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⑶ 如何在c++定義一個學生類以實現平均成績的計算和查詢功能

一．中間件的定義與作用
1.什麼是中間件？
圖片摘自公眾號「筋斗配配慶雲與自動駕駛」
筆者在交流中發現，不同的人對中間件的理解並不一樣，甚至可以說，到現在，這個概念還是模糊不清的。比如：
（1）有的人認為中間件僅指位於OS內核之上、功能軟體之下的那部培握分組件，為上層提供進程管理、升級管理等服務；而有的人則認為中間件還應包括功能軟體和應用軟體中間的那部分（參見上圖）。按茅海燕的說法，前者是「通用中間件」，而後者是「專用中間件」。本文中提到的「中間件」，若不做專門說明，便特指「通用中間件」。
（2）有一些人提到的自動駕駛中間件，包括了AUTOSAR（又分為AUTOSAR CP和AUTOSAR AP），還有一些人口中的中間件，特指ROS2、Cyber RT、DDS等。
（3）未動科技VP蕭猛認為，「中間」一詞是相對的，當有多層堆疊的時候，每一層都是其上下兩層的中間層，因此，在用「中間件」這個詞的時候，我們需要特別指明它究竟位於「哪兩層之間」。按蕭猛的說法，當我們稱「ROS/ROS2 為中間件」時，其含義與 「AUTOSAR AP為中間件」並不是對等的關系。
(4)Vector產品專家蔡守群說，他理解的中間件，「是給App開發提供功能支撐的，對外是沒有功能表徵的；但是站在操作系統內核的角度，中間件跟App並沒有本質的區別」。
2.中間件的作用
汪浩偉說：「專用中間件原本是應用程序的一部分，只是很多公司做自動駕駛都需要用到，就被抽象出來了。」
那麼，它究竟有什麼用？
畢曉鵬認為，自動駕駛中間件最主要的作用是：對下，它能夠去適配不同的OS內核和架構；對上，它能夠提供一個統一的標准介面，負責各類應用軟體模塊之間的通信以及對底層系統資源的調度。
據畢曉鵬解釋，前者，使開發者們無需考慮底層的OS內核是什麼，也無需考慮硬體環境是什麼，即不僅實現了應用軟體與OS的解耦，也實現了應用軟體與硬體的解耦；而後者則確保了數據能夠安全實時地傳輸、資源進行合理的調度。
為什麼要通過中間件來支持軟硬體解耦？畢曉鵬解釋道：
我開發一個應用軟體，其中很多內容都是與具體應用邏輯無關的，賣差包括數據通信、通信安全、系統資源調度等，比如，有十個進程需要數據交互，完全沒有必要在十個程序的軟體代碼里各自進行實現和配置。針對這種情況，我們就可以把重復的部分抽象成一種服務，單獨封成一層東西（這就是中間件），並提供統一的庫、介面和配置方法，供上層去調用。這樣的話，有一部分人專門去做中間件的，而做上層應用的人也不需要考慮跟底層交互的事情。
舉例說，如果要做一個自動泊車系統，它有各個模塊或業務邏輯獨立的不同軟體，在進行通信、數據交互，或者調用底層資源時，只需要中間件的一個介面就可以實現，其他事情不需要考慮，這樣開發人員就可以專注於自己的業務邏輯。
又比如，一個攝像頭需要感知前面的車道線、紅綠燈等，開發人員就專門做紅綠燈和車道線檢測演算法，與外界的數據交互只需要使用中間件的通信服務（例如訂閱攝像頭信息，發布檢測結果），而不必關心數據從哪裡來、發給誰。
Nullmax紐勱科技系統平台總監苗乾坤博士在此前的一篇文章中寫道：
「晶元算力大幅增長，攝像頭像素呈翻倍之勢，激光雷達出現在更多新車規劃上……沒有誰能夠斷言車上的感測器應該有多少，又或者是將來的汽車還會增加哪些硬體，但所有人都知道硬體的變化將會來得更加猛烈。
「所以我們也可以看到，汽車對軟硬體架構的要求也越來越高，既要能滿足當下的需求，還要具備相當的前瞻性、兼容性和擴展性，能夠支持接下來軟硬體升級換代、增減模塊的需求。而自動駕駛的中間件，就正是這樣一個可以按需調整、滿足各樣需求的現代溫室。
「在早期開發中，中間件可以化整為零，將巨大的軟體工程分解成若干小任務，分散解決。在後期應用時，它又可以化零為整，像拼積木一樣，根據需求將一個個模塊組合成一個整體，嚴絲合縫。」
在春節前的一場直播中，東軟睿馳產品銷售總監安志鵬說，在軟硬體解耦、模塊化管理後，再遇到問題，就不用整個系統都改，只改相對應的部分就行了。這樣，軟體的可復用程度就極大地提升了，同時，驗證的工作量也會減少許多，整體開發效率也會因此提升。
