ACM通信
研究突出了
技术视角:软件定义电池的化学
大约在40年前，低成本、通用的微处理器的广泛使用使它们能够被整合到许多现实世界的系统中，取代模拟或专门建造的数字控制。例如，小型微处理器被嵌入到各种各样的系统中，如激光打印机、DVD播放机和电子表。然而，这些微处理器无法承载通用的操作系统，因此需要专门的技术熟练的程序员来为它们编程。近年来，随着可以托管通用操作系统(如Linux或Android)的低成本多ghz微处理器的出现，即使是naïve程序员也可以使用复杂的高级开发环境与物理世界进行交互。在信息物理系统的旗帜下，这使得计算能够进入不同的领域，如电网、水分配系统、建筑供暖、通风和空调系统，以及电动汽车。
应该如何设计这样的系统?计算机系统设计中一个久经考验的原则是使用接口将抽象与其实现分离开来。一个这种分离允许每个组件独立演进，并允许将复杂的策略分层到底层的简单机制上，而简单机制又可以由更简单的机制组成。这种设计哲学的一个显著成功是互联网的架构，其中每一层抽象都增加了有限的额外复杂性，而分层协议栈的顶层允许即使是naïve程序员也能访问互联网的全部力量:Python编程新手只需几行代码，就可以获得从任何Internet端点到任何其他端点的可靠的、字节顺序的端到端连接，这需要相当多的复杂协议机制才能完成。
下面的论文代表了这两条进化线索的汇合。它结合使用通用操作系统来管理新的物理设备(蓄电池)类别，并设计了一个接口，将电池系统的复杂操作策略与实现该接口的物理机制清晰地分离开来。这使得程序员可以提出新的、特定于用户或应用程序的存储管理策略，而不必理解电池管理系统的复杂性。
这篇论文在三个方面都很有意义。首先，为了提供接口，需要重新设计电池管理硬件。新的硬件(一个切换模式的调节器)允许细粒度地控制进入或离开每个电池的电量，这在以前是不可能的。看到对良好软件界面的需求是如何推动硬件创新的，这很有趣。其次，本文讨论的电池系统类型可以在令人眼花缭乱的现代设备中找到:笔记本电脑、手机、智能眼镜、平板电脑、无人机、吸尘器、电动汽车，甚至电网变电站。因此，这项工作有可能对现实世界产生巨大影响。最后，从商业角度来看，作者在微软和特斯拉工作是件很有趣的事。长期以来，微软一直将自己视为台式电脑、笔记本电脑和移动电脑的操作系统和应用程序提供商，现在它似乎也希望成为吸尘器和汽车的操作系统。
下面的文章阐述了一个观点，即就像一个存储系统结合了异构技术一样，一个理想的电池系统也应该如此。
该论文提供了一些关键的见解。首先，电池不是一种单一的、同质化的技术，而是一种复杂的设备，它代表着功率密度、能量密度、成本、体积和质量之间的平衡。因此，为设备选择合适的电池是一项艰巨的任务。其次，本文阐述了一个观点，即就像一个存储系统结合了异构技术一样，一个理想的电池系统也应该如此。第三，使用简单但功能强大的软硬件接口，可以开发任意复杂的操作策略，而不需要重新构建硬件。这使得存储系统能够快速创新。最后，通过硬件样机系统和经过验证的软件仿真器对系统进行了评估。这种组合允许在不牺牲现实主义的情况下快速探索设计空间。
总而言之，尽管从不同的角度来看，这篇论文似乎是关于异类系统的管理的枯燥和一些技术主题，但它代表了计算思维、通用计算和微软进入新领域的进步。享受吧!
数字图书馆是由计算机协会出版的。版权所有©2016 ACM股份有限公司
没有发现记录