CN102804100B

CN102804100B - 功率封顶反馈归一化

Info

Publication number: CN102804100B
Application number: CN201080065682.4A
Authority: CN
Inventors: A.L.古伦; Z.王
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2030-03-24
Also published as: US9134783B2; DE112010003170B4; CN102804100A; US9811141B2; US20150331470A1; WO2011119152A1; US20120124403A1; EP2550575A1; EP2550575A4; DE112010003170T5

Abstract

提供一种功率封顶系统（10）和方法（200）。在一个实施例中，功率封顶系统（10）包括功率控制器（16），其被配置成计算预定最大期望功率和与服务器（12）的实际功率消耗相关联的功率反馈信号之间的误差，以及提供功率封顶信号，其基于预定增益常数和误差来基本上限制所述服务器（12）的功率消耗。所述系统还包括管理界面（18），其被配置成基于功率反馈信号生成归一化因子。所述归一化因子可以被实现以归一化误差。

Description

功率封顶反馈归一化

背景技术

功率封顶是这样的处理：其中功率封顶信号被提供给服务器以通过对一个或多个处理器和/或存储部件进行节流来基本上限制服务器的功率消耗。足够快以保护断路器的功率封顶可能需要利用闭环反馈控制的快速作用的功率封顶控制器。然而，调节闭环反馈控制的增益可能是复杂的。作为示例，过低的增益可能导致控制器的响应过慢，而过高的增益可能导致不可解决的功率封顶的振荡。

附图说明

图1图示了功率封顶系统的示例实施例。

图2图示了功率封顶系统的另一个示例实施例。

图3图示了功率封顶系统中的数据转换系统的示例实施例。

图4图示了功率封顶系统的再一个示例实施例。

图5图示了用于归一化与服务器相关联的功率封顶系统中的误差的方法的示例实施例。

具体实施方式

图1图示了功率封顶系统10的示例。可以实现功率封顶系统10以基本上限制与包括一个或多个处理器14的服务器12相关联的功率消耗。作为示例，服务器12还可以同样地包括一个或多个存储设备（未示出），诸如一个或多个双列直插式存储模块（DIMM）。

功率封顶系统10包括功率控制器16和管理界面18。功率控制器16可以实现控制环以生成功率封顶信号POW_CAP，其被提供给服务器12以基本上限制服务器12的功率消耗。特别地，功率控制器16可以设定功率封顶信号POW_CAP的控制百分比，其可以诸如通过降低电力电压和/或减慢处理器时钟信号将服务器12中的处理器14设定成低处理状态。作为示例，功率封顶信号POW_CAP可以是PROCHOT#信号，而功率封顶控制百分比可以是与功率封顶信号POW_CAP相关联的占空比。作为另一示例，功率封顶信号POW_CAP可以发起一序列，其写至处理器14内部的特定控制寄存器，其诸如通过降低电力电压和/或速度来降低处理器14的功率消耗。

为了生成功率封顶信号POW_CAP，功率控制器16经由由功率计20生成的功率反馈信号POW_FB监视服务器12的实际功率消耗。功率控制器16包括误差计算器22，其被配置成计算功率反馈信号POW_FB和由信号CAP指定的预定最大期望功率之间的误差量。作为示例，信号CAP可以定义用户指定的与服务器12相关联的最大期望操作功率。由误差计算器22计算的误差可以被乘以被提供给功率控制器16的预定增益常数K，并且该结果可以被求积分和调制以设定功率封顶信号POW_CAP的控制百分比。作为示例，所述调制可以是用以设定功率封顶信号POW_CAP的占空比的脉宽调制。

管理界面18可以是嵌入式服务器界面，诸如集成无人职守（iLO）管理界面。管理界面18包括归一化计算器24，其被配置成提供归一化因子N给功率控制器16以归一化由误差计算器22计算的误差。作为示例，可以生成预定增益常数K以用于多个不同服务器（包括服务器12），所有的多个不同服务器具有不同的功能，并且因此具有各功率消耗需求。因此，由误差计算器22计算的误差可以被归一化以适应服务器12的特定功率消耗需求，从而使得预定增益常数K可以保持为所有服务器的集合所共有。