相反，沒有中間件的話，應用層就得直接調用操作系統的介面，後期要是換了操作系統，應用層的代碼和演算法可能就要推倒重來。
簡言之，中間件通過對計算平台、感測器等資源進行抽象，對演算法、子系統、功能採取模塊化的管理，並提供統一介面，讓開發人員能夠專注於各自業務層面的開發，無需了解無關細節。
按東軟睿馳產品銷售總監安志鵬的說法，搞AUTSOAR這樣的中間件，並不是只對OEM有利，「零部件供應商的選擇面也大了——應用做好了，下面的軟體、晶元可以選好幾家供應商的，要比傳統的開發模式快很多，因而，零部件供應商也是受益者」。
用蕭猛的話說，中間件最直接的好處就是「為上層屏蔽底層的復雜性」，軟體開發人員可以忽略晶元、感測器等硬體的差異，從而高效、靈活地將上層應用及功能演算法在不同平台上實現、迭代、移植。蕭猛認為，中間件可以看做是自動駕駛應用背景下的一項「新基建」。
（圖片摘自馮占軍博士的《AUTOSAR對基礎軟體開發是喜還是憂？》一文。AUTOSAR只是中間件的一種，但這里寫的「AUTOSAR開發優勢」基本也適用於其他中間件。）
不過，站在開發者的角度看，中間件的意義也未必全部是正面的。如馮占軍博士在《AUTOSAR對基礎軟體開發是喜還是憂？》一文中就提到了如下兩點：
底層軟體工程師變成了工具人，「只要你去點點滑鼠，用工具配合就可以了」，很多原本由自己做的測試也改由供應商來做，進而導致工程師的成就感嚴重降低；時間久了，工程師從0到1開發的能力也會降低。
（圖片摘自馮占軍博士的文章。盡管文章說的是Autosar,但實際上這些問題在ROS等其他中間件的使用過程中也會存在。）
對軟體工程師來說，中間件造成的「能力退化」這一問題幾乎是無解的。但馮占軍博士認為，「如果這個中間件在開發過程中，有使用公司的工程師深度參與，提出需求並一起實施，會好一些」。
此外，殷瑋在一篇文章提到，使用AUTOSAR這樣的中間件，Tier 1們應該是很不情願的，「因為不到增加了成本，還有可能逐步淪為硬體生產商」。但這個也不能說是中間件的鍋，在軟體定義汽車大大趨勢下，這幾乎是必然的。
二．常見的基本概念
1. AUTOSAR CP 與 AUTOSAR AP
在所有的中間件方案中，最著名的非AUTOSAR莫屬了。
嚴格地說，AUTOSAR並非特指由某一家軟體公司開發出來的某款操作系統或中間件產品，而是由全球的主要汽車生產廠商、零部件供應商、軟硬體和電子工業等企業共同制定的汽車開放式系統架構標准。不過，在實踐中，各公司基於AUTOSAR標准開發出來的中間件也被被稱為「AUTOSAR」。
當前，AUTOSAR可分為Classic Platform和Adaptive Platform兩個平台，兩者分別被簡稱為AUTOSAR CP與AUTOSAR AP。
簡單地說，AUTOSAR CP主要跑在8bit、16bit、32bit的MCU上，對應傳統的車身控制、底盤控制、動力系統等功能，如果涉及到自動駕駛的話，AUTOSAR CP可能無法實現；而AUTOSAR AP主要跑在64bit以上的高性能MPU/SOC上，對應自動駕駛的高性能電子系統。
嚴格地說，AUTOSAR CP並不只是個「中間件」，它是相當於「OS內核+中間件」的一套完整的「操作系統」。 AUTOSAR CP定義了基本的上層任務調度、優先順序調度等。
在基於分布式架構的ADAS功能中，AUOTSAR CP便是最常見的「操作系統」。在AUTOSAR的生態形成後，很多晶元廠商的MCU上標配的就是AUTOSAR CP，主機廠沒有什麼選擇權。
由於分布式架構下的晶元主要是MCU，因此，便有了「AUTOSAR CP主要跑在MCU上」的說法。
在分布式架構下，不同的功能對應著不同的MCU，而每一個MCU上都需要跑一套AUTOSAR CP，若感測器的類型比較多，則僅ADAS相關功能就需要很多套AUTOSAR CP，那怎麼收費呢？
常規的做法是：根據MCU的類型來收費——如果MCU是兩個異構的MCU，那AUTOSAR CP就按兩套來收費；如果MCU是同構的，那AUTOSAR CP就按一套來收費。
隨著EE架構從分布式向集中式演進、晶元由MCU向SOC演進，計算量及通信量成數量級地上升，另外，多核處理器、GPU、FPGA以及專用加速器的需求，還有OTA等，都超出了AUTOSAR CP的支持范圍。
