CN105094242A - 一种支持8个gpu卡的gpu节点以及服务器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持8个GPU卡的GPU节点和服务器系统。支持8个GPU卡的GPU节点包括：主板、4个Riser卡，8个GPU卡，其中，所述主板上包括4个高密连接器；每一个Riser卡均包括连接器装配部和PCIE装配部；所述4个Riser卡分别通过自身的连接器装配部对应连接到所述主板的4个高密连接器；所述4个Riser卡通过自身的PCIE装配部分别对应连接8个GPU卡。本方案能够增加有限空间内能够使用的GPU卡的数量。

Description

一种支持8个GPU卡的GPU节点以及服务器系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术，特别涉及一种支持8个GPU卡的GPU节点以及服务器系统。

背景技术

在现代的计算机中，特别是家用系统和游戏的发烧友，图形的处理变得越来越重要，需要一个专门的图形的核心处理器，因此，图形处理器(GPU，GraphicProcessingUnit)应运而生。随着GPU的发展，GPU已经不再局限于图形处理了，GPU通用计算技术发展已经引起业界不少的关注，事实也证明在浮点运算、并行计算等部分计算方面，GPU可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能。

传统的机架式GPU服务器一般只能支持1个GPU卡，在每一个GPU服务器内部都包括自己的供电设备。由于在有限的空间内，能够使用的GPU卡数量非常有限，则大大限制了GPU服务器的处理能力。

发明内容

本发明实施例提供一种支持8个GPU卡的GPU节点以及服务器系统，能够增加有限空间内能够使用的GPU卡的数量。

一种支持8个GPU卡的GPU节点，包括：主板、4个Riser卡，8个GPU卡，其中，

所述主板上包括4个高密连接器；

每一个Riser卡均包括连接器装配部和PCIE装配部；

所述4个Riser卡分别通过自身的连接器装配部对应连接到所述主板的4个高密连接器；

所述4个Riser卡通过自身的PCIE装配部分别对应连接8个GPU卡。

所述GPU节点包括2U高度的机箱空间；

所述PCIE装配部包括：上端PCIE装配部和下端PCIE装配部；

对于每一个Riser卡，上端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的上层连接1个GPU卡，下端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的下层连接另1个GPU卡。

所述上端PCIE装配部包括：位于上端的PCIE×16插槽；所述下端PCIE装配部包括：位于下端的PCIE×16插槽。

进一步包括：电源板，从外部机柜取电，并通过第一供电线路为所述主板供电，以及通过第二供电线路为所述8个GPU卡供电。

所述电源板包括：

4个皇冠夹、热拔插和功耗监控单元、主板供电端子、GPU供电端子，

所述4个皇冠夹被设置于所在电源板同一脚位的正反两面，每一面包括2个所述皇冠夹；所述4个皇冠夹用于从外部机柜后方的两条铜排取电，取得的电源被传送到所述热拔插和功耗监控单元后分为两路，一路传送到所述主板供电端子，为所述主板供电；另一路传送到所述GPU供电端子，为8个GPU卡供电。

所述热拔插和功耗监控单元支持主板功耗监控和GPU功耗监控，以及所述GPU节点的热拔插功能。

进一步包括：8个硬盘；

所述主板呈L型，所述主板的左侧布置有两条PCIE×8插槽，所述主板的右侧包括2个CPU及16条DIMM；所述8个硬盘位于所述主板的左上方，且分上下两层设置。

所述每一个Riser卡通过所述高密连接器连接在所述主板上，高度小于2U高度，并满足抬升所述插接高度，使得该插接高度适于上下2个GPU卡横插。

一种服务器系统，包括：

机柜、至少一个上述任意一种GPU节点；

所述机柜用于装容所述至少一个GPU节点；

所述机柜的后方包括至少两条铜排，所述至少一个GPU节点从所述至少两条铜牌上取电。

所述至少一个GPU节点以可插拔的方式连接在所述机柜上。

本发明实施例提供的支持8个GPU卡的GPU节点以及服务器系统，GPU卡不是直接连接在主板上，而是通过Riser卡连接在主板上，并且，为了满足更多GPU卡的连接，主板通过高密连接器与Riser卡相连，Riser卡再通过PCIE装配部与GPU卡相连，这样，使得从主板引出的连接器管脚可以不受主板PCIE接口的限制，从而能够增加有限空间内能够使用的GPU卡的数量。

附图说明

图1是本发明一个实施例中支持8个GPU卡的GPU节点的结构示意图。

图2是本发明另一个实施例中支持8个GPU卡的GPU节点的结构示意图。

图3是本发明一个实施例中电源板内部的结构示意图。

图4是本发明一个实施例中支持8个GPU卡及2U机箱的GPU节点的结构效果示意图。

图5是本发明一个实施例中服务器系统的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一个实施例提出了一种支持8个GPU卡的GPU节点，参见图1，包括：主板101、4个抬升(Riser)卡102，8个GPU卡103，其中，

所述主板101上包括4个高密连接器1011；

每一个Riser卡102均包括连接器装配部1021和PCIE装配部1022；

4个Riser卡102分别通过自身的连接器装配部1021对应连接到所述主板101的4个高密连接器1011；

4个Riser卡102分别通过自身的PCIE装配部1022对应连接8个GPU卡103。

可见，上述实施例提出的支持8个GPU卡的GPU节点中，GPU卡不是直接连接在主板上，而是通过Riser卡连接在主板上，并且，为了满足更多GPU卡的连接，主板通过高密连接器与Riser卡相连，Riser卡再通过PCIE装配部与GPU卡相连，这样，使得从主板引出的连接器管脚可以不受主板PCIE接口的限制，从而能够增加有限空间内能够使用的GPU卡的数量。