管理界面18可以被配置成发起校准程序，其经由信号CAL（诸如在服务器12的制造之后和/或在服务器12启动时）发信号给功率控制器16和服务器12。在校准程序期间，管理界面18可以命令服务器12运行处理紧张程序（processingintenseprogram），从而使得独立于所述功率封顶信号POW_CAP而使服务器12的功率消耗基本上最大化。作为示例，处理紧张程序可以包括一系列假浮点（dummyfloating-point）计算和/或其他基本上最大化服务器12的处理能力的处理操作。管理界面18然后可以调节第一值和第二值之间的功率封顶信号POW_CAP的控制百分比。作为示例，第一值可以为近似0%（即，全功率）而第二值可以是近似100%（即，全功率封顶）。管理界面18可以因此测量在功率封顶信号POW_CAP的分别的控制百分比值中的每个处的服务器12的实际功率消耗，并且计算差值以生成归一化因子N。因此，功率控制器16可以基于由误差计算器22计算的误差和与归一化因子N和预定的增益常数K相关联的因子来设定功率封顶信号POW_CAP的控制百分比。

应当理解的是，功率封顶系统10不旨在局限于图1的示例。作为示例，与功率控制器16和/或管理界面18相关联的特征可以被实现为软件或硬件和软件的组合。此外，功率控制器16和管理界面18中的至少一个可以被配置在集成电路（IC）中或在集成电路（IC）的一部分中。作为另一示例，预定增益常数K可以被提供给管理界面18而不是功率控制器16。作为示例，功率控制器16可以被配置为具有基本上有限的处理能力，诸如以阻止某些算术运算（例如，除法）。因此，管理界面18可以被配置成提供归一化因子N作为因子，其还包括预定的增益常数K，如下文的图3的示例中更详细地描述的那样。因此，可以以各种方式配置功率封顶系统10。

图2图示了功率封顶系统50的另一个示例实施例。作为示例，功率封顶系统50可以表示图1的示例中的功率封顶系统10的一部分。功率封顶系统50包括功率控制器52和管理界面54。

类似于如上文中图1的示例中所描述的那样，功率控制器52实现控制环以生成功率封顶信号POW_CAP，其被提供给服务器（为示出）以基本上限制服务器的功率消耗。功率控制器52包括求和部件56，其被配置成从对应于服务器的实际功率消耗的功率反馈信号POW_FB中减去信号CAP。作为示例，信号CAP可以定义用户指定的与服务器相关联的最大期望操作功率。求和部件56因此输出对应于与功率反馈信号POW_FB相关联的误差的误差因子ERR，以及因此相对于信号CAP的服务器的实际功率消耗。

误差因子ERR被提供给运算单元58，该运算单元58被配置成将由误差因子ERR表示的误差乘以与预定增益常数K和归一化因子N相关联的因子。特别地，运算单元58被配置成将误差因子ERR乘以预定增益常数K并且将结果除以归一化因子N。作为示例，预定增益常数K可以是针对多个服务器计算的增益常数，从而使得预定增益常数K可以是多个服务器中的每个所共有的。归一化因子N可以由管理界面54生成，如在下文中更详细地描述的那样。因此，通过将误差因子ERR和预定增益常数K的乘积除以归一化因子N，误差因子ERR被归一化从而以特定于服务器的方式实现功率封顶。经归一化的误差从运算部件58作为经归一化的误差因子N_ERR而被输出。

经归一化的误差因子N_ERR被提供给积分器60，其被配置成针对误差的先前值对经归一化的误差进行积分。经积分的误差INT被从积分器60输出到脉宽调制器62，其被配置成基于经积分的误差INT设定功率封顶信号POW_CAP的占空比。特别地，脉宽调制器62对功率封顶信号POW_CAP进行脉宽调制以设定脉宽，所述脉宽与服务器的功率消耗成反比。

