CN103141168A - 具有翅片模块的数据中心 - Google Patents

Abstract

一种用于提供计算能力的系统，包括基座模块和耦合至所述基座模块的两个或更多个翅片模块，至少一个所述翅片模块包括一个或多个翅片以及耦合至所述翅片的两个或更多个计算机系统。所述计算机系统耦合到的至少一个翅片从所述基座模块延伸，使得所述翅片具有基本上垂直的朝向。所述基座模块中的电源总线向翅片模块的计算机系统供电。工作地点可以在室内、在室外或在有限的掩体中。

Description

具有翅片模块的数据中心

背景技术

诸如在线零售商、互联网服务提供商、搜索提供商、金融机构、大学和其他计算密集型组织的组织通常从大规模计算设施进行计算机操作。此类计算设施其中安置和容纳大量的服务器、网络和计算机设备，以根据执行组织的运营的需要处理、存储和交换数据。通常，计算设施的计算机机房包括很多服务器机柜。每个服务器机柜又包括很多服务器和相关的计算机设备。

由于计算设施可包含大量的服务器，可能需要大量的电力来使设施运转。此外，电力分布到遍及计算机机房的许多位置（例如，彼此间隔开的很多机柜，以及每个机柜中的很多服务器）。通常，设施接收以相对高的电压的送电。此送电逐步下降到较低的电压（如110V）。电缆连接、母线、电源连接器和配电装置的网络用来以较低的电压将电力送到设施中的多个特定组件。

计算机系统通常包括产生无用热量的很多组件。此类组件包括印刷电路板、海量存储装置、电源和处理器。例如，具有多个处理器的一些计算机可产生250瓦的无用热量。某些已知的计算机系统包括多个被构造成机柜安装组件且随后被定位在机柜系统内的这样的较大的多处理器计算机。某些已知的机柜系统包括40个这样的机柜安装的组件，并且此类机柜系统因此将产生多达10千瓦的无用热量。此外，某些已知的数据中心包括多个这样的机柜系统。某些已知的数据中心包括通常通过使空气经一个或多个机柜系统流通来促进无用热量从多个机柜系统移除的方法和装置。

很多数据中心包括安置在提供运行设备的保护的建筑物中的多个机柜安装的服务器。此类建筑物可能需要以建筑成本、维护成本和/或租用成本形式的大量投资。另外，通常需要大量的时间和资源来设计和建设数据中心（或其扩展）、铺设电缆、安装机柜和冷却系统。通常，还需要额外的时间和资源来进行检查和获取认证和批准（例如针对电和HVAC系统）。

对于任何给定的数据中心需要的计算能力的量可能随着业务需要支配而快速变化。常常需要在某个位置的增加的计算能力。开始在数据中心中提供计算能力或扩大数据中心的现有能力（例如，以额外的服务器的形式）是资源密集的，并且可能需要数月来实现。

逐个服务器地对数据中心中的服务器进行故障排除、维修或更换可能是劳动密集的且较昂贵。在一些情况下，数据中心可能具有多个服务器类型和多个机柜类型，其中某些可能具有不同的电力需求、冷却布置和网络拓扑等，从而可能导致数据中心空间的较低利用率。

很多数据中心依靠强制通风系统和空气调节来将数据中心中的温度和其它环境条件维持在可接受的限度内。安装和运行这些系统的最初和持续的成本可能给数据中心的运行增加可观的成本和复杂性。

附图说明

图1示出了包括基座模块上的翅片模块的数据中心的一个实施方案。

图2为示出了翅片模块和用于翅片模块的插座的一个实施方案的部分分解图。

图3示出了根据一个实施方案的包括蛤壳外壳的左右两侧上的主板组装件的翅片模块的截面侧视图。

图4示出了根据一个实施方案的包括外壳中的单行主板组装件的翅片模块的截面侧视图。

图5示出了包括安装在翅片的一侧上的主板的翅片模块的实施方案的截面侧视图。

图6为示出了具有可端到端地耦合在一起以形成用于装运的标准大小单元的四个计算模块的系统的实施方案的示意图。

图7示出了具有包含基座模块和翅片模块的箱框架的系统的实施方案。

图8示出了具有包含基座模块和翅片模块的箱框架的系统的顶部视图。

图9示出了具有包含基座模块和翅片模块的箱框架的系统的端部视图。

图10示出了在计算单元的翅片模块之间移动空气的空气调节系统的一个实施方案。

图11示出了包括用于在计算单元中的翅片模块之间移动空气的机载风扇的计算单元的实施方案。

图12示出了具有安装到具有中央脊部的基座模块的风扇模块的计算单元的实施方案。

图13示出了从计算单元移除翅片模块的一个实施方案。

图14示出了掩体中的计算单元的一个实施方案。

图15示出了使用具有翅片模块的计算单元提供计算机资源的一个实施方案。

图16示出了移除和更换个别翅片模块以维持期望的数据中心中的最低可用能力级别。

尽管本发明可具有各种修改和替代形式，但其具体实施方案在附图中按示例的方式被示出并且将在本文中被详细地描述。然而，应理解附图及对附图的详细描述不旨在将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，本发明将涵盖落入如权利要求书所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的标题仅用于组织目的，并且不意图用于限制描述或权利要求的范围。如本申请中所使用的，以许可的含义（即意味着具有可能性）而不是强制的含义（即意味着必须）来使用词“可以”。类似地，词“包括”（include,including,includes）意味着包括但不限于。

具体实施方式

根据一个实施方案，一种用于提供计算能力的系统包括基座模块和耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块。至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至翅片的两个或更多个计算机系统。计算机系统耦合到的至少一个翅片从基座模块延伸，使得翅片具有基本上垂直的朝向。基座模块中的电源总线向翅片模块的计算机系统供电。在各种实施方案中，系统的工作地点可在室内、在室外或在有限的掩体中。

根据一个实施方案，一种用于提供计算能力的系统包括基座模块和耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块。翅片模块可为现场可更换部件。至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至翅片的两个或更多个计算机系统。计算机系统耦合到的至少一个翅片从基座模块延伸，使得翅片具有基本上垂直的朝向。

