CN102317886A - 计算机及计算机的功率管理系统 - Google Patents

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Abstract

不依赖于OS及应用、且没有由系统控制引起的迟延时间地对计算机的消耗功率进行动态管理。一种刀片服务器，在1个机箱内具备：服务器刀片(101)，具有处理器(203)、省功率控制部(201)、功率传感器部(200)；电源盒(103)，向服务器刀片供给功率；以及单一的服务处理器(102)；服务处理器(102)经由各服务器刀片的省功率控制部(201)对功率传感器部(200)设定消费电流上限值，在服务器刀片的消费电流超过了消费电流上限值时，将功率传感器部(200)输出的信号(207)传递给处理器(205)，对处理器的动作频率进行控制，将最大平均功率控制到消耗功率上限值以下。

Description

计算机及计算机的功率管理系统
技术领域
本发明涉及计算机、例如在PC服务器或刀片服务器(blade server)中组装的各服务器刀片的消耗功率进行管理的功率管理技术。
背景技术
所谓刀片服务器，是指将处理器、存储器、I/O等高密度地安装在一个母板(mother board)上而得到的系统板(system board)。此外，所谓刀片服务器，是指将多个服务器刀片存放在1个机箱(chassis)内，共用机箱、电源、风扇、线缆等，从而保持作为PC服务器的基本功能的状态下实现省空间化、实现导入及管理的总成本的削减的服务器系统。另外，这样的定义也适用于本发明。
由于刀片服务器的各个服务器刀片具备作为PC服务器的基本性能，因此能够按每个服务器刀片，使不同的OS、应用进行动作。作为刀片服务器的功率管理系统，有例如在专利文献1、2中记载的现有技术。在专利文献1中，消耗功率管理用的特别的管理控制器(management controller)对机箱内的服务器刀片的总消耗功率进行管理，在专利文献2中，搭载在服务器刀片上的管理控制器切换CPU动作速度来对服务器刀片的消耗功率进行管理。
专利文献1：日本特开2005-202506号公报
专利文献2：日本特开2008-83841号公报
发明公开
发明要解决的技术问题
在刀片服务器中，对处理器性能的期望正在提高，出现了对最新处理器的探用进行检讨的动向。但是，若要高密度地安装采用了以高频率动作的处理器的服务器刀片，则会产生消耗功率的问题。高频率的处理器的消耗功率当然较大，若安装数增大，则会导致能够进行设置的场所受限。因此，需要对服务器刀片的消耗功率设定上限值、将最大平均功率控制在该上限值以下的系统。此外，该功率控制系统中，当超过设定的上限值时，要求尽可能迅速地将最大平均功率控制在上限值以下。该对消耗功率控制的要求，在搭载高性能的处理器的PC服务器等其他计算机中也同样。
发明内容
本发明提供一种功率管理方法，将计算机的消耗功率没有由系统控制引起的迟延时间地管理为设定的消耗功率上限值以下。
解决技术问题所采用的手段
本发明的计算机，其特征在于，具备：处理器，具有以第一频率进行动作的通常模式和以比第一频率低的第二频率进行动作的省功率模式；省功率控制部；以及功率传感器部，对消耗功率进行测量；功率传感器部对由省功率控制部设定的消耗功率上限值与测量的消耗功率进行比较，在测量的消耗功率超过了消耗功率上限值时，向处理器输出中断信号，处理器在被输入了中断信号时，从通常模式切换为省功率模式。
此外，本发明的计算机的功率管理方法，以计算机为对象，该计算机具备：处理器，具有以第一频率进行动作的通常模式和以比第一频率低的第二频率进行动作的省功率模式；省功率控制部；以及功率传感器部，对消耗功率进行测量；该计算机的功率管理方法具有以下步骤：设定计算机的消耗功率上限值的步骤；对由功率传感器部测量的消耗功率与上述消耗功率上限值进行比较、在测量的消耗功率超过了消耗功率上限值时从功率传感器部向处理器输出中断信号的步骤；以及处理器接受中断信号并从通常模式切换为省功率模式的步骤。
根据本发明，不通过系统控制就能够对处理器的频率进行控制。
发明效果