（圖片摘自安志鵬的直播課）
2017年，為更好地滿足集中式架構+SOC時代的高等級自動駕駛對中間件的需求，AUTOSAR聯盟推出了通信能力更強、軟體可配置性更靈活、安全機制要求更高的AUTOSAR AP平台。
需要強調的是，不同於AUTOSAR CP自身已經包含了基於OSEK標準的OS，AUTOSAR AP只是一個跑在Lunix、QNX等基於POSIX標準的OS上面的中間件——它自身並不包含OS。
結合aFakeProgramer於2020年發表在CSDN上的《為什麼要用AP？Adaptive AutoSAR到底給企業提供了一些什麼？》一文及東軟睿馳安志鵬在2022年春節前的一場直播中講的內容，AUTOSAR CP與AUTOSAR AP最主要的區別有如下幾點：
1）.編程語言不同——AUTOSAR CP基於C語言，而AUTOSAR AP基於C++語言；
2）.架構不同——AUTOSAR CP 採用的是FOA架構（function-oriented architecture），而AUTOSAR AP採用的則是SOA架構（service-oriented architecture）；
3）.通信方式不同——AUTOAR CP採用的是基於信號的靜態配置通信方式（LIN\CAN...通信矩陣），而AUTOSAR AP採用的是基於服務的SOA動態通信方式（SOME/IP）；
4）.連接關系不同——在AUTOSAR CP中，硬體資源的連接關系受限於線束的連接，而在AUTOSAR AP中，硬體資源間的連接關系虛擬化，不局限於通信線束的連接關系；
5）.調度方式不同——AUTOSAR CP採用固定的任務調度配置，模塊和配置在發布前進行靜態編譯、鏈接，按既定規則順序執行，而AUTOSAR CP則支持多種動態調度策略，服務可根據應用需求動態載入，並可進行單獨更新。
6）.代碼執行和地址空間不同——AUTOSAR CP中，大部分代碼靜態運行在ROM，所有application共用一個地址空間，而在AUTOSAR AP中，應用載入到RAM運行，每個application獨享（虛擬）一個地址空間。
這些區別，帶給AUTOSAR AP的優勢有如下幾點——
1）.ECU更加智能：基於SOA通信使得AP中ECU可以動態的同其他ECU同其他ECU進行連接，提供或獲取服務；
2）.更強大的計算能力：基於SOA架構使得AP能夠更好地支持多核、多ECU、多SoCs並行處理，從而提供更強大的計算能力；
3).更加安全：基於SOA架構使得AP中各個服務模塊獨立，可獨立載入，IAM管理訪問許可權；
4).敏捷開發：Adaptive AUTOSAR服務不局限於部署在ECU本地可分布於車載網路中，使得系統模塊可靈活部署，後期也能靈活獨立更新（FOTA）；
5).高通信帶寬：可實現基於Ethernet等高通信帶寬的匯流排通信；
6).更易物聯：基於乙太網的SOA通信，更易實現無線、遠程、雲連接，方便部署V-2-X應用。
（圖片摘自東軟睿馳）
當然了，在某些方面，AUTOSAR AP與AUTOSAR CP相比是有一些「劣勢」的。比如，AUTOSAR CP的時延可低至微秒級、功能安全等級達到了ASIL-D，硬實時；而AUTOSAR AP的時延則在毫秒級，功能安全等級則為ASIL-B，軟實時。
上述區別也導致了兩者應用領域的不同：AUTOSAR CP一般應用在對實時性和功能安全要求較高、對算力要求較低的場景中，如引擎控制、制動等傳統ECU；而AUTOSAR則應用在對實時性和功能安全有一定要求，但對算力要求更高的場景中，如ADAS、自動駕駛，以及在動態部署方面追求較高自由度的信息娛樂場景。
盡管AUTOSAR AP有種種優點，但總的來說，它目前還不夠成熟——主要是信息安全及UCM等模塊不成熟。量產車上裝AUTOSAR AP的不少，但主要用在娛樂場景，真正用在自動駕駛場景的還很少。
此外，由於SOC+MCU組合的現象會長期存在，因而，在今後相當長一段時間內，AUTOSAR AP都不可能徹底取代AUTOSAR CP——最常見的分工會是，需要高算力的工作交給AUTOSAR AP,而需要高實時性的工作則交給AUTOSAR CP。
（圖片摘自超星未來）
2.ROS 2