根据一个实施方案，一种提供计算能力的方法包括在基座模块上安装两个或更多个翅片模块以形成单元。翅片模块从基座模块延伸，使得翅片模块具有基本上垂直的朝向。将具有安装在基座模块上的翅片模块的单元运输到数据中心并放置在数据中心的位置。操作计算机系统来在数据中心执行计算操作。

根据一个实施方案，一种用于提供计算能力的系统包括基座模块和耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块。至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至翅片的两个或更多个计算机系统。翅片形成用于计算机系统的外壳以将至少一个计算机系统与环境条件隔离从而对计算机系统进行保护。系统被构造成在室外环境中操作。

根据一个实施方案，一种用于提供计算能力的系统包括基座模块和耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块。至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至翅片的两个或更多个计算机系统。翅片形成用于计算机系统的外壳以将至少一个计算机系统与环境条件隔离从而对计算机系统进行保护。翅片模块可为现场可更换部件。

根据一个实施方案，一种提供计算能力的方法包括在基座模块上安装一个或多个翅片模块以形成单元。翅片模块保护翅片模块中的计算机系统，使得可在室外环境中操作计算机系统。操作计算机系统以在室外位置使用单元执行计算操作。

如本文所使用的，“过道”指靠近一个或多个机柜的空间。

如本文所使用的，“环境的”指在系统或数据中心的位置外部空气的状况。例如，环境的温度可在空气调节系统的进气罩或其附近获取。

如本文所使用的，“计算”包括可由计算机执行的任何操作，如计算、数据存储、数据检索或通信。

如本文所使用的，“数据中心”包括在其中执行计算机操作的任何设施或设施的部分。数据中心可包括专用于特定功能或服务于多个功能的服务器。计算机操作的实例包括信息处理、通信、模拟和操作控制。

如本文所使用的，“计算机机房”指在其中操作诸如机柜安装的服务器的计算机系统的建筑物的房间。

如本文所使用的，“计算机系统”包括各种计算机系统或其组件中的任何一种。计算机系统的一个实例为机柜安装的服务器。如本文所使用的，术语计算机不仅限于在本领域中被称为计算机的那些集成电路，而是泛指处理器、服务器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语可在本文中互换地使用。在各种实施方案中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，如随机存取存储器（RAM）。或者，也可以使用压缩磁盘-只读存储器（CD-ROM）、磁光盘（MOD）和/或数字多功能光盘（DVD）。此外，额外的输入通道可包括与诸如鼠标和键盘的操作者接口相关的计算机外围设备。或者，也可以使用可包括例如扫描仪的其它计算机外围设备。此外，在一些实施方案中，额外的输出通道可包括操作者接口监视器和/或打印机。

如本文所使用的，系统的“现场可更换部件”指当系统在现场（如在数据中心或系统操作所在的其它位置）时可从系统移除的单元。

如本文所使用的，“翅片”指可从支撑基座延伸的结构元件或结构元件的组合。翅片可具有任何形状或构造，包括板、片、框架、通道或其组合。在一些实施方案中，翅片可以为如“蛤壳”的左右两侧的结构元件的组合。在一些实施方案中，翅片沿垂直于其安装到的基座元件的平面的方向延伸。然而，翅片可以相对于基座元件的任何角度延伸。翅片在安装时可位于垂直平面中或位于非垂直平面中。在某些实施方案中，在完全安装的情况下可在翅片的多于一端上支撑翅片。例如，可以在基座上在翅片的底端以及通过横档在翅片的顶端支撑翅片。在一些实施方案中，翅片可从安装到翅片的热产生组件驱走热量。

如本文所使用的，“翅片模块”指包括一个或多个翅片的模块。翅片模块可包括额外的组件，如电路板组装件、服务器、硬盘驱动器、散热片、电源、连接器、电缆和垫片。

如本文所使用的，如应用于元件、元件的部分或元件的组合的“热扩散”指元件或元件的部分可扩散热量或将热量从热产生组件转移走。元件的一个热扩散部分可与元件的其它热扩散部分重叠。

如本文所使用的，“模块”为物理地耦合至另一个组件的组件或组件的组合。模块可包括功能元件和系统，如计算机系统、服务器、硬盘驱动器、电源、风扇和控制系统，以及结构元件，如框架、外罩或容器。在一些实施方案中，模块是在数据中心地点外的位置预先制造的。

如本文所使用的，“配电装置”指可用于分配电力的任何装置、模块、组件或其组合。配电装置的元件可在单个组件或组装件内实施（如在共同的外壳中的变压器和机柜配电装置），或者可分布在两个或更多个组件或组装件之间（如各位于单独的外壳内的变压器和机柜配电装置以及相关的电缆等）。

如本文所使用的，“空间”指空间、区域或容积。

如本文所使用的，对于元件的朝向，“基本上垂直”指元件的朝向相比于水平更趋向于垂直。

在一些实施方案中，诸如用于数据中心的服务器的计算机系统在共同的基座模块上的翅片模块上提供。翅片模块可为计算机系统提供环境防护和稳定的工作环境。在一些实施方案中，包括翅片模块的系统位于建筑物的外面。图1示出了包括基座模块上的翅片模块的数据中心的一个实施方案。系统100包括基座模块102、翅片模块104以及框架106。框架106可为开放式箱框架。翅片模块104耦合至基座模块102的插座108中。每个翅片模块104包括计算机系统110。

在一些实施方案中，系统100的形式依照用于容器化装运的标准单位。在一个实施方案中，系统100具有依照二十英尺当量单位（TEU）标准的尺寸和附接点。在一个实施方案中，系统100的基座模块102可为标准TEU的整个宽度和长度。