根据本发明，能够实现没有由系统控制引起的迟延时间的、功率上限值控制性能优良的计算机的动态功率管理。
附图说明
图1是表示刀片服务器的整体结构的概略图。
图2是说明本发明的功率管理系统的第一实施例的系统构成图。
图3是说明本发明的功率管理系统的动作的概略的流程图。
图4是表示第一实施例的管理控制器的动作的流程图。
图5是表示使处理器频率降低的信号的时序的图。
图6是表示本发明的功率管理系统的第二实施例的系统构成图。
图7是表示第二实施例的管理控制器的动作的流程图。
符号说明
100机箱
101服务器刀片
102服务处理器
103电源盒
104冷却风扇
105机箱内管理总线
200功率传感器部
201省功率控制部
202功率测量用电阻
203功率测量用控制器
204管理控制器
205处理器
206电源供给用布线
207电流上限值超越指示信号
208处理器频率降低指示信号
209处理器频率降低维持用信号
210服务器内管理总线
400南桥
401处理器状态控制用管理总线
402处理器状态控制用总线
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。下文中，主要说明在刀片服务器中搭载的各服务器刀片的功率管理。但是，本发明不限于刀片服务器，而是也能够适用于单独动作的PC服务器等其他计算机的功率管理。
图1是表示刀片服务器的整体结构的概略图。刀片服务器中，在1个机箱100内装填多个服务器刀片101，经由在服务器刀片101的背面上连接的背板而与1个服务处理器102连接。在机箱后方配置有多个电源盒103及冷却用风扇104。服务处理器102经由背板而检测机箱内的温度，并控制冷却用风扇104的转速。电源盒103对服务器刀片101、服务处理器102及冷却用风扇104等进行电源供给。此外，服务处理器102能够经由机箱内管理总线105访问各服务器刀片101。
图2是表示本发明的功率管理系统的第一实施例的系统构成图。服务器刀片101中内置有功率传感器部200、省功率控制部201及处理器205。另外，虽未图示，但电源供给用布线206与服务器刀片101内的各设备相连。此处所说的设备是指处理器205、功率测量用控制器203、管理控制器204等。作为处理器205的动作模式，有以高频率动作的通常模式、以及以比其低的频率动作的省功率模式。
功率传感器部200由功率测量用电阻202和功率测量用控制器203构成，省功率控制部201由管理控制器204构成。服务处理器102能够经由机箱内管理总线105访问管理控制器204。管理控制器204经由刀片内管理总线210进行对功率测量用控制器203的电流上限值的设定、和来自功率测量用控制器203的电流上限值超越指示信号207的输出的解除。此外，管理控制器204还具有输出处理器频率降低维持用信号209的功能、以及对电流上限值超越指示信号207进行监视的功能。处理器频率降低维持用信号209从处理器205来看是与来自功率测量用控制器203的电流上限值超越指示信号207同等的信号。
功率测量用控制器203同时测量功率测量用电阻202的输入侧电压值与流过的电流值，在检测到该电流值超过设定的电流上限值的情况下，输出电流上限值超越指示信号207。若从管理控制器204向功率测量用控制器203输入解除信号，则电流上限值超越指示信号207被解除。
本实施例中，电流上限值超越指示信号207是仅由高(High)、低(Low)来决定的电平信号，功率控制用控制器203若检测到超过了设定的电流上限值则输出低(Low)。电流上限值超越指示信号207作为处理器频率降低指示信号(中断信号)208而被输入到处理器205，并同时还被输入到管理控制器204。处理器频率降低指示信号208例如能够设为处理器过温(processor hot)信号。处理器205具有若输入频率降低指示信号208则从以高频率动作的通常模式向称为P状态(P state)的降低了动作频率的省功率模式转移的功能。例如，在本实施例的功率管理系统中，频率降低指示信号208是低有效(Low Active)的信号，若频率降低指示信号208以Low输入，则处理器205向P状态转移，以比通常动作时低的指定的频率进行动作。
