CN103064504A - 一种服务器主板节能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种服务器主板节能方法，其具体节能过程为：将时钟总线信号分组整合；根据时钟的频率差异进行分组整合，并将分组后的所有必需时钟信号集中于高速可编程逻辑控制器上；在可编程逻辑控制器中，对整合接入的时钟总线物理信号按频率大小进行分组，同时赋予各分组一个控制寄存器；将功耗数据传至可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器获取实时负载功耗；根据实时负载功耗，调整控制寄存器变量，即频率控制因子；根据频率切换控制，有效掌控系统功耗。该一种服务器主板节能方法和现有技术相比，实时自动调配计算资源功耗，保证了服务器功耗控制的实时性、可靠性、稳定性，实现服务器主板节能。

Description

一种服务器主板节能方法
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，具体的说是一种基于变频驱动技术的服务器主板节能方法。
背景技术
当今的服务器系统，所有的硬件逻辑电路均是以固定的频率驱动运行，以此CPU内部的程序取指、译指流水线一直按照固定的频率不断的运行；但是一个计算任务量往往需要多个服务器节点协同完成计算任务，多个服务器节点之间计算负载并不完全均衡和同步，高速运算完成后，服务器往往进入一个“空闲”的运算状态，此时没有进行有效的运算工作，只是维持服务器既有的工作机制，按照恒定的频率步调驱动主板各个逻辑的运行。服务器需要长期不间断的运行稳定，随着对服务器随机处理能力要求不断增加，为了保证服务器节点系统数据计算能力的裕量，目前的服务器已具备高性能的计算能力，但实际使用中，服务器并不是时刻均处于满载的情况，空载闲置的时间也占有相当大的比例，对于这种“空闲”的运算状态，其功耗没有对应降低，大量的电能消耗在了无效的空载状态中。在服务器主板的使用过程中，需要稳定有效的实时功耗控制方法来对系统进行灵活的功耗调节，尤其是多节点协作过程中的降低空闲服务器的功耗尤为重要。
当前的服务器系统节点空闲状态的功耗过高的问题，一般是将服务器节点部分功能人为临时关闭处理，但是这种手工的处理方式无法满足突发大量计算能力，且部分功能关闭后，系统响应恢复能力减弱，服务器性能受到极大的影响，同时对于庞大的服务器集群系统，单靠人工的管理方式显然变得不可行。这种定向功耗管理方式，无法实现服务器系统根据运算空闲情况实时自动调配计算资源，对于负荷重的节点无法发挥出最大的运算性能，当前服务器可能处于重负荷状态，但系统依然按原有的频率步调运行，此过程仅能依靠服务器节点自身系统的正常任务处理流程及任务等待来完成运算任务，此时无法实现针对整机计算性能及功耗的有效灵活变更，进而无法有效实现服务器资源、功耗的统筹管理。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于变频驱动技术的服务器主板节能方法。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种服务器主板节能方法，其具体节能过程为：
步骤一、将时钟总线信号分组整合；
步骤二、按照服务器主板时序的实时性及集中性要求，将服务器主板所有对应的时钟总线的物理信号进行汇总，根据时钟的频率差异进行分组整合，并将分组后的所有必需时钟信号集中于高速可编程逻辑控制器上；
步骤三、在可编程逻辑控制器中，对整合接入的时钟总线物理信号按频率大小进行分组，同时赋予各分组一个控制寄存器，即各分组频率控制因子，频率控制因子决定时钟的实际输出值；
步骤四、将功耗数据传至可编程逻辑控制器；
步骤五、可编程逻辑控制器获取实时负载功耗；
步骤六、根据实时负载功耗，调整控制寄存器变量，即频率控制因子；
步骤七、根据频率切换控制，有效掌控系统功耗。
所述步骤一中所述可编程逻辑控制器的输出端采用不同的上拉电压，来适应不同电压的时钟需求。
所述步骤二中各分组频率控制因子采用8位寄存器变量，可实现256级调整，也就是说，对每一个输出的时钟总线信号，存在256种不同的频率控制因子，可以实现精确地时钟控制；同时频率控制因子数值越小，输出频率值越小。
所述步骤二中时钟的实际输出值的输出方式为：采用无源晶体晶振给可编程逻辑控制器提供时钟基准，编程逻辑控制器所有的输出时钟，均以该无源晶体晶振输入的基频25Mhz作为基准，可编程逻辑控制器将采集到的无源晶体晶振输入基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘，并修正精度后，即可得到期望的时钟输出。
所述修正精度的方法为根据基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘的结果若不为整数，则自动选择最接近整数频率值作为输出时钟。
所述步骤六中调整频率控制因子的详细过程为：当系统空闲、功耗需求较小时，降低频率控制因子，以降低放缓系统的运行步调，实现低频；当系统要求的动态负载较大时，提高频率控制因子，以提升系统的运行步调，使系统处于高效运行状态。
可编程逻辑控制器通过I2C接口实时获取服务器主板的动态负载功耗，可编程逻辑控制器通过I2C接口与给服务器主板供电的电源模块的PMBUS总线对接实现功耗的实时读取。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明的一种服务器主板节能方法解决当前的服务器系统无法根据负载空闲情况的问题，实时自动调配计算资源功耗，保证了服务器功耗控制的实时性，实现服务器主板节能。方便进行系统下时钟频率的动态切换操作，不仅达到了时钟的实时性要求，而且节省了功耗成本，提高了系统的工作效率，提高了系统配置的可靠性与稳定性。
附图说明
附图1是本发明的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种服务器主板节能方法作以下详细说明。