系统100可作为单元适合于装运。可提供防水油布、面板或其它遮盖物来保护或密封单元，以便进行装运。在一些实施方案中，在将计算单元置于服务中之前将被提供用于计算单元的装运的遮盖物移除。在一些实施方案中，系统100被设计成能够承受从制造/组装点到其目的地的至少单程越洋运输以及卡车/铁路联运路程。系统100可被设计成能够经受到维修/再制造站的至少又一段卡车/铁路路程。

基座模块102包括底盘114、配电系统116和数据总线118。基座模块102的底盘114上的每个插座108可接纳一个翅片模块104。

配电系统116可将电力分配到翅片模块104中的计算机系统110和其它电组件。配电系统116包括电源接口面板118、基座模块输入电源线120、不间断电源122、配电装置124、电源总线126和电源128。基座模块输入电源线120可在电源接口面板118与系统100外部的电源线耦接。基座模块输入电源线120可通过不间断电源122和配电装置124向电源总线126供电。电源128可接收来自电源总线126的电力并将电力供应至翅片模块104中的电负载，如计算机系统110。在一些实施方案中，电源具有例如依据ATX标准的直流（DC）电力输出。在一些实施方案中，配电系统116包括断路器（例如，在配电装置124中）。可将连接器环境密封。在一些实施方案中，系统100作为单元被认证（例如，UL认证）。在一些实施方案中，个别模块（如翅片模块102或基座模块104）作为单元被认证（例如，UL认证）。

虽然图1中仅示出了一个UPS（不间断电源），系统可在一些实施方案中具有多个UPS（例如两个UPS）。在某些实施方案中，基座模块可没有UPS。此外，系统可包括任何数量的配电装置、电源总线和电源。在一些实施方案中，诸如UPS、配电装置和电源的配电系统的各元件可位于基座模块外面。在某些实施方案中，电力可通过安装在翅片模块的外壳中的连接器从外部源路由至一个或多个翅片模块中。在一些实施方案中，电力和/或数据可直接传递到翅片模块中而不通过基座模块路由。

在一些实施方案中，系统100可接受一系列的输入电压和电流。在一个实施方案中，系统100被供应480V的电力。在某些实施方案中，电力经由高架引下线和连接器供应至翅片模块104。系统100可包括将输入电从一个电压水平变换为另一个水平的变压器。

在某些实施方案中，基座模块可包括多个独立的电源和/或网络总线和/或配电系统。例如，每排翅片模块可具有其自身的独立的配电系统和其自身的网络总线。在一些实施方案中，底盘114形成用于基座模块102的功能元件（如电源总线126）的密封外壳。在各种实施方案中，基座模块102适合于在室外环境中的操作。

数据总线127可在数据接口面板129与外部数据线耦接。数据总线可在外部系统和翅片模块104中的计算机系统110之间传输数据。

尽管在图1所示的实施方案中数据总线127和电源总线126在基座模块102中，但在不同的实施方案中翅片模块的数据和电源或两者可位于基座模块外面。例如，在一个实施方案中可通过沿系统100的顶部布置的数据总线的方式来提供数据。数据总线可例如布置在沿框架106的顶部的托盘中。在某些实施方案中，用于翅片模块的数据连接可通过总线模块或通过直接在翅片上的单独连接器包括一个或多个防风雨多对光纤连接器，如12对粒化OptiTap MT连接器。连接可为光学、导电（如铜）或其组合形式。

图2为示出翅片模块和基座模块上用于翅片模块的插座的一个实施方案的部分分解视图。翅片模块104包括计算机系统110、左翅片构件132、右翅片构件134和垫片136。计算机系统110耦合至左翅片构件132和右翅片构件134中的每一个。左翅片构件132可与右翅片构件134耦接以形成例如以蛤壳布置的外壳。左翅片构件132和右翅片构件134可以任何方式耦合至另一个。在一些实施方案中，左翅片构件132和右翅片构件134与诸如螺钉、螺栓、挂钩或夹子的紧固件耦接。垫片136可在左翅片构件132和右翅片构件134之间的接合处提供环境密封。

每个计算机系统110包括主板组装件140和海量存储装置142。海量存储装置142可例如为硬盘驱动器或固态驱动器。每个主板组装件140包括主板144、中央处理单元146和存储模块148。主板组装件140可在圆筒150上耦合至右翅片构件134。在一些实施方案中，圆筒150导热。圆筒150可从主板组装件140将热量吸走。

左翅片构件132和右翅片构件134可以任何方式来制造，包括通过铸造、模制或机械加工。在一些实施方案中，可从金属板形成左翅片构件132和右翅片构件134。底盘可作为单个部件（例如，一块金属板）来制造，或者其可以为部件的组装件。可将翅片构件铸造或铣削为具有较小表面的翅片，以便从翅片构件向周围空气消散更多的热量。在一些实施方案中，可将表面翅片焊接、铜焊或以螺栓连接至翅片构件的主体。在某些实施方案中，可将翅片轮廓化以匹配热产生组件的位置。例如，在一个实施方案中，可从金属板将翅片冲压为具有轮廓，所述轮廓在主板耦合至翅片时与主板上的热产生组件的位置匹配。

在图2示出的实施方案中，计算机系统110及其相关的主板组装件140以大致共面的方式按2×3阵列来布置在翅片模块的左半边和右半边中的每个上。然而，翅片模块可以包括以任何布置的任何数量的计算机系统。在不同的实施方案中，可以按2×4的方式或3×4的方式或1×N的方式来布置计算机系统。在某些实施方案中，主板组装件可在翅片模块中堆叠在一起。

翅片模块104可耦合在基座模块102的插座108中。在一些实施方案中，翅片模块104可例如通过螺钉、螺栓、挂钩、夹子或其它紧固件固定到基座模块102。在某些实施方案中，系统的一个或多个翅片模块104在翅片模块104的顶部处或接近顶部处被固定（例如，到图1中所示的框架106的上部构件），以便获得额外的稳定性。