图3是说明本发明的功率管理系统的动作的概略的流程图。若用户对应于使用环境而从服务处理器102的管理程序上指示服务器的消耗功率上限值(S11)，则服务处理器102经由机箱内管理总线105向服务器刀片内的管理控制器204指示消耗功率上限值。管理控制器204将根据消耗功率上限值而算出的电流上限值设定到功率测量用控制器203。功率测量用控制器203对电流上限值与流过功率测量用电阻202的电流值进行比较(S12)，在测量的电流值超过上限值的情况下，通过降低处理器205的动作频率，从通常模式向省功率模式转移，使消耗功率降低(S13)。
图4是表示管理控制器的动作的细节的流程图。
若用户从服务处理器102向管理控制器204指定服务器刀片的消耗功率上限值(S21)，则管理控制器204根据设定的消耗功率上限值来计算电流上限值(S22)。具体而言，用消耗功率上限值除以输入电压值，将具有读取误差的值用作电流上限值。管理控制器204经由服务器内管理总线210向功率测量用控制器203设定电流上限值(S23)。首先，处理器205以动作频率高的通常模式进行动作。功率测量用控制器203对流过功率测量用电阻202的电流值与设定的电流上限值进行比较，若检测到测量的电流值超过设定的上限值，则向处理器205和管理控制器204输出电流上限值超越指示信号207(S24)。另外，功率测量用控制器203在输出电流上限值超越指示信号207的期间，也对功率测量用电阻202的输入侧电压值和流过的电流值进行测量。
朝向处理器205的电流上限值超越指示信号207成为向处理器的作为中断信号的处理器频率降低指示信号208。若作为中断信号而输入处理器频率降低指示信号208，则处理器205向作为省功率模式的P状态转移，降低频率来进行动作。另一方面，若向管理控制器204输入电流上限值超越指示信号207，则管理控制器204立即输出处理器频率降低维持用信号209(S25)。处理器频率降低维持用信号209对于处理器来说是与电流上限值超越指示信号207等价的信号，通过输出处理器频率降低维持用信号209，即使电流上限值超越指示信号207被解除，处理器频率降低指示信号208也维持低状态，处理器205在P状态下降低频率而以省功率模式进行动作。
管理控制器204在输出处理器频率降低维持用信号209之后，经过一定时间后经由服务器内管理总线210，解除由功率测量用控制器203输出的电流上限值超越指示信号207(S26)。若电流上限值超越指示信号207的输出被解除，则功率测量用控制器203对测量中的电流值是否超过上限值进行比较，若超过上限值，则再次输出电流上限值超越指示信号207。管理控制器204在解除电流上限值超越指示信号207之后，通过确认电流上限值超越指示信号207是否再次被输入，来确认电流值是否已降低到电流上限值以下(S27)。
首先，说明没有向管理控制器204输入电流上限值超越指示信号207的情况，管理控制器204将处理器频率降低维持用信号209的输出解除(S28)。若处理器频率降低指示信号208的输出被解除，则处理器205返回到控制前的具有高动作频率的通常模式。另一方面，在步骤27的判断中，输入了电流上限值超越指示信号207的情况下，管理控制器发出警告(S29)，将电流上限值超越指示信号207的输出解除(S30)，之后将处理器频率降低维持用信号209解除(S28)，由此处理器205返回到控制前的高动作频率的通常模式。
然后，管理控制器204确认由服务处理器102设定的消耗功率上限值是否变更(S31)。在消耗功率上限值未变更的情况下，返回步骤24，管理控制器204转移到电流上限值超越指示信号207的监视。另一方面，消耗功率上限值已被变更的情况下，返回步骤21，服务处理器102再次向管理控制器204设定消耗功率上限值。通过反复该一系列的处理来进行功率管理。
图5是表示用于通过功率管理系统来降低处理器频率的各信号的时序的图。
