器通过NDMP协议，指挥NAS文件服 务器将数据备份到磁带库中。细心观察之下会发现，这两种方式虽然都节约了网络资源，但却增加了服务器的工作负荷，缺点是价格非常昂贵，大多数备份软件的 LAN Free功能选项都需要用户付出高昂的价格。
Serverless Backup技术是以全面的释放网络和服务器资源为目的的，技术核心就是在SAN的交换层实现数据的复制工作，这样备份数据不仅无需经过网络，而且也不必 经过应用服务器的总线，完全的保证了网络和应用服务器的高效运行。但是现实情况却没有这么理想，Serverless Backup技术目前只能停留在纸面上，实际实施效果很差，完全不需要主机干预还不现实。
存储基础知识（八）：备份技术（下）
一、主流备份软件
备份软件厂商中头把交椅当属Veritas公司。这家公司经过近几年的发展和并购，在备份软件市场已经占据了四成左右的份额。其备份产品主要是两个系列 ——高端的NetBackup和低端的Backup Exec。其中NetBackup适用于中型和大型的存储系统，可以广泛的支持各种开放平台。NetBackup还支持复杂的网络备份方式和LAN Free的数据备份，其技术先进性是业界共同认可的。
Backup Exec是原Seagate Soft公司的产品，在Windows平台具有相当的普及率和认可度，微软公 司不仅在公司内部全面采用这款产品进行数据保护，还将其简化版打包在Windows *** 作系统中，我们现在在Windows系统中使用的“备份”功能，就是 OEM自Backup Exec的简化版。2000年初，Veritas收购了Seagate Soft之后，在原来的基础上对这个产品进一步丰富和加强，现在，这款产品在低端市场的占用率已经稳稳的占据第一的位置。
Legato公司是备份领域内仅次于Veritas公司的主要厂商。作为专业的备份软件厂商，Legato公司拥有着比Veritas公司更久的历史，这 使其具有了相当的竞争优势，一些大型应用的产品中涉及到备份的部分都会率先考虑与Legato的接口问题。而且，像Oracle等一些数据库应用干脆内置 集成了Legato公司的备份引擎。这些因素使得Legato公司成为了高端备份软件领域中的一面旗帜。在高端市场这一领域，Legato公司与 Veritas公司一样具有极强的技术和市场实力，两家公司在高端市场的争夺一直难分伯仲。
Legato公司的备份软件产品以NetWorker系列为主线，与NetBackup一样，NetWorker也是适用于大型的复杂网络环境，具有各种 先进的备份技术机制，广泛的支持各种开放系统平台。值得一提的是， NetWorker中的Cellestra技术第一个在产品上实现了Serverless Backup的思想。仅就备份技术的先进性而言，Legato公司是有实力可以挑战任何强大对手的。
除了Veritas和Legato这备份领域的两大巨头之外，IBM Tivoli也是重要角色之一。其Tivoli Storage Manager产品是高端备份产品中的有力竞争者。与Veritas的NetBackup和Legato的NetWorker相比，Tivoli Storage Manager更多的适用于IBM主机为主的系统平台，但其强大的网络备份功能觉对可以胜任任何大规模的海量存储系统的备份需要。
CA公司是软件领域的一个巨无霸企业，虽然主要精力没有放在存储技术方面，但其原来的备份软件ARCServe仍然在低端市场具有相当广泛的影响力。近年 来，随着存储市场的发展，CA公司重新调整策略，并购了一些备份软件厂商，整合之后今年推出了新一代备份产品——BrightStor，这款产品的定位直 指中高端市场，看来CA公司誓要在高端市场与Veritas和Legato一决雌雄。