翅片模块104包括电源连接器半部152和数据连接器半部154。基座模块102包括电源连接器半部156和数据连接器半部158。当翅片模块104安装在基座模块102的插座108中时，翅片模块102上的电源连接器半部152可与基座模块102上的电源连接器半部156耦接，而翅片模块104上的数据连接器半部154可与基座模块102上的数据连接器半部158耦接。在某些实施方案中，基座模块102和/或翅片模块104上包括耦合机构，以施加力来将配合连接器半部耦合起来。

在图2所示的实施方案中，使用在基座模块102上的翅片模块104的安装位置的盲配合连接器来进行电源和数据连接。在其它实施方案中，翅片模块和其它元件之间的电源和/或数据连接可在另一位置进行。例如，可例如通过环境密封连接器在左翅片构件132或右翅片构件134的一个或多个侧面上提供用于电缆连接的插孔。在一些实施方案中，电源和/或数据连接器可为正向锁定（positive-lock）连接器。

在一些实施方案中，翅片模块包括电源转换模块，例如用来将480V的电转换为更低的交流（AC）或直流（DC）电压。在一些实施方案中，翅片模块可包括网络路由模块和/或切换模块。这样的模块可在专用的电路板组装件上提供或包括在具有其它功能的电路板（如主板144）上。

图3示出了根据一个实施方案的包括蛤壳外壳的左右两侧上的主板组装件的翅片模块的截面侧视图。翅片模块200包括左翅片构件204和右翅片构件206。左翅片构件204可与右翅片构件206耦接以形成以蛤壳布置的外壳，其类似于上面相对于图2所述的外壳。垫片207可在左翅片构件204和右翅片构件206之间提供。主板组装件208可在支架210上安装到左翅片构件204和右翅片构件206。海量存储装置209可安装在左翅片构件204和右翅片构件206上。左翅片构件204和右翅片构件206包括热扩散突出部212。可制造左翅片构件204和右翅片构件206使得热扩散突出部依照和/或对应于主板组装件208上的选定热产生组件。例如，如图3中所示，热扩散突出部212之一可延伸以与中央处理单元214接触。热扩散突出部212可移除在中央处理单元214操作期间产生的热量并将该热量从翅片模块200排放到周围空气中。

在一些实施方案中，用于翅片模块的板安装系统会考虑翅片的热膨胀特性和/或翅片构件和其它元件的制造容差。图4示出了根据一个实施方案的在外壳中的包括单行主板组装件的翅片模块的截面侧视图。翅片模块220包括左翅片构件222和右翅片构件224。垫片226在左翅片构件222和右翅片构件224之间提供。主板228在支架230上安装到左翅片构件222。用于一个或多个额外的计算机系统的主板组装件可耦合至左翅片构件222。在一些实施方案中，额外的主板组装件与主板组装件228位于共同的平面中，以便形成主板组装件228的行或阵列。左翅片构件222上的热扩散突出部232可延伸到热产生组件234。

可在右翅片构件224的热扩散突出部238上提供热接口垫236。当右翅片构件224耦合至左翅片构件236时，热接口垫236可在主板组装件228上的热产生组件240和右翅片构件224的热扩散突出部238之间被压缩。热接口垫236可由弹性材料构成。热接口垫236的压缩可在热产生组件240和热扩散突出部238之间建立低热阻性，从而促进从热产生组件240移除热量。

图5示出了包括安装在翅片的一侧上的主板的翅片模块的实施方案的截面侧视图。翅片模块260包括翅片262。主板组装件264耦合至翅片262。翅片模块260可耦合至基座模块，如上文相对于图1所述的基座模块102。

在一些实施方案中，特定的翅片模块可具有系统内的专用、特殊化的功能。例如，在图1中所示的实施方案中，每行中每五个翅片模块中的第五个可为网络模块，或者每行中每四个翅片模块中的第四个可为切换模块。特殊化的功能翅片模块可向该特殊化的模块附近的翅片模块提供服务。

在一些实施方案中，包括基座模块和安装的翅片模块的计算单元可作为单元被认证。在一些实施方案中，每个模块在装运到地点前可由国家认可的测试实验室来预认证。在某些实施方案中，计算单元可为UL列出和/或ETL列出的。计算单元或计算单元的部分可为具有ETL SEMKO、CE/ETSI或UL标记的。在一些实施方案中，具有经过认证的单元将减小对数据中心或其中安置有数据中心的建筑物的检查的范围。

在一些实施方案中，可将两个或更多个模块耦合以形成依照用于容器化装运的标准单元的单元。图6为示出了具有可端到端地耦合到一起以形成标准大小单元的四个计算单元的系统的实施方案的示意图。系统280包括计算模块282。每个计算模块282包括基座模块284、翅片模块286和框架288。翅片模块286可安装在基座模块284上。基座模块284可向翅片模块286提供电力和/或数据。基座模块284可包括与上文相对于图1所述类似的电源总线和数据总线。当耦合到一起时，组合的四个计算单元282可具有依照用于容器装运的标准的形式。在一个实施方案中，计算单元282组合以形成具有依照二十英尺当量单位（TEU）的形式的单元（如图6所示的机壳291内）。

在一些实施方案中，部分或所有计算模块可物理地相互耦合。在某些实施方案中，可将计算模块例如通过螺栓或销钉紧固到一起。而在其它实施方案中，可不将计算模块紧固到一起，而只是将其互相临近地定位。在一些实施方案中，临近模块可包括对准元件，如横档、销钉或栓。在某些实施方案中，两个临近计算模块之一或都可包括密封元件，使得当临近元件彼此耦合时在其之间自动产生密封（如在临近的基座模块之间）。

在某些实施方案中，模块化计算系统的模块可彼此间隔开。可使用适合的导管、管道、电缆、总线等进行模块之间的连接。

在图6所示的实施方案中，计算模块282彼此对齐定位。而在其它实施方案中，计算模块可具有不同的形式，并且可以不同的方式布置，例如以计算模块的2×2阵列的方式。

图7示出了具有包含基座模块和翅片模块的箱框架的系统的实施方案。图8示出了图7中所示系统的顶部视图。图9示出了图7中所示系统的端部视图。系统300包括基座模块102、翅片模块104和箱框架302。基座模块102和翅片模块104可与上文相对于图1所述的基座模块和翅片模块类似。在一些实施方案中，系统300可具有依照二十英尺当量单位标准的形式。