ROS是機器人操作系統（Robot Operating System）的英文縮寫，原生的ROS本是機器人OS，並不能直接滿足無人駕駛的所有需求，用作自動駕駛中間件的是ROS 2。
ROS 2與ROS 1的主要區別如下：
（1）.ROS 1主要構建於Linux系統之上，主要支持Ubuntu；ROS 2採用全新的架構，底層基於DDS(Data Distribution Service)通信機制，支持實時性、嵌入式、分布式、多操作系統，ROS 2支持的系統包括Linux、windows、Mac、RTOS，甚至是單片機等沒有操作系統的裸機。
（2）.ROS 1的通訊系統基於TCPROS/UDPROS，強依賴於master節點的處理；ROS 2的通訊系統是基於DDS，取消了master，同時在內部提供了DDS的抽象層實現，有了這個抽象層，用戶就可以不去關注底層的DDS使用了哪個商家的API。
（3）.ROS運行時要依賴roscore，一旦roscore出現問題就會造成較大的系統災難，同時由於安裝與運行體積較大，對很多低資源系統會造成負擔；ROS2基於DDS進行數據傳輸，而DDS基於RTPS的去中心化的通信框架，這就去除了對roscore的依賴，系統的穩定性強，對資源的消耗也得到了降低。
(4).由於ROS 缺少Qos機制，topic的穩定性與質量難以保證；ROS2則提供了Qos機制，對通信的實時性、完整性、歷史追溯等功能有了支持，這便大幅加強了框架功能，避免了高速系統難以適用等問題。
不過，ROS2的QoQ配置較為復雜，目前主要是國外一些專業的大學或實驗室在使用,國內僅有極少數公司在嘗試;此外，ROS 2的生態成熟度遠不如ROS,這也給推廣應用帶來了不便。
跟AUTOSAR AP一樣，ROS 2也是跑在soc晶元上、用於滿足高等級自動駕駛的需求的。不過，蕭猛在去年的一批文章中卻特別強調：當我們稱 「ROS/ROS2 為中間件」時，其含義與 「AUTOSAR AP為 中間件」並不是對等的關系。
蕭猛的文章稱：
當我們說 AutoSar是中間件時，這個中間件是很明確的 L.BSW層語義，即處於計算機OS與車載ECU特定功能實現之間，為 ECU功能實現層屏蔽掉特定處理器和計算機OS相關的細節，並提供與車輛網路、電源等系統交互所需的基礎服務；
ROS/ROS2 是作為機器人開發的應用框架，在機器人應用和計算機OS之間提供了通用的中間層框架和常用軟體模塊(ROS Package)，而且， ROS團隊認為這個框架做得足夠好，可以稱作操作系統（OS）了。
ROS 2盡管在功能上跟AUTOSAR AP有不少重疊之處，但兩者的思路是不一樣的：
（1）.從表現形式上看，AUTOSAR AP首先是一套標准，這個標準定義了一系列基礎平台組件，每個平台組件定義了對應用的標准介面，但沒有定義實現細節，和平台組件之間的交互介面（這些部分留給AUTOSAR AP供應商實現）；ROS2則從一開始就是代碼優先，每個版本都有完整的代碼實現，也定義有面向應用標准API介面。
（2）AUTOSAR AP從一開始就面向ASIL-B應用；ROS 2不是根據ASIL的標准設計的，ROS 2實現功能安全的解決方案是，把底層換為滿足ASIL要求的RTOS和商用工具鏈(編譯器）。
ROS 2「過不了車規」似乎已成為一個很廣泛的行業共識。但在蕭猛看來，ROS2本來就不是為實時域設計的，如果一定要把實時性要求高的車輛控制演算法運行在 ROS2中，「那是軟體設計的錯誤，而不是ROS2的問題」。
蕭猛認為，只要能補齊 L.BSW層所需要完成的所有功能、補齊 A 軸所有切面要求的特性，ROS 2就能用於自動駕駛量產車。如前段時間剛拿到采埃孚等多家巨頭投資的Apex.AI公司基於ROS 2定製開發的Apex.OS就已經通過了最高等級的ASIL D認證。
蕭猛說：「這實際上是基於 ROS 2的架構去實現一套 AUTOSAR AP 規范。這可以成為一個單獨的產品，投入時間+人+錢可以開發出來，只是看有沒有必要，值不值得」。
在具體的實踐中，ROS 2跟AUTOSAR AP存在直接競爭關系——盡管對用戶來說，並不存在嚴格意義上的「二選一」問題，但通常來說，若選了ROS 2，就不會選AUTOSAR AP了；若選了AUTOSAR AP，就不會選ROS 2了。
3. CyberRT