本发明是以变频时序控制理论支撑点，利用一种基于变频驱动技术的服务器主板节能方法，来解决当前的服务器系统大量的电能消耗在了无效的空载状态，服务器系统无法根据负载空闲情况，实时自动调配计算资源功耗问题。如附图1所示，现提供一种服务器主板节能方法，其具体节能过程为：
步骤一、将时钟总线信号分组整合。
步骤二、按照服务器主板时序的实时性及集中性要求，将服务器主板所有对应的时钟总线的物理信号进行汇总，根据时钟的频率差异进行分组整合，并将分组后的所有必需时钟信号集中于高速可编程逻辑控制器上。
步骤三、在可编程逻辑控制器中，对整合接入的时钟总线物理信号按频率大小进行分组，如48Mhz、100Mhz等；同时赋予各分组一个控制寄存器，即各分组频率控制因子，频率控制因子决定时钟的实际输出值。
步骤四、将功耗数据传至可编程逻辑控制器。
步骤五、可编程逻辑控制器获取实时负载功耗。
步骤六、根据实时负载功耗，调整控制寄存器变量，即频率控制因子。
步骤七、根据频率切换控制，有效掌控系统功耗。
所述步骤一中由于各芯片的需求接受时钟电压不同，需要在可编程逻辑控制器输出端采用不同的上拉电压，来适应不同电压的时钟需求；将时钟总线信号集中到可编程逻辑控制器端，使不同频率的时钟尽可能在空间物理上拉开距离，避免了各不同频率之间的电磁干扰。
所述步骤二中各分组频率控制因子采用8位寄存器变量，即可实现256级（28=256）调整，即对每一个输出的时钟总线信号，存在256种不同的频率控制因子，可以实现精确地时钟控制；频率控制因子数值越小，输出频率值越小。
所述步骤二中时钟的实际输出值的输出方式为：采用无源晶体晶振给可编程逻辑控制器提供时钟基准，编程逻辑控制器所有的输出时钟，均以该无源晶体晶振输入的基频25Mhz作为基准，可编程逻辑控制器将采集到的无源晶体晶振输入基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘，并修正精度后，即可得到期望的48Mhz、100Mhz等时钟输出。
所述修正精度的方法为根据基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘的结果若不为整数，则自动选择最接近整数频率值作为输出时钟。
所述步骤五中调整频率控制因子的详细过程为：当系统空闲、功耗需求较小时，适当降低频率控制因子，以降低放缓系统的运行步调，达到低频节能的目的。当系统要求的动态负载较大时，适当提高频率控制因子，以提升系统的运行步调，使系统处于高效运行状态。
可编程逻辑控制器通过I2C接口实时获取服务器主板的动态负载功耗，可编程逻辑控制器通过I2C接口与给服务器主板供电的电源模块的PMBUS总线对接实现功耗的实时读取。
经过上面详细的实施，我们可以很方便的进行系统下时钟频率的动态切换操作，不仅达到了时钟的实时性要求，而且节省了功耗成本，提高了系统的工作效率，提高了系统配置的可靠性与稳定性。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种服务器主板节能方法，其特征在于：其具体节能过程为：
步骤一、将时钟总线信号分组整合；
步骤二、按照服务器主板时序的实时性及集中性要求，将服务器主板所有对应的时钟总线的物理信号进行汇总，根据时钟的频率差异进行分组整合，并将分组后的所有必需时钟信号集中于高速可编程逻辑控制器上；
步骤三、在可编程逻辑控制器中，对整合接入的时钟总线物理信号按频率大小进行分组，同时赋予各分组一个控制寄存器，即各分组频率控制因子，频率控制因子决定时钟的实际输出值；
步骤四、将功耗数据传至可编程逻辑控制器；
步骤五、可编程逻辑控制器获取实时负载功耗；
步骤六、根据实时负载功耗，调整控制寄存器变量，即频率控制因子；
步骤七、根据频率切换控制，有效掌控系统功耗。
2.根据权利要求1所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：所述步骤一中所述可编程逻辑控制器的输出端采用不同的上拉电压，来适应不同电压的时钟需求。
3.根据权利要求1所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：所述步骤二中各分组频率控制因子采用8位寄存器变量，可实现256级调整，也就是说，对每一个输出的时钟总线信号，存在256种不同的频率控制因子，实现精确地时钟控制；同时频率控制因子数值越小，输出频率值越小。
4.根据权利要求1所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：所述步骤二中时钟的实际输出值的输出方式为：采用无源晶体晶振给可编程逻辑控制器提供时钟基准，编程逻辑控制器所有的输出时钟，均以该无源晶体晶振输入的基频25Mhz作为基准，可编程逻辑控制器将采集到的无源晶体晶振输入基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘，并修正精度后，即可得到期望的时钟输出。
5.根据权利要求4所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：所述修正精度的方法为根据基频25Mhz，与各分组频率控制因子相乘的结果若不为整数，则自动选择最接近整数频率值作为输出时钟。
6.根据权利要求1所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：所述步骤六中调整频率控制因子的详细过程为：当系统空闲、功耗需求较小时，降低频率控制因子，以降低放缓系统的运行步调，实现低频；当系统要求的动态负载较大时，提高频率控制因子，以提升系统的运行步调，使系统处于高效运行状态。
7.根据权利要求1所述的一种服务器主板节能方法，其特征在于：可编程逻辑控制器通过I2C接口实时获取服务器主板的动态负载功耗，可编程逻辑控制器通过I2C接口与给服务器主板供电的电源模块的PMBUS总线对接实现功耗的实时读取。
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