箱框架302包括底部构件304、柱子306、顶部构件308和交叉构件310。基座模块102可由底部构件304来支撑。交叉构件310可例如在系统300的运输期间向框架302提供结构增强。在一些实施方案中，系统300可包括箱框架的任何一侧或各个侧面上的外部面板（为了说明目的，未在图7-9中示出面板）。在一些实施方案中，外部面板可在系统300的装运期间向基座模块102和/或翅片模块104提供环境保护。在将系统300放置来进行操作时，可将外部面板移除。

在不同的实施方案中，可将热量从热产生组件排放到翅片模块的翅片中。翅片可将来自热产生组件的热量传输到翅片的外表面。在一些实施方案中，可将热量从翅片模块移除而不使用任何强制的空气冷却。例如，热量可通过自然的对流和辐射从翅片模块的翅片转移。通过翅片移除热量并将热量排放到周围的空气中可消除对空气调节系统、冷水系统和/或HVAC系统的需要，从而降低系统的成本和复杂性。而在某些实施方案中，系统可提供翅片模块的强制空气冷却。

图10示出了在计算单元的翅片模块之间移动空气的空气调节系统的一个实施方案。系统320包括计算单元322和空气调节系统324。计算单元322包括基座模块326、翅片模块328、框架330和高压室332。计算单元322可放在活动地板334上。计算单元322可在TEU机壳323内。

空气调节系统324包括鼓风机系统339、鼓风机340、底层地板腔室342、活动地板通风口344和控制系统346。控制系统346可用来操作鼓风机系统339以相对于计算模块322中的周围空气压力给底层地板腔室342增压。空气可从底层地板腔室342穿过活动地板通风口344和基座模块326中的导管350，并穿过翅片模块328之间的空间。来自翅片模块328的热量可被排放到向上流动到翅片模块上方的空气中。空气可穿过高压室通风口352并进入高压室332。来自高压室332的空气可被返回到鼓风机系统339、排放到外部空气中或其组合。在某些实施方案中，可省略高压室332，并且空气从翅片模块328之间穿过上升并消散（例如，到室外环境中）。

图11示出了包括用于在计算单元中的翅片模块之间移动空气的机载风扇的计算单元的实施方案。计算单元360包括基座模块102、翅片模块104、侧面板362、高压室364和风扇366。计算单元322可在TEU机壳323内。侧面板362包括气窗368。风扇366可操作来通过气窗368将空气抽入计算模块360。空气可在翅片模块104上方通过，从翅片模块移除热量。空气可向上穿过通风口370并进入高压室364。空气可通过通风口372从高压室364释放。

在某些实施方案中，系统可使空气通过翅片模块的外壳以冷却翅片模块的计算机系统。例如，在某些实施方案中，可在图2中所示的左翅片构件132和/或右翅片构件134中包括入口和出口通风口。通风口可允许空气穿过外壳的内部以冷却翅片模块104中的热产生组件。

在某些实施方案中，空气调节子系统的冷却组件可耦合至控制系统。控制系统可测量诸如温度、压力、流速和湿度的系统状况，并基于测量的状况对诸如风扇速度、气源、机械冷却的系统的冷却系统参数进行调整。空气调节子系统中的装置可以自动、手动或其组合的方式控制。

在某些实施方案中，用于冷却系统的控制系统包括至少一个可编程逻辑控制器。该PLC尤其可基于来自操作员的命令信号来开关空气调节系统中的风门以根据当时的操作条件的需要引导气流通过数据中心模块。或者，该PLC可在完全开启和完全关闭的位置之间调节风门以调节气流。

在不同的实施方案中，冷却系统的一个或多个空气调节子系统的操作可响应于一个或多个条件被控制。例如，可将控制器编程以在满足一个或多个预定条件（如温度和湿度）时将空气调节子系统的气源从回流空气切换到外部空气。

图12示出了具有安装到具有中央脊部的基座模块的风扇模块的计算单元的实施方案。计算单元400包括基座模块402和翅片模块404。基座模块402包括中央脊部406。配电系统408可通过基座模块402路由以提供电力给翅片模块404。

在一些实施方案中，计算单元包括附接点以便于计算单元的定位。例如，可使用龙门起重机来将单元从卸货区移动到空旷的工作位置或相反，这可允许数据中心内更大密度的单元封装。

在一些实施方案中，翅片模块可个别地从计算单元移除。图13示出了从计算单元移除翅片模块的一个实施方案。计算单元410包括基座模块102和翅片模块104。基座模块102和翅片模块104可类似于上文相对于图1所述的基座模块和翅片模块。安装/移除装置412可用来从基座模块102移除翅片模块或将翅片模块安装到基座模块102。在一些实施方案中，安装/移除装置412可包括推车以帮助移动翅片模块102。

在一些实施方案中，包括基座模块和翅片模块的计算单元可在室外环境中操作。基座模块和翅片模块可在单独的适合于暴露在外部环境中的外壳中。在一些实施方案中，翅片模块和/或基座模块的元件包含在密封的外壳中。在某些实施方案中，计算单元的基座模块和翅片模块可为天气密封的且经过氮气吹扫的，以便在室外工作。例如，在置于工作中之前，可使用氮气来吹扫图2中所示的翅片模块104的内部并将其密封。可选择材料来抵御环境状况，以达到单元的设计使用寿命。可在单元周围提供对于容器处理设备的适当获取途径。

在一些实施方案中，可在有限的掩体和/或部分被保护的环境中操作计算单元。例如，计算单元可在棚子或其它简单结构内工作以限制对降水的暴露并提供额外的一层访问控制。在一些实施方案中，可在掩体中包括风扇以在建筑物的一个或多个区域中提供正压力，而在其它区域中可能需要负压力以确保适当的气流。图14示出了掩体中的计算单元的一个实施方案。计算单元420位于棚子422的地板上。棚子422包括顶部424。棚子422可在计算单元工作期间提供对计算单元420的部分保护。例如，棚子422可使雨水不会淋到计算单元420的翅片模块和/或基座模块。在一些实施方案中，计算单元420的翅片模块和/或基座模块可包括进一步的诸如（密封或未密封的）外壳的环境保护，以防止翅片模块的计算机系统中的冷凝等。