例如，管理界面54可以被配置为嵌入式服务器界面。管理界面54包括校准控制器64，其提供校准信号CAL以发起校准程序。作为示例，图2的示例中的校准信号CAL可以对应于一个或多个信号和/或软件代码序列，其被激活以发起校准程序。校准信号CAL可以被提供给服务器以发起处理紧张程序，从而使得独立于所述功率封顶信号POW_CAP而使服务器的功率消耗基本上最大化。作为示例，处理紧张程序可以包括一系列假浮点计算和/或其他基本上最大化服务器的处理能力的处理操作。处理紧张程序可以被存储在服务器上，从而使得校准信号CAL发起处理紧张程序的执行，或其可以被存储在管理界面54上，从而使得其可以经由校准信号CAL而被下载到服务器。

校准信号CAL还可以被提供给脉宽调制器62以在校准程序期间调节功率封顶信号POW_CAP的占空比。作为示例，在发起处理紧张程序之前或之后，校准信号CAL可以命令脉宽调制器62以使功率封顶信号POW_CAP的占空比在近似0%（即，完全关）和近似100%（即，完全开）之间改变。管理界面54还包括功率监视器66，其被配置成监视功率反馈信号POW_FB的幅度，并且因此监视服务器的实际功率消耗。功率监视器66因此可以保存对应于当功率封顶信号POW_CAP具有0%的占空比时，由0%封顶部件68指示的功率反馈信号POW_FB的值，以及当功率封顶信号POW_CAP具有100%的占空比时，由100%封顶部件70指示的功率反馈信号POW_FB的值。作为示例，校准控制器64可以提供存储信号STORE以命令功率监视器66在适当时间存储所述值。例如，在功率封顶信号POW_CAP的占空比被分别设定成0%和100%之后，基于由存储信号STORE提供的存储命令，功率反馈信号POW_FB的值的存储可以被延迟预定量的时间。

管理界面54还包括求和部件72，其被配置成从在功率封顶信号POW_CAP的0%的占空比下的功率反馈信号POW_FB的值减去在功率封顶信号POW_CAP的100%的占空比下的功率反馈信号POW_FB的值。结果是对应于服务器的最小功率消耗和最大功率消耗之间的差值的归一化因子N。因此，该归一化因子N被实现以归一化在功率控制器52中计算的误差，从而使得预定增益常数K可以是多个服务器（诸如多个被一起制造/测试/验证的服务器）所共有的。作为结果，单独的服务器中的每个服务器不必被单独地调整以计算各单独的增益常数。

应当理解的是，功率封顶系统50不旨在局限于图2的示例。作为示例，与功率控制器52和/或管理界面54相关联的特征可以被实现为软件或硬件和软件的组合。此外，功率控制器52和管理界面54中的至少一个可以被配置在集成电路（IC）中或在集成电路（IC）的一部分中。作为再一个示例，归一化因子N的计算可以实时地发生而不是在校准程序期间发生。例如，功率监视器66可以监视在功率封顶信号POW_CAP的占空比的各个值处的功率反馈信号POW_FB以更新归一化因子N。此外，应当理解的是，在生成归一化因子N的过程中，管理界面54不限于将功率封顶信号POW_CAP的占空比设定成100%和0%，而是可以代替地使用其他值以外推归一化因子N。

同样地，虽然图2的示例说明了预定增益常数K被提供给功率控制器52，应当理解的是，管理界面54可以被配置成向功率控制器52提供预定增益常数K，或可以被配置成提供归一化因子N作为还包括预定增益常数K的因子，如下文在图3的示例中更详细地描述的那样。作为再一个示例，应当理解的是，存在可以生成功率封顶信号POW_CAP的各种不同的方式，从而使得功率封顶信号POW_CAP不限于被积分和/或被脉宽调制，如图2的示例中说明的那样，而是可以由通用比例/积分/导数（PID）控制器来生成。例如，功率封顶信号POW_CAP的控制百分比可以是代替占空比的功率封顶信号POW_CAP的模拟幅度的范围。此外，应当理解的是，在图2的示例中存在可以对误差进行归一化的各种方式。例如，归一化因子可以被用算术方法应用到除了预定增益常数K和/或误差因子ERR之外的数据因子，诸如功率反馈信号POW_FB或功率封顶信号POW_CAP。因此，可以以各种方式配置功率封顶系统50。