Cyber RT是網路Apollo開發出來的中間件，在Apollo 3.5中正式發布。Cyber RT和ROS2是比較像的， 其底層也是使用了一個開源版本的DDS。
網路最早用的是ROS 1,但在使用的過程中逐漸發現了ROS 1存在「若ROS Master出故障了，則任何兩個節點之間的通信便受到影響」的問題，所以就希望使用一個「沒有中間節點」的通信中間件來代替ROS 1，那時還沒有ROS2，所以自己去做了一個Cyber RT。
為了解決 ROS 遇到的問題，Cyber RT刪除了master機制，用自動發現機制代替，這個通信組網機制和汽車網路CAN完全一致。此外，Cyber RT的核心設計將調度、任務從內核空間搬到了用戶空間。
（圖片出處：https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/118151673）
其相對於其他系統，Cyber RT的一大優勢是，專為無人架駛設計。網路已將Cyber RT開源，某互聯網巨頭的自動駕駛團隊使用的中間件便是網路開源出來的Cyber RT。
Cyber RT跟ROS 2之間也存在競爭關系。
在談到AUTOSAR AP、ROS 2與Cyber RT這些中間件的關系時，Vector產品專家蔡守群的解釋是：
「不需要很機械地去分類，你可以把AUTOSAR AP, ROS和Cyber RT都想像成一個提供一組中間件的超市，用戶可以按需從不同的超市購買，並不是說從一個超市買過一個中間件，就不能從其他超市買了。
蔡守群說：AUTOSAR AP中也包含了對ROS介面的支持。說不準哪天ROS和Cyber RT就會加入AUTOSAR AP的組件，或者 AUTOSAR AP會引入Cyber RT的組件。
4.DDS（通信中間件）
（1）什麼是DDS？
在自動駕駛領域，中間件的功能涉及到通信、模塊升級、任務調度、執行管理，但其最主要的功能就是通信。當前市場上，無論是Cyber RT還是 ROS，基本上90%的功能就是通信，狹義上說就是通信中間件。
通信中間可以分成開源和閉源的兩種。開源的為OPEN DDS、FAST DDS、Cyclone等，閉源的就RTI的DDS和Vector的SOME/IP。DDS的全稱為Data Distribution Service ，指一種數據分發服務標准，由對象管理組織(OMG)制定。
DDS能夠實現低延遲、高可靠、高實時性的數據融合服務，能夠從根本上降低軟體的耦合性、復雜性，提高軟體的模塊化特性。高等級自動駕駛現在基本上都在探索依靠DDS來解決異構通信、低時延等CP解決不了的挑戰。
融合了DDS的汽車軟體能夠更好地運行在下一代汽車的體系架構中，更能降低開發的成本、縮短研發的時間，更快地將產品推向市場。
（2）DDS與ROS 2、AUTOSAR AP之間的關系
ROS 2和Cyber RT的底層都使用了開源的DDS，將DDS作為最重要的通信機制。但也有自動駕駛公司的工程師認為，DDS可以起到替代ROS 2的作用，站在用戶的角度看，兩者之間其實存在「二選一」的關系。
AUTOSAR CP里一直沒有包含跟DDS有關的東西，但AUTOSAR AP在 2018年3月的最新版（版本18-10）里開始支持DDS標准。將DDS與AUTOSAR AP結合使用，不僅可以保證和擴展AUTOSAR AP系統內部互操作性的功能，而且還可以將其開放給來自不同的生態系統（即ROS 2）。
從工程角度來看，將AUTOSAR和DDS結合起來的最大優勢是，功能域和網路拓撲不再是對手，而是車輛中的盟友。網路拓撲結構能夠更好地適應車輛的物理約束，功能域在物理車輛的頂部提供了一個靈活的覆蓋層，這就是所謂的分區體系結構。
當然，DDS僅是通信中間件的一種。關於各類通信中間件之間的異同，我們將在本系列的第二篇做更詳細的闡釋。
三．AUTOSAR AP的地位正在弱化？
盡管AUTOSAR是當下最有名的自動駕駛中間件，但《九章智駕》在對諸多中間件廠商們的調研中得出一個結論：AUTOSAR在產業鏈中的地位可能正在弱化。 當然了，那些專注於AUTOSAR系統的廠商們並不認同這一觀點。
我們在上文已經提到，隨著EE架構從分布式向集中式演進、MCU被SOC取代，CP AUTSAR被AUTOSAR AP、ROS 2和Cyber RT等取代已是大勢所趨，在下文，我們主要談的是「AUTOSAR AP的地位會不會弱化」。