图15示出了使用具有翅片模块的计算单元提供计算机资源的一个实施方案。在500，选择诸如上文相对于图1所述的系统100的用于使用计算单元提供计算资源的地点。在一些实施方案中，地点为室外位置。在其它实施方案中，地点为室内位置，如在仓库内。在一些实施方案中，地点为包括掩体的室外位置，如棚子。

在502，确定对于数据中心所需的计算能力。在504，从所需的计算能力确定计算系统的计算单元的数量。

在506，将翅片模块安装在基座模块上以形成计算单元。在不同的实施方案中，安装的翅片模块的数量可取决于对于数据中心所需要的能力。在一些实施方案中，计算单元可为预先组装的现成单元。在一些实施方案中，计算单元或计算单元的部分是在诸如工厂的一个位置预先制造的，并运输到在另一个位置的数据中心地点。然而，在某些实施方案中，用于数据中心的计算单元的全部或某些部分可在数据中心地点组装。

在508，将计算单元装运到地点。在一些实施方案中，将每个计算单元作为TEU运输。在一些实施方案中，可将两个或更多个计算单元耦合到一起以形成TEU。可将模块作为组合单元装运。或者，可单独装运每个计算模块。

在510，在数据中心中可将计算单元通电。在一些实施方案中，可通过连接到计算单元的基座模块中的配电系统的外部电源电缆来供电。

在512，可操作模块化计算系统来提供数据中心的计算服务。在一些实施方案中，一个或多个翅片模块可充当种子。种子可允许通过本地存储装置（如USB闪存驱动器）的初始引导。或者，种子翅片模块可能包含例如来自S3的能够在多跳IP网络上获取、解密并执行加密的引导映像的至少一个预先装入的操作系统（OS）映像。每个翅片中的所有系统可能够进行网络引导，用于初始置备。可在基座模块上提供远程操作的电源开关以对个别的翅片模块或每个翅片模块内的个别的主板供电或断电。

在514，可监视计算单元的可用能力的级别。可用能力可基于可用资源的数量，作为系统的总能力的百分比。例如，在计算单元的上下文中，可用能力可为作为计算单元中服务器的总能力的百分比的实际可用来执行计算操作的服务器的数量。例如，如果计算单元拥有120个服务器，但只在计算单元的90个插槽中有服务器操作，则计算单元的可用能力可为75％。作为另一个实例，如果翅片模块具有6个服务器，但只有其中两个服务器在工作，则翅片模块的可用能力可为33％。在某些实施方案中，可以其它方式监视系统，如实际使用的总计算能力的百分比。

在516，如果计算单元的可用能力降低到预定级别以下，则可使计算单元离线、将其移除并更换。例如，如果可用能力降到70％以下，则可使计算单元离线、将其移除并更换。在一些实施方案中，更换的单元可为TEU。在一些实施方案中，对计算单元的所有维护在维修站级别执行（例如，在维修场而不在数据中心执行）。在一些实施方案中，每个翅片模块均为现场可更换部件。在一些实施方案中，现场维护人员可能无法访问翅片模块内的组件（如上文相对于图2描述的翅片模块104中的计算机系统110）。

在一些实施方案中，可能不可访问翅片模块中的组件，如计算机系统110，以便将组件维持在密封环境中。密封环境可例如使得系统可以在室外和/或有限的掩体环境中工作。

在一些实施方案中，现场维护人员可能无法访问计算单元中的所有组件（如上文相对于图1所述的系统100中的全部组件）。

在计算模块物理地耦合至其它模块（作为TEU的部分）的实施方案中，可将待更换的计算模块与数据中心中的其它单元分离。

图16示出了移除和更换个别翅片模块单元以维持所需的最低可用能力级别。在540，操作系统以执行计算操作。在542，可监视一个或多个翅片模块的可用能力的级别。在544，如果个别翅片模块的可用能力下降到预定级别以下，则可使个别翅片模块离线、将其移除并更换。

在其它实施方案中，如果计算单元的可用能力下降到预定级别以下，则可更换一个或多个翅片模块或将一个或多个翅片模块添加到计算单元。例如，如果计算单元中的可用能力下降到70％以下，则可用具有较高可用能力的级别的翅片模块替换处于最低可用能力的级别（例如，具有已失败的多个服务器位置）的翅片模块，并且/或者可将翅片模块安装在计算单元上的空插槽中。

尽管在图1中所示的实施方案中基座模块位于安装到基座模块的翅片模块的下面，但基座模块可在相对于翅片模块的任何位置。此外，翅片模块可从基座模块在任何方向上延伸。例如，如图12中所示，翅片模块可从基座模块的中央脊部侧向延伸。

尽管已相当详细地描述了上面的实施方案，但本领域技术人员一旦完全理解了上面的公开内容就将显见到大量的变化和修改。旨在将权利要求书解释为包含所有这样的变化和修改。

在下列编号的条目中公开了本发明的进一步的实施方案：

1.一种用于提供计算能力的系统，其包括：

基座模块，其包括电源总线；以及

耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块，其中至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至至少一个翅片的两个或更多个计算机系统，其中两个或更多个计算机系统耦合到的至少一个翅片模块被构造成从基座模块延伸，使得翅片具有基本上垂直的朝向，

其中电源总线被构造来向至少一个翅片模块的至少一个计算机系统供电。

2.如权利要求1所述的系统，其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块被构造成现场可更换部件。

3.如条目2所述的系统，其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块包括其中安置有两个或更多个计算机系统的外壳，使得现场维修人员无法访问外壳中的两个或更多个计算机系统。