图3图示了功率封顶系统中的数据转换系统100的示例实施例。作为示例，可以在图1的示例中的功率封顶系统10中或图2的示例中的功率封顶系统50中实现数据转换系统100。因此，在图3的以下描述中将对图1和2的示例进行参考。

数据转换系统100包括功率控制器102和管理界面104。作为示例，功率控制器102和管理界面104可以对应于图2的示例中的功率控制器52以及管理界面54。然而，应该理解的是，在图3的示例中，简单化地说明了功率控制器102和管理界面104。同样地，在图3的示例中仅说明了每个设备的一部分。在图3的示例中，功率控制器102和管理界面104可以被配置为诸如针对某些数学运算(例如,乘法/除法)的不同的位处理器。同样地，针对在该两个设备之间执行的算术计算（诸如误差因子ERR和归一化因子N的计算），数据转换可能是必要的。例如，功率控制器102可以被配置为8位处理器（其不能够执行除法），而管理界面104可以被配置为32位处理器。

功率控制器102包括数据转换器106，其将误差因子ERR转换成经转换的误差因子ERR_CONV。作为示例，数据转换器106将误差因子ERR舍位成具有较少位数的二进制浮点数。特别地，误差因子ERR可以被生成为无符号整数（例如，18位），其可以具有负值。数据转换器106可以因此将误差因子ERR转换成ε×2ⁱ形式,其中ε可以是较少位（例如，7位）的整数有效位数，而2ⁱ项指示针对误差因子ERR的位范围的经转换的误差因子ERR_CONV的幅度。因此，将误差因子ERR舍位成7位在随后的计算中仅引入近似1/128（0.8%）或更少的误差。

类似地，管理界面104包括数据转换器108，其将归一化因子N转换成经转换的归一化因子N_CONV。作为示例，数据转换器108将归一化因子N舍位成具有较少位数的二进制浮点数。特别地，归一化因子N可以被生成为无符号整数（例如，14位）。数据转换器108可以因此将归一化因子N转换成n×2^j形式,其中n可以是较少位（例如，9位）的整数有效位数，而2^j项指示针对归一化因子N的位范围的经转换的归一化因子N_CONV的幅度。

管理界面104包括增益乘数（gainmultiplier）计算器110，其被配置成将经转换的归一化因子N_CONV与预定增益常数K相乘。作为示例，功率控制器106可以被配置成相对于管理界面104具有较少处理能力的处理器。因此，功率控制器102可能不能够执行除法。因此，可以在管理界面104中特别地由增益乘数计算器110执行用归一化因子N（即，经转换的归一化因子N_CONV）除误差和预定增益因子K。因此，增益乘数计算器110生成增益因子M，其包括预定增益因子K的分量。特别地，增益乘数计算器110可以将预定增益因子K转换成因子k×2^-4,并且可以计算因子m=(k×2¹¹)/n。因此，增益因子M可以等于(K×2¹⁰)/N或m×2^-j-5。同样地，增益因子M可以通过乘法器112乘以经转换的误差因子ERR_CONV以生成功率控制器102中的经归一化的误差N_ERR。因此，经归一化的误差N_ERR可以等于m×2^-j-5。

应当理解的是，数据转换系统100不旨在局限于图3的示例。作为示例，根据服务器和/或功率控制器102和管理界面104中的一个或两者的复杂性，数据转换器106或数据转换器108可以被省略。特别地，图3的示例说明了尽管功率控制器102和管理界面104被配置为不同的位处理器，仍可以计算经归一化的误差N_ERR。因此，根据服务器、功率控制器102和/或管理界面104的处理能力的相似性，可以省略数据转换器106和108中的一个或两者。因此，可以以各种方式配置数据转换系统。

图4图示了功率封顶系统150的再一个示例实施例。功率封顶系统150可以被实现为基本上限制与多个服务器152相关联的功率消耗，所述多个服务器152在图4的示例中被说明为服务器1到服务器X，其中X是大于1的整数，每个包括一个或多个处理器和/或存储设备（未示出）。作为示例，服务器152中的每个可以提供分别的且不同的处理能力和资源，并且因此可以每个消耗分别的且不同的功率范围。