2021年12月中旬，兩家AUTOSAR發起公司大陸集團、豐田聯合採埃孚、捷豹路虎、沃爾沃、海拉等多家汽車行業龍頭企業宣布投資車載操作系統初創公司Apex.AI，而Apex.AI的主力產品Apex.OS則是基於ROS 2發展起來的。
拿到了Apex.AI公司15%股權的采埃孚方面在接受媒體采訪時說：「這意味著，我們可以為客戶提供AUTOSAR AP的替代方案。」
盡管AUTOSAR AP已經有了標准，但還沒有落地。安波福、采埃孚、大陸這些公司提供的方案，仍然是基於AUTOSAR CP標準的介面。事實上，越來越多的OEM不太想完全用AUTOSAR去解決智能駕駛操作系統的問題。
不僅特斯拉沒有用AUTOSAR AP,國內的幾大造車新勢力也沒有用(他們用的是AUTOSAR CP+DDS)。甚至，連一些正在轉型的傳統車企也沒打算用AUTOSAR AP。
從產業鏈中各方的反應來看，AUTOSAR AP「地位不穩」的原因主要有以下幾個：
1．使用成本太高
馮占軍博士在《AUTOSAR對基礎軟體開發是喜還是憂？》一文中透露，AUTOSAR的費用通常是「幾百萬起」，並且，針對不同的域控制器、不同的晶元需要「重復收費」，一般小廠根本吃不消。「可能還沒有什麼產出，幾百萬就花出去了」。
除購買成本高外，畢曉鵬和蕭猛都提到，AUTOSAR前期的學習難度很大、學習成本也非常高。為了學會如何使用AUTOSAR,企業甚至不得不專門培訓一批人,如果受培訓的人臨時離職了，那培訓費用就打了水漂。
2.效率不高
畢曉鵬認為，AUTOSAR AP的配置非常多，它是通過配置加上一部分代碼去實現自己的功能，但配置多了之後，效率不高，而且代碼臃腫。
3.靜態部署與動態部署的理念沖突
畢曉鵬博士提到，AUTOSAR AP其實是從AUTOSAR CP發展而來的，AUTOSAR CP是靜態部署，只適用於相對簡單的業務邏輯和功能，其代碼是固化的，有點像以前的功能手機——功能無法改變，不可能往裡面再加一個APP；但AUTOSAR AP有點像現在的智能手機，軟體開發人員開發一個APP，跨平台就可以用不同手機上了，這種動態部署的理念和之前的靜態部署概念不甚相同，而其方法論卻是基於靜態部署衍生而來的，因此在實踐層面會遇到不少問題。
4.無法滿足智能網聯的需求
由於雲端跟車端所使用的操作系統不一樣，AUTOSAR只能負責車內的通信，不能支持車端到雲端的通信，因而無法支持車路協同場景（車端跟雲端的通信，是通過MQTT、kafka等中間件來實現的）。除此之外，AUTOSAR能否兼容車輛網聯化中需要用到的數據平台、通信平台和地圖平台，也存在很大的疑問。
畢曉鵬說，在發現了這些問題後，有一些OEM開始逐漸放棄AUTOSAR架構，「轉而自己去研發一套更適合動態部署、成本較低的新型軟體架構」。
傳統車廠是從使用CP過來的，所以在慣性上，他們可能還會考慮AP是否適合智能駕駛，但慢慢地也在嘗試轉型。如奧迪和TTTech合作做的通信中間件——zFAS，也沒有採用AP。
不同於AUTOSAR CP已經是非常標准化的東西，大家用起來沒什麼問題，AUTOSAR AP現在的標准也不是很完善，每年也在更新，具體AP能發展成什麼樣，這個誰也不知道，大家更多也是觀望的態度。
畢曉鵬認為，AUTOSAR標准並不能很好地支撐自動駕駛應用和創新的發展，因此，我們有必要建立一套更適合中國智能駕駛發展、且自主可控的技術架構和生態體系。
蕭猛認為，由於從AUTOSAR CP到AUTOSAR AP一脈相承，一些已經對AUTOSAR形成路徑依賴的公司會堅持使用AUTOSAR AP,但在經歷過招人難、開發周期長等教訓之後，他們有可能轉向ROS 2。
當然，以AUTOSAR為主業的公司，顯然不會認可上述「涉嫌唱衰」AUTOSAR AP的觀點的。
比如，Vector蔡守群就認為，AUTOSAR AP只會越來越重要，因為它是順應車載技術不斷發展的一套規范，覆蓋面會越來越廣。
東軟睿馳茅海燕也認為，要將整車域控制器和智駕域控制器合並到統一的中央計算平台上，沒有AUTOSAR AP的支持很難搞定。「不是每家公司都能像特斯拉一樣自己從頭搭建系統的，目前,最好的工具還是AUTOSAR AP」。