4.如条目1所述的系统，其中至少一个翅片模块的至少一个翅片被构造成使热量离开耦合至翅片的至少一个计算机系统。

5.如条目1所述的系统，其中至少一个翅片模块的至少一个翅片以大致上垂直的朝向耦合至基座模块。

6.如条目1所述的系统，其中基座模块包括脊部，其中至少一个翅片模块的至少一个翅片至少部分地从基座模块的脊部侧向延伸。

7.如条目1所述的系统，其中至少一个翅片模块为特殊功能模块。

8.如条目1所述的系统，其中至少一个翅片模块被构造成充当用于初始化系统的两个或更多个翅片模块中的计算机系统的操作的种子。

9.如条目1所述的系统，其中至少两个计算机系统中的每个各自包括主板，其中计算机系统的至少两个主板在翅片模块的翅片之一的一侧上彼此间隔开。

10.如条目1所述的系统，其中基座模块包括数据总线，其中数据总线被构造成在至少一个翅片模块和至少一个其它翅片模块或至少一个系统外部的组件之间传输数据。

11.如条目1所述的系统，其还包括被构造成在至少一个翅片模块的至少一个翅片上面移动空气的一个或多而风扇。

12.如条目1所述的系统，其中基座模块和翅片模块以依照至少一个用于装运容器的标准的形式。

13.如条目1所述的系统，其还包括至少一个额外的基座模块和耦合至至少一个额外的基座模块的至少一个额外的翅片模块，其中基座模块和至少一个额外的基座模块被构造成彼此耦合。

14.如条目1所述的系统，其还包括至少一个额外的基座模块和耦合至至少一个额外的基座模块的至少一个额外的翅片模块，其中基座模块和至少一个额外的基座模块被构造成彼此耦合，使得组合的模块具有依照用于装运容器的至少一个标准的形式。

15.如条目1所述的系统，其还包括翅片模块的至少一部分周围的至少一个框架。

16.如条目15所述的系统，其中框架被构造成允许一个或多个翅片模块作为现场可更换部件从基座模块被移除。

17.如条目1所述的系统，其还包括被构造成从基座模块移除至少一个翅片模块的至少一个翅片模块安装/提取装置。

18.一种用于提供计算能力的系统，其包括：

基座模块；和

耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块，其中至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至至少一个翅片的两个或更多个计算机系统，其中两个或更多个计算机系统耦合到的至少一个翅片被构造成从基座模块延伸，使得翅片具有基本上垂直的朝向，

其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块被构造成现场可更换部件。

19.如条目18所述的系统，其中至少一个翅片模块的一个或多个翅片形成至少一个计算机系统的至少部分外壳。

20.如条目19所述的系统，其中至少一个翅片模块包括第一翅片构件和第二翅片构件，其中至少一个计算机系统介于第一翅片构件和第二翅片构件之间，其中第一翅片构件和第二翅片构件组合以至少部分地包围至少一个计算机系统。

21.一种提供计算能力的方法，其包括：

在基座模块上安装两个或更多个翅片模块以形成单元，其中翅片模块被构造成从基座模块延伸，使得至少一个翅片模块具有基本上垂直的朝向，其中至少一个翅片模块包括两个或更多个计算机系统；

将具有安装在基座模块上的翅片模块的单元运输到数据中心；将单元放置在数据中心位置；以及

运行至少一个计算机系统以在数据中心执行计算操作。

22.如条目21所述的方法，其中单元具有一种用于装运容器的至少一个标准的形式。

23.如条目21所述的方法，其还包括：

将至少一个翅片模块耦合至至少一个额外的基座模块以形成额外的单元；以及

将至少一个额外的基座模块耦合至基座模块以形成组合的单元。

24.如条目23所述的方法，其中组合的单元一种用于装运容器的标准，其中运输单元包括将组合的单元运输到数据中心，所述方法还包括在将单元或额外的单元放置在数据中心执行操作之前在数据中心从单元解除至少一个额外的单元的耦合。

25.如条目21所述的方法，其还包括通过基座模块向至少一个翅片模块中的至少一个计算机系统供电。

26.如条目21所述的方法，其还包括：

监视一个或多个翅片模块的计算机系统中可用能力的级别；以及

当翅片模块的可用能力的级别下降到预定级别以下时，移除并更换翅片模块。

27.如条目21所述的方法，其还包括：

监视单元中计算机系统中的可用能力的级别；以及

当单元的可用能力的级别降到预定级别以下时，移除并更换单元。

28.如条目21所述的方法，其中至少一个翅片模块的至少一个翅片被构造成将热量从至少一个计算机系统中的一个或多个热产生组件抽走，所述方法还包括强制使空气跨过至少一个翅片以从至少一个翅片移除热量。

29.一种用于提供计算能力的系统，其包括：

基座模块；和

耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块，其中至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至至少一个翅片的两个或更多个计算机系统，其中一个或多个翅片被构造成形成至少一个计算机系统的外壳，以保护至少一个计算机系统使其免受环境状况的影响，

其中系统被构造成在室外环境中工作。

30.如条目29所述的系统，其中系统被构造成在不使用强制空气冷却的情况下连续工作。

31.如条目29所述的系统，其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块被构造成现场可更换部件。

32.如条目31所述的系统，其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块包括其中安置有两个或更多个计算机系统的外壳，使得现场维修人员无法访问外壳中的两个或更多个计算机系统。

33.如条目29所述的系统，其中至少一个翅片模块包括包括至少一个翅片的密封外壳，其中密封外壳中安置有至少一个计算机系统。

34.如条目33所述的系统，其还包括密封外壳中的至少一个惰性流体。

35.如条目29所述的系统，其中至少一个翅片模块的至少一个翅片被构造成使热量从耦合至翅片的至少一个计算机系统离开。

36.如条目29所述的系统，其中至少一个翅片模块包括第一翅片构件和第二翅片构件，其中至少一个计算机系统介于第一翅片和第二翅片之间，其中第一翅片和第二翅片组合以至少部分地包围至少一个计算机系统。