在电流上限值超越指示信号输出定时300，若电流上限值超越指示信号207为低输出，则处理器频率降低指示信号208大致同时成为低输出。然后，若管理控制器204检测到电流上限值超越指示信号207的输出，则在处理器频率降低维持用信号输出定时301，输出处理器频率降低维持用信号209。处理器频率降低维持用信号209输出之后，在电流上限值超越指示信号解除定时302，管理控制器204解除电流上限值超越指示信号207。
然后，从处理器频率降低维持用信号输出定时301开始经过一定时间之后，管理控制器204对电流上限值超越指示信号207的输出进行监视，在确认没有低输出的情况下，在处理器频率降低维持用信号解除定时303，解除处理器频率降低维持用信号209，由此处理器频率降低指示信号208返回到高。
另一方面，管理控制器204在从处理器频率降低维持用信号输出定时301开始经过一定时间之后，在电流上限值超越指示信号再输出定时304，确认电流上限值超越指示信号207为低输出的情况下，在电流上限值超越指示信号再解除定时305，解除电流上限值超越指示信号207。然后，在处理器频率降低维持用信号解除定时303，解除处理器频率降低维持用信号209，由此处理器频率降低指示信号208返回到高。
图6是表示本发明的功率管理系统的第二实施例的系统构成图。第二实施例与第一实施例的不同点在于省功率控制部的构成。本实施例的省功率控制部201由管理控制器204和南桥400构成。若从管理控制器204经由处理器状态控制用管理总线401而存在功率控制请求，则南桥400利用处理器状态控制用总线402，使处理器205向称为T状态(T state)的降低了动作频率的动作状态(省功率模式)转移。以具体例来讲，管理控制器204经由处理器205与南桥400之间的PECI(平台环境式控制接口)，能够转移到使处理器205的动作频率降低到P状态的动作频率的12.5％的T状态，使处理器205的动作频率降低到通常模式的12.5％。
第二实施例中，与第一实施例同样地利用处理器频率降低指示信号208来进行处理器205的功率控制，在该控制中，当不能降低到电流上限值以下时，管理控制器204经由处理器状态控制用管理总线401向南桥400输出功率控制请求。这样，南桥400经由处理器状态控制用总线402使处理器205转移到T状态，使功率降低。
参照图7说明第二实施例中的管理控制器204的动作。图7所示的从步骤21到步骤31的控制流程与第一实施例相同，故省略详细说明，对步骤29之后的控制进行说明。
管理控制器204在发出警告后(S29)，经由处理器状态控制用管理总线401向南桥400输出功率控制请求。南桥400经由处理器状态控制用总线402使处理器205转移到T状态，使处理器205的动作频率降低(S32)。
如以上所述，刀片服务器的情况下，以经由背板检测机箱内的温度、控制风扇的转速等为目的的服务处理器102，经由管理控制器204向功率测量用控制器203设定电流上限值，从而当服务器刀片101的功率超过了消耗功率上限值时，能够通过从功率测量用控制器203输出的电流上限值超越指示信号207，来控制处理器205的动作频率。该控制的情况下，由于控制信号从功率控制用控制器203不经由管理控制器204而是直接输入到处理器205，因此没有由系统控制引起的迟延时间。
根据本发明，通过由服务处理器102设定搭载在机箱内的多个服务器刀片101的消耗功率上限值，能够没有由系统控制引起的迟延时间地将服务器刀片101的功率抑制在消耗功率上限值以下。由于没有由系统控制引起的迟延时间，因此能够缩短从超过电流上限值开始到抑制为电流上限值以下为止的时间，与以往的方式相比，在功率的上限值控制这一点上是优越的。
至此，对搭载于刀片服务器的服务器刀片的功率控制进行了说明。在作为功率控制对象的服务器不是刀片服务器而是独立的1个PC服务器的情况下，代替服务处理器而经由管理控制器204向省功率控制部201输入消耗功率上限值。输入的消费电流上限值被设定到功率测量用控制器203，通过与上述同样的处理来执行PC服务器的功率控制。

Claims (15)

1.一种计算机，其特征在于，具备：
处理器，具有以第一频率进行动作的通常模式、和以比上述第一频率低的第二频率进行动作的省功率模式；
省功率控制部；以及
功率传感器部，对消耗功率进行测量；