⑷ 自動駕駛升級/域集中趨勢下 東軟睿馳的「芯」變化

自動駕駛系統進化,汽車電子電氣E/E架構加速向域控架構遷移,驅使著晶元性能和結構快速升級。

域控處理器需要處理大量圖片、視頻等非結構化數據,同時還需要整合雷達、視頻等多路數據。原有單做彎一晶元無法滿足諸多介面和算力需求,車載處理器算力呈現指數級提升,具備AI能力的主控SOC晶元成為了主流。

SoC晶元集成了CPU、AI 晶元(GPU/FPGA/ASIC)、深猜汪度學習加速單元(NPU)等多個模塊,相對於單核處理器,異構多核SoC處理器在算力、性能、成本、功耗、尺寸等方面具備更明顯的優勢。

當前,在智能汽車領域已經聚齊了各路晶元玩家,英偉達、高通等近年來在汽車主控SOC晶元領域大舉布局,分別針對ADAS、自動駕駛以及智能座艙領域推出了系列晶元,率先於傳統晶元企業在各領域快速落地;瑞薩電子、恩智浦、德州儀器(TI)等傳統汽車晶元企業不甘落後,面向智能駕駛領域積極跟進。

除了外資巨頭,在國內還有華為、地平線、黑芝麻、芯馳、芯擎科技等一大批企業已經快速崛起,為自主品牌車企提供了更多選擇。

綜合來看,主控晶元正朝向異構多核、高集成、低功耗等更高性能的方向邁進,同時也推動了域控制器升級和量產落地,東軟睿馳等Tier1企業也在晶元技術的變革之下,與合作夥伴展開更多、更深入的合作,這對電子電氣架構發展和軟體定義汽車帶來了極具意義的影響。