37.如条目29所述的系统，其中基座模块包括电源总线，其中电源总线被构造成向至少一个翅片模块的至少一个计算机系统供电。

38.如条目37所述的系统，其中基座模块包括密封外壳，其中密封外壳中安置有电源总线。

39.如条目29所述的系统，其中基座模块包括电源总线，其还包括被构造成将至少一个翅片模块中的至少一个计算机系统电耦合至基座模块的至少一个盲配合电源连接器。

40.如条目29所述的系统，其中至少一个翅片模块还包括至少一个密封的连接器，其中至少一个密封的连接器被构造成向翅片模块中的至少一个计算机系统提供数据连接或电源连接。

41.一种用于提供计算能力的系统，其包括：

基座模块；以及

耦合至基座模块的两个或更多个翅片模块，其中至少一个翅片模块包括一个或多个翅片和耦合至至少一个翅片的两个或更多个计算机系统，其中一个或多个翅片被构造成形成至少一个计算机系统的外壳，以保护至少一个计算机系统使其免受环境状况的影响，

其中包括两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块被构造成现场可更换部件。

42.如条目41所述的系统，其中系统被构造成在不使用强制空气冷却的情况下连续地工作。

43.如条目41所述的系统，其还包括至少一部分翅片模块和基座模块的至少一部分上面的至少一个掩体。

44.一种提供计算能力的方法，其包括：

在基座模块上安装包括一个或多个计算机系统的一个或多个翅片模块以形成单元，其中至少一个翅片模块被构造成保护一个或多个计算机系统，使得计算机系统可以在室外环境中工作；以及

运行至少一个计算机系统以在室外位置使用单元执行计算操作。

45.如条目44所述的方法，其还包括：

将具有安装在基座模块上的翅片模块的单元运输至室外位置；以及

将具有安装在基座模块上的翅片模块的单元放置在室外位置。

46.如条目45所述的方法，其中单元具有依照用于装运容器的至少一个标准的形式。

47.如条目44所述的方法，其还包括通过基座模块向至少一个翅片模块中的至少一个计算机系统供电。

48.如条目44所述的方法，其还包括：

监视一个或多个翅片模块的计算机系统中可用能力的级别；以及

当翅片模块的可用能力的级别降到预定级别以下时，移除并更换翅片模块。

49.如条目44所述的方法，其还包括：

监视单元中计算机系统中可用能力的级别；以及

当单元的可用能力的级别降到预定级别以下时，移除并更换单元。

Claims (15)

1.一种用于提供计算能力的系统，其包括：

基座模块，其包括电源总线；以及

耦合至所述基座模块的两个或更多个翅片模块，其中至少一个所述翅片模块包括一个或多个翅片以及耦合至至少一个所述翅片的两个或更多个计算机系统，其中所述两个或更多个计算机系统耦合到的至少一个所述翅片被构造成从所述基座模块延伸，使得所述翅片具有基本上垂直的朝向，

其中所述电源总线被构造成向至少一个所述翅片模块的至少一个计算机系统供电。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述包括所述两个或更多个计算机系统的至少一个翅片模块被构造成现场可更换部件。

3.如权利要求1所述的系统，其中至少一个所述翅片模块的至少一个所述翅片以大体上垂直的朝向耦合至所述基座模块。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述基座模块包括脊部，其中至少一个所述翅片模块的至少一个所述翅片至少部分地从所述基座模块的所述脊部侧向延伸。

5.如权利要求1所述的系统，其中至少一个翅片模块被构造成充当用于初始化所述系统的两个或更多个所述翅片模块中的计算机系统的操作的种子。

6.如权利要求1所述的系统，其中至少两个所述计算机系统中的每一个均包括主板，其中所述计算机系统的至少两个所述主板在所述翅片模块的所述翅片之一的一侧上彼此间隔开。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述基座模块包括数据总线，其中所述数据总线被构造成在至少一个所述翅片模块和至少一个其它翅片模块或至少一个所述系统外部的组件之间传输数据。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述基座模块和所述翅片模块采取依照用于装运容器的至少一个标准的形式。

9.如权利要求1所述的系统，其还包括至少一个额外的基座模块和耦合至所述至少一个额外的基座模块的至少一个额外的翅片模块，其中所述基座模块和所述至少一个额外的基座模块被构造成彼此耦合。

10.如权利要求1所述的系统，其还包括至少一个额外的基座模块和耦合至所述至少一个额外的基座模块的至少一个额外的翅片模块，其中所述基座模块和所述至少一个额外的基座模块被构造成彼此耦合，使得组合的模块具有依照至少一个用于装运容器的标准的形式。

11.一种提供计算能力的方法，其包括：

在基座模块上安装两个或更多个翅片模块以形成单元，其中所述翅片模块被构造成从所述基座模块延伸，使得至少一个所述翅片模块具有基本上垂直的朝向，其中至少一个所述翅片模块包括两个或更多个计算机系统；

将具有安装在所述基座模块上的所述翅片模块的所述单元运输到数据中心；将所述单元放置在数据中心位置；以及

运行至少一个所述计算机系统以在所述数据中心执行计算操作。

12.如权利要求11所述的方法，其还包括：

将至少一个翅片模块耦合至至少一个额外的基座模块以形成额外的单元；以及

将至少一个额外的基座模块耦合至所述基座模块以形成组合的单元。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述组合的单元依照用于装运容器的标准，其中运输单元包括将所述组合的单元运输到所述数据中心，所述方法还包括在将所述单元或所述额外的单元置于在所述数据中心的操作中之前在所述数据中心从所述单元解除所述至少一个额外的单元的耦合。

14.如权利要求11所述的方法，其还包括通过所述基座模块向至少一个所述翅片模块中的至少一个所述计算机系统供电。

15.如权利要求11所述的方法，其还包括：

监视一个或多个所述翅片模块的所述计算机系统中的可用能力的级别；以及

当翅片模块的所述可用能力的级别下降到预定级别以下时，移除并更换所述翅片模块。

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