上述功率传感器部对由上述省功率控制部设定的消耗功率上限值和测量的消耗功率进行比较，在测量的消耗功率超过了上述消耗功率上限值时，向上述处理器输出中断信号；
上述处理器在被输入了上述中断信号时，从上述通常模式切换为上述省功率模式。
2.如权利要求1所述的计算机，其特征在于，
具有从上述功率传感器部向上述省功率控制部提供上述中断信号的总线，上述省功率控制部在被输入了上述中断信号时，向上述处理器输出与上述中断信号等价的信号，对上述功率传感器部进行解除上述中断信号的指示。
3.如权利要求1或2所述的计算机，其特征在于，
上述中断信号是处理器过温信号。
4.如权利要求1～3中任一项所述的计算机，其特征在于，
该计算机是搭载于刀片服务器的服务器刀片。
5.如权利要求1～4中任一项所述的计算机，其特征在于，
上述功率传感器部具有功率测量用电阻。
6.如权利要求1～5中任一项所述的计算机，其特征在于，
即使上述处理器根据向上述处理器的中断信号而切换为上述省功率模式也未能将上述计算机的消耗功率抑制到上述消耗功率上限值以下时，上述省功率控制部经由上述处理器的平台环境式控制接口来降低上述处理器的频率。
7.一种计算机系统，在1个机箱内具备电源、多个计算机以及冷却用风扇，其特征在于，
上述计算机具备：
处理器，具有以第一频率进行动作的通常模式、和以比上述第一频率低的第二频率进行动作的省功率模式；
省功率控制部；以及
功率传感器部，对消耗功率进行测量；
上述功率传感器部对由上述省功率控制部设定的消耗功率上限值和测量的消耗功率进行比较，在测量的消耗功率超过了上述消耗功率上限值时，向上述处理器输出中断信号；
上述处理器在被输入了上述中断信号时，从上述通常模式切换为上述省功率模式。
8.如权利要求7所述的计算机系统，其特征在于，
具有对上述冷却风扇进行控制的服务处理器，对各计算机的上述消耗功率上限值的设定由上述服务处理器经由各计算机的上述省功率控制部而对上述功率传感器部进行。
9.如权利要求7或8所述的计算机系统，其特征在于，
具有从上述功率传感器部向上述省功率控制部提供上述中断信号的总线，上述省功率控制部在被输入了上述中断信号时，向上述处理器输出与上述中断信号等价的信号，对上述功率传感器部进行解除上述中断信号的指示。
10.如权利要求7～9的任一项所述的计算机系统，其特征在于，
上述中断信号是处理器过温信号。
11.如权利要求7～10的任一项所述的计算机系统，其特征在于，
根据向上述处理器的中断信号将上述处理器设为上述省功率模式也未能将上述计算机的消耗功率抑制到上述消耗功率上限值以下时，上述省功率控制部经由上述处理器的平台环境式控制接口来降低上述处理器的频率。
12.一种计算机的功率管理方法，该计算机具备：处理器，具有以第一频率进行动作的通常模式、和以比上述第一频率低的第二频率进行动作的省功率模式；省功率控制部；以及功率传感器部，对消耗功率进行测量；该计算机的功率管理方法的特征在于，包括：
设定计算机的消耗功率上限值的步骤；
对由上述功率传感器部测量的消耗功率与上述消耗功率上限值进行比较，在测量的消耗功率超过了上述消耗功率上限值时，从上述功率传感器部向上述处理器输出中断信号的步骤；以及
上述处理器接收上述中断信号并从上述通常模式切换为上述省功率模式的步骤。
13.如权利要求12所述的计算机的功率管理方法，其特征在于，
上述处理器根据上述中断信号而切换为上述省功率模式也未能将消耗功率抑制到上述消耗功率上限值以下时，上述省功率控制部经由上述处理器的平台环境式控制接口来降低上述处理器的频率。
14.如权利要求12或13所述的计算机的功率管理方法，其特征在于，包括：
输出上述中断信号后，从上述省功率控制部向上述处理器输出与上述中断信号同等的信号的步骤；以及
然后，上述省功率控制部向上述功率传感器部输出将上述中断信号解除的信号的步骤。
15.如权利要求12～14的任一项所述的计算机的功率管理方法，其特征在于，
上述计算机是搭载于刀片服务器的多个服务器刀片之一，上述消耗功率上限值的设定由服务处理器进行。
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