一、來自不同層級市場的晶元需求

一場算力競賽已經在各大晶元企業之間悄然興起。

高級別自動駕駛系統需要面對更復雜更廣泛的場景,伴隨著域內融合和跨域融合,未來晶元不會局限於自動駕駛域的計算任務,還會逐漸跨域升級成整車中央計算平台,對算力的要求呈現指數級增長。

有數據顯示,L2級自動駕駛的算力需求不到10TOPS即可,但要實現L3級自動駕駛的算力需求則要求不低於100 TOPS,而如果到L5級自動駕駛,整車的算力還需要翻十幾倍。

公開資料來看,大部分晶元企業紛紛瞄準了下一代自動駕駛大算力晶元,並且公布了相應的量產規劃。

英偉達已經推出的全新一代自動駕駛晶元Orin單顆晶元算力高達200TOPS,支持L3-L4,資料顯示蔚來ET7、上汽R ES33、智己L7都將採用英偉達Orin晶元,量產計劃在純兆悶2022年。今年4月,英偉達還發布了算力高達1000TOPS的Atlan晶元,支持L4-L5,預計在2025年量產。

另一大晶元巨頭高通最新推出的Snapdragon Ride平台支持L1-L5自動駕駛,支持多晶元疊加使用,L3以下的輔助駕駛提供30 TOPs算力,面向L4-L5的自動駕駛系統提供700 TOPs的算力,量產時間節點為2022年。

自主品牌中,華為自主研發的HUAWEI MDC 810算力可高達400+TOPs,面向L4-L5級自動駕駛。地平線征程5單顆晶元AI算力為128 TOPS,組成的智能計算平台AI算力覆蓋200-1000 TOPS;黑芝麻智能今年全新推出的A1000Pro系列晶元,INT8算力達到106TOPS、INT4算力高達196TOPS。

除了面向L3及以上級別ADAS領域的高算力晶元,未來幾年L2-L2+級ADAS市場的爆發,同樣蘊藏著巨大的市場空間。

高工智能汽車研究院監測數據顯示,今年1-8月國內新車(合資+自主品牌)前裝標配搭載L2級輔助駕駛上險量為224.27萬輛,同比增長78.42%;在搭載率方面,今年1-8月國內新車前裝標配搭載L2級輔助駕駛搭載率為17.03%。

S32G使用路徑

通過這類通用域控制器可實現跨域融合,基於面向SOA的架構,在不同域中實現軟體復用和功能的遷移,大大增強了平台的可拓展性,可移植性,對電子電氣架構的集中化發展意義重大。

一直以來,晶元都處於快速發展變化的狀態,而晶元與軟體的高耦合,往往需要基於差異化的硬體進行大量的軟體定製化,這使得上層應用開發和持續迭代變得異常困難。很顯然,相對穩定的通用硬體平台,才是軟體架構和上層應用持續穩定和快速繁榮的基礎。

正如東軟睿馳汽車技術(上海)有限公司總經理曹斌表示,能夠把所有感測器集中在一起,並在感測器演算法基礎之上去迭代和創新,實現持續優化和進化的域控制器,才是智能汽車行業真正需要的。

他指出,這類域控制器需要基於較為完整和穩定的異構晶元作為底層架構,能夠支持AI加速和GPU的支持,將滿足需求的算力與分布式計算資源整合在一起,並且不斷地被上層軟體抽象且與底層晶元實現有機解耦,才能真正形成集中化並且可持續迭代升級的域控制器。

當前越來越多核異構SOC晶元的出現,在滿足基本功能算力需求的前提下,硬體架構、功能框架和劃分將有望形成相對通用化和穩定的狀態。

基於這類通用化的硬體架構,實現軟硬體分層解耦,逐漸形成了AUTOSAR、AP+CP+中間件的清晰穩定的基礎軟體架構,上層應用的快速實現與持續的迭代升級才能夠實現。

這對軟體定義汽車來說,可以說是非常關鍵性同時也是極具標志性的階段。