功率封顶系统150包括相应的多个功率封顶子系统154，其给多个服务器152中的每个提供功率封顶能力。功率封顶子系统154中的每个可以被配置为基本上类似于图1和2的示例中的功率封顶系统10和50。特别地，功率封顶子系统154中的每个包括功率控制器156和管理界面158。功率控制器156可以实现控制环以生成功率封顶信号POW_CAP₁到POW_CAP_X，其被提供给服务器152中的相应的一个服务器以基本上限制服务器152的功率消耗。功率封顶信号POW_CAP₁到POW_CAP_X可以具有控制百分比，其被基于相对于预定最大期望功率和预定增益因子K的与服务器152中的相应的一个服务器相关联的功率反馈的误差而设定。管理界面158被配置成生成归一化因子N₁到N_X，其诸如在校准程序期间被提供给功率控制器156以归一化误差，类似于如上面在图1和2的示例中描述的那样。

因为功率封顶子系统154中的每个的管理界面158生成归一化因子N₁到N_X，预定增益因子K可以作为单值被提供给所有的功率封顶子系统154。因此，在图3的示例中，并不针对服务器152中的每个分别地计算预定增益因子K。换句话说，服务器152诸如在制造或制作时不被单独地调整以确定特定功率封顶需要，而是可以替代地被单独地校准以针对特定功率封顶需求归一化误差因子N₁到N_X。

应当理解的是，功率封顶系统150不旨在局限于图4的示例。作为示例，基于与服务器152、功率控制器156和/或管理界面158相关联的处理相异度，功率封顶子系统154中的一个或多个可以包括数据转换特征，诸如类似于在图3的示例中的数据转换系统100。作为另一示例，预定增益因子K不限于用于功率封顶子系统154中的每个的单值，而是可以包括两个或更多个用于提供用于功率封顶的增益量的值。因此，可以以各种方式配置功率封顶系统150。

考虑到上面描述的前述结构和功能特征，参考图5将更好地理解根据本发明的各种实施例的方法。虽然为了解释的简单起见，图5的方法被示出及描述为连续地执行，但是应当了解和理解的是，本发明不受图示的顺序限制，因为根据本发明，某些实施例可以以与本文所示出和描述的那个不同的顺序和/或与其他实施例同时地发生。此外，可能不是所有图示的特征均被需要以实现根据本发明的实施例的方法。

图5图示了用于归一化与服务器相关联的功率封顶系统中的误差的方法200的示例。在202处，发起校准程序。在204处，调节与被提供给服务器以基本上限制该服务器的功率消耗的功率封顶信号相关联的控制百分比。在206处，基于当控制百分比被设定在第一值时和当控制百分比被设定在第二值时的服务器的实际功率消耗之间的差值生成归一化因子。在208处，基于归一化因子来归一化服务器的预定最大期望功率和实际功率消耗之间的误差。在210处，在功率封顶系统的正常操作期间，基于经归一化的误差设定功率封顶信号的控制百分比。

上面已经描述的是本发明的示例。当然，出于描述本发明的目的，不可能描述部件或方法的每一种可能的组合，但是本领域的普通技术人员将认识到本发明的许多进一步的组合和排列是可能的。因此，本发明旨在包含落入包括所附权利要求的本申请的范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims

1.一种功率封顶系统(10)，包括：

功率控制器（16），其被配置为计算在预定最大期望功率和与服务器（12）的实际功率消耗相关联的功率反馈信号之间的误差，并且被配置为基于预定增益常数和所述误差提供功率封顶信号，该功率封顶信号基本上限制所述服务器（12）的功率消耗；以及