二、带机、带库厂商及产品
备份设备的生产厂家很多，每个厂家都有着较长的产品线，由于篇幅所限，我们不可能一一列举。这里主要介绍那些国际知名的、国内有影响力的带机和带库原厂商 及其主打产品。目前，带机正在朝快的数据传输速度和高的单盘磁带存储容量方向发展，具有主流驱动技术的带机厂商包括Quantum、Exabyte和 Sony等。
Quantum带机在中档产品中占据了市场大部分份额，但其中很大一部分走了OEM的销售渠道。其自动加载机SuperLoader可将多个备份目标集中 到一个共享的自动系统中，降低处理成本，而基于磁盘（备份介质是磁盘）又具有磁带海量特性的近线备份设备DX30可显著缩短备份与恢复时间。
Exabyte的磁带驱动技术包括8mm Mammoth和VXA技术，VXA是定位低端的新的磁带技术，它以包的格式读写数据，并可对磁带上的数据记录区进行无空隙扫描，具有高质量、高可靠性、低成本等性能特点。其中VXA－1带机专为苹果机设计的存储方案；VXA－2同样具有较高的性价比，并具有12MB/s传输速率及160GB容量，与VXA－1向下兼容。
这里我们有必要讲一讲Sony的基于AIT技术的带机产品：AIT－1、AIT－2和AIT－3，其中AIT－3是高性能和大容量的新存储方案，容量（未 压缩）为100GB，速率为12MB/s，而且能够与AIT－1、AIT－2完全读和写逆向兼容，并具有分层磁头、创新性的磁带内存储器(MIC) 驱动器接口系统等多项专利技术，提高磁轨密度和存储速度。
磁带库厂商相对品牌较多，用户的选择空间也更大一些。目前主流的磁带库厂商主要有STK，Quantum，Exabyte和IBM等。
在带库厂商中，市场份额最大的当属美国存储技术公司（StorageTek，STK）。STK目前最主要的产品线是L系列，包括L20、L40、L80、 L180、L700、L5500，从最小20磁带槽位到最大5500磁带槽位。在其入门级产品上，支持LTO、DLT和SuperDLT等开放技术，只有 在高端产品上才同时支持其自身拥有的9840、9940驱动技术。
Quantum拥有DLT、SuperDLT技术，其用户基础和发展前景都很好。其P系列的主打产品P4000和P7000分别可以支持几百槽位和十几个 驱动器，适合于企业级用户；M系列是模块化的产品，可根据用户系统需求的增长灵活扩展带库的容量和性能，M1500可从20槽位扩展到200槽 位，M2500则可从100槽位扩展到300槽位，非常适合于那些快速发展的中小企业。美中不足的是，ATL对超大容量的解决方案不是非常理想，在这一部 分市场上的竞争力较弱。
8mm是安百特（Exabyte）公司的独立技术，具有速度快、容量大、可靠性高、价廉、体积小等特点，主要用于带库，其8mm带库的智能机械臂系统可任 意存取磁带，采用模块化设计，产品线全，从VXA自动化/驱动器产品系列AutoPak230/115/110、VXA-1/1到Mammoth Tape自动化/驱动器产品系列X200/80/430M/215M/EZ17、M2/Mammoth/Eliant 820，容量从单盘（非压缩）33GB到整库12TB，涵盖由低到高的用户市场，可实现无人值守自动数据存储管理，适用于服务器备份、网络备份、自动归 档、分级存储管理及图形图像等领域。
IBM，众所周知，生产和销售所有IT类产品，当然也包括带库产品。IBM的带库和带机产品大体可分2个系列：用于IBM环境的和用于开放环境的。如 IBM的3494、3575等带库只支持其专用的驱动器，开放性差，虽然这些带库产品也支持HP、SUN等主流服务器平台，但实际上几乎只用在IBM环境 中。随着SAN技术的普及，追求开放性和互联性成为存储行业的潮流。结合LTO驱动技术的投产，IBM为其开放存储系统解决方案推出了新的带库系列—— 3583和3584。