管理界面（18），其被配置为指示所述服务器运行处理紧张程序并且基于在所述处理紧张程序的运行期间设定的功率反馈信号的幅度生成归一化因子，所述归一化因子被实现以归一化所述误差。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管理界面（18）被进一步配置为发起校准程序，并且在校准程序期间调节与所述功率封顶信号相关联的控制百分比以计算被设定在第一值处和被设定在第二值处的控制百分比之间的所述功率反馈信号方面的差值，基于所述差值生成所述归一化因子。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述管理界面（18）被进一步配置为在所述校准过程期间，指示所述服务器（12）运行处理紧张程序以独立于所述功率封顶信号的所述控制百分比将所述功率反馈信号的幅度设定成基本上最大值。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述功率控制器（16）和所述管理界面（18）被配置为不同的位处理器；并且其中所述功率控制器（16）和所述管理界面（18）中的至少一个包括数据转换器（106,108），该数据转换器（106,108）被配置为分别将所述误差和所述归一化因子中的至少一个转换成具有预定位数的数字信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述功率封顶系统（10）是多个功率封顶系统（154）中的一个，所述多个功率封顶系统（154）中的每个包括功率控制器（156）和管理界面（158），该管理界面（158）管理与相应的多个单独的服务器（152）相关联的功率，所述预定增益常数被提供给所述多个功率封顶系统（154）中的每个。

6.一种集成电路（IC），其包括权利要求1的所述功率封顶系统（10）中的所述功率控制器（16）以及所述管理界面（18）中的至少一个。

7.一种用于归一化与服务器（12）相关联的功率封顶系统（10）中的误差的方法（200），所述方法包括：

发起校准程序；

调节与被提供给服务器（12）以基本上限制该服务器（12）的功率消耗的功率封顶信号相关联的控制百分比；

基于当控制百分比被设定在第一值时和当控制百分比被设定在第二值时的服务器（12）的实际功率消耗之间的差值生成归一化因子；

基于归一化因子来归一化服务器（12）的预定最大期望功率和实际功率消耗之间的误差；以及

在功率封顶系统（10）的正常操作期间，基于经归一化的误差设定功率封顶信号的控制百分比。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，生成所述归一化因子包括：基于当所述控制百分比被设定在近似100%时和当所述控制百分比被设定在近似0%时的所述服务器（12）的所述实际功率消耗之间的差值来生成所述归一化因子。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：指示所述服务器（12）运行处理紧张程序以独立于所述功率封顶信号来使所述服务器（12）的功率消耗基本上最大化。

10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

分别将所述误差和所述归一化因子中的至少一个转换成具有预定位数的数字信号；以及

将所述误差除以所述预定位数下的所述归一化因子以归一化所述误差。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，生成归一化因子包括生成与多个服务器（152）中的每个相关联的多个归一化因子，所述多个归一化因子中的每个被配置为归一化相对于所述多个服务器（152）中的每个所共有的预定增益常数的、与多个功率反馈信号中的相应的一个相关联的误差。

12.一种功率封顶系统(150)，包括：

多个功率控制器（156），其中的每一个被配置为计算预定最大期望功率和与每个包括至少一个处理器（14）的相应的多个服务器（152）中的一个相关联的功率反馈信号之间的误差；所述多个功率控制器（156）中的每个被进一步配置为基于所述误差和与所有多个服务器（152）相关联的预定增益常数来提供功率封顶信号给所述多个服务器（152）中的所述相应的一个服务器；所述功率封顶信号被配置为基本上限制所述多个服务器（152）中的所述相应的一个服务器的功率消耗；以及

多个管理界面（158），其中的每一个被配置为生成归一化因子，所述归一化因子被配置为基于所述功率反馈信号来归一化与所述多个服务器（152）中的相应的一个服务器相关联的所述误差。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个管理界面（158）被配置为在所述相应的多个服务器（152）的实时操作期间周期性地、以及在校准程序之一期间生成所述归一化因子。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多个管理界面（158）中的每个被进一步配置为在所述校准程序期间调节与所述相应的功率封顶信号相关联的控制百分比，以及计算被设定在第一值处和被设定在第二值处的控制百分比之间的所述相应的功率反馈信号方面的差值，基于所述差值生成所述归一化因子。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多个管理界面（158）中的每个被进一步配置为在所述校准过程期间指示所述多个服务器（152）中的所述相应的一个服务器运行处理紧张程序，以独立于所述相应的功率封顶信号将所述相应的功率反馈信号的幅度设定成基本上最大值。