三、备份技术新趋势
D2D2T是Disk to Disk toTape的缩写，即数据备份从磁盘阵列到磁盘库到磁带的过程。传统的磁带备份总是会带给用户以下苦恼：
1、备份速度慢，备份窗口冗长
2、备份的根本目的在于恢复，而磁带的恢复速度很慢，对于TB级的数据恢复等待时间过长
3、磁带介质受灰尘、温度、湿度影响很大，难以保证已经离线保存的磁带在需要的时候可以正常工作
4、磁带库的机械手等物理设备的故障率和磨损率相对电子元件较高
相信长期从事磁带备份工作的管理员（尤其是大数据量关键应用的磁带备份）对以上几点都会深有感触，尤其是当在线数据受到破坏，需要依靠磁带备份来恢复正常生产的时候，大家都会为能否顺利恢复数据捏一把汗。
有什么办法可以解决磁带备份固有的劣势呢？随着磁盘容量的增长价格的下降，使用磁盘备份作为磁带备份的补充甚至替代都成为可能，当然磁带体积小，便于归档 等特点是磁盘设备不具备的，因此D2D2T即磁盘到磁盘到磁带备份方式有效地中和了磁盘备份和磁带备份的优点，在线数据保存在高速磁盘阵列，备份数据首先 保存在性价比较高的SATA磁盘阵列中，然后定期将磁盘备份的数据保存到磁带上，这样既缩短了备份窗口又增强了数据恢复的可靠性。方法/步骤
1高效的作图工具
传统的架构图维护难、变更难、查找难，更严重的是与实时运行数据严重脱节。DMV提供在线编辑器，含有整套绘图工具箱、丰富的IT组件图标集。用户可以根据图标、配置数据、标签数据等对象自由、快速地绘制视图。通过与数据紧密结合，从而实现图数结合和双向校验能力，提升了架构图的准确性和实用性。
2数据驱动的自动绘图
以往的架构图与数据信息经常出现不同步现象，架构图的信息严重滞后于真实数据，造成架构图管理难、架构图价值低。强大的架构图制作工具DMV提供数据驱动生成架构图能力，根据配置、标签、模板自动生成视图，实现架构管理可视。视图拓扑关系根据数据变化时时更新，及时提供用户最新数据拓扑架构图。
3灵活的视图组合与钻取
传统的架构图之间是分离的，逻辑架构图与物理架构图、应用架构图与网络拓扑图等难以互通，用户较难获得应用或管理场景相关的IT全景信息。DMV提供灵活的视图组合与钻取能力，运维人员既可将多张不同领域和层级的架构图组装为一个组合视图方便查看，也可通过设置CI对象与架构图的关联关系，建立图与图之间的连接，以便在IT组件的丛林中快速穿梭，更加直观、全面、高效地认知IT系统，提升故障诊断和影响分析等运维管理工作效率，更好地管理IT系统。
4团队化的协作分享
一张复杂的架构图可能需要多人参与绘制，DMV 提供了“在线协作”能力。用户可以将尚未完成的架构图发布到团队群组中，以便让其他团队成员协作丰富架构图内容。在视图绘制完成后，用户设置访问权限后将视图发布到“分享门户”，供组织内有权限的成员检索和查阅，提高架构图的实用性。
5强大的版本管理
为了解决架构图多次变更无记录可存、可查，与当前使用版本的差异问题，DMV提供了架构图的版本管理功能，通过比对历史版本能够为用户清晰呈现系统架构的演进趋势并回溯历史上某个特定版本。通过视图快照，能够记录架构图的每次变动。通过数据对比，能够分析架构图的数据差异。
6丰富的信息呈现
传统IT架构图上的信息往往仅有图标、连线和简要的文字标注等，有限且单薄。DMV能够将架构图与IT运行管理的实时数据相结合，可以在架构图中查看某个IT组件的配置、监控状态、工单、相关预案等信息，扩大了架构图的使用场景，提升了使用价值。比如在容量规划、故障分析、管理覆盖率分析等方面，架构图能够扮演更重要的角色。
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