在本发明一个实施例中，所述支持8个GPU卡的GPU节点包括2U高度的机箱空间；并且，为了能在2U高度的机箱空间内放置8个GPU卡，所述PCIE装配部包括：上端PCIE装配部和下端PCIE装配部；

则对于每一个Riser卡，上端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的上层连接1个GPU卡，下端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的下层连接另1个GPU卡。

在本发明一个实施例中，所述上端PCIE装配部包括：位于上端的PCIE×16插槽；所述下端PCIE装配部包括：位于下端的PCIE×16插槽。也就是说，具体通过两个PCIE×16插槽，使得上下两个GPU卡连接在一个Riser卡上，进而连接到主板上。

在本发明一个实施例中，参见图2，支持8个GPU卡的GPU节点包括：主板201、4个Riser卡202，8个GPU卡203，以及电源板204，其中，

所述主板201上包括4个高密连接器2011；

每一个Riser卡202均包括连接器装配部2021和PCIE装配部2022；

所述4个Riser卡202分别通过自身的连接器装配部2021对应连接到所述主板201的4个高密连接器2011；

所述4个Riser卡202分别通过自身的PCIE装配部2022对应连接8个GPU卡203，比如，每一个Riser通过上端PCIE装配部连接位于上层的1个GPU卡，并通过下端PCIE装配部连接位于下层的1个GPU卡；

电源板204，从外部机柜取电，并通过第一供电线路为所述主板201供电，以及通过第二供电线路为8个GPU卡203供电。

在图2所示的实施例中，支持8个GPU卡的GPU节点内部没有独立的电源供电系统，GPU节点通过电源板从外部机柜取电，因此便于实现整机柜所有GPU节点的集中供电、集中散热、集中管理功能。在节能降耗方面比传统机架式GPU服务器具有更大的优势。

参见图3，在本发明的一个实施例中，所涉及的电源板内部可以包括：

4个皇冠夹301、热拔插和功耗监控单元302、主板供电端子303、GPU供电端子304，

所述4个皇冠夹被设置于所在电源板同一脚位的正反两面，每一面包括2个所述皇冠夹；所述4个皇冠夹连接到外部机柜的供电部比如铜排，以从该供电部取电，取得的电源被传送到所述热拔插和功耗监控单元302后分为两路，一路传送到所述主板供电端子303，为本发明实施例中GPU节点的主板供电；另一路传送到所述GPU供电端子304，为本发明实施例中GPU节点的8个GPU卡供电。

采用上述图3所示的电源板时中，本发明实施例的GPU节点可以通过4个皇冠夹从外部机柜取电，皇冠夹布局采用“Back-to-Back”方式，可以使供电流能力提高1倍，并且，取电方式简单。进一步地，电源板中包括热拔插和功耗监控单元，能够分别支持主板功耗监控和GPU功耗监控，以及节点的热拔插功能。

针对上述在2U的机箱空间内支持8个GPU卡的GPU节点，参见图4，在本发明的又一个实施例中，GPU节点的结构包括：

主板、4个Riser卡，8个GPU卡，以及电源板，8个硬盘，其中，

主板呈L型，所述主板的左侧布置有两条PCIE×8插槽，所述主板的右侧包括2个CPU及16条DIMM；8个硬盘位于主板的左上方，分上下两层设置；

电源板后端布置有4个皇冠夹，4个皇冠夹被设置于所在电源板同一脚位的正反两面，每一面包括2个所述皇冠夹，实现最大340A电流的过流能力，当节点插入机柜内时实现从机柜后方的两条铜排取12V电源，电源比如12V经过热拔插和功耗监控单元后分两路，一路流向24管脚的电源端子给主板供电；另一路流向8个8管脚的电源端子，分别给8个GPU卡供电。

在图4所示的本发明的实施例中，每一个Riser卡通过所述高密连接器连接在所述主板上，高度小于2U高度，并满足抬升所述插接高度，使得该插接高度适于上下2个GPU卡横插。

在实现图4所示的本发明实施例的支持8个GPU卡的GPU节点时，具体处理可以包括：

1)、按照图4所示布局图设计节点主板。主板程L型，主板左侧布置两条PCIE×8插槽，主板右侧为2颗CPU及16条DIMM布局。Riser卡和主板之间的连接方式，在主板右侧边缘部分均匀布置4颗高密连接器；

2)、按照图3所示布局设计电源板。电源板后端布置4颗皇冠夹，实现从机柜的铜排上取系统12V电源。4颗皇冠夹按照图4所示Back-to-Back布局方法放置，使P12V_IN的过流能力提高一倍至340安培。P12V_IN电源经过热拔插和功耗监控单元后分两路，一路流向24Y电源端子给主板供电；另一路流向8个8Y电源端子，分别给8个GPU卡供电。

3)、设计Riser卡，Riser卡右下角布局一颗Right-Angle的高密连接器，实现与主板的PCIE通信。Riser卡上通过PCIESwitch芯片把1条PCIEX16总线扩展为两条总线，分别传输至两个标准的PCIEX16Slot，供两块GPU卡使用。

4)、所有板卡设计完成后，按照图4布局方式把相关部件按螺孔位置装配在2U节点托盘中，再分别通过相关线缆实现板卡间的互联。

本发明一个实施例还提出了一种服务器系统，参见图5，包括：

机柜501、至少一个上述任意一种的GPU节点502；

所述机柜501用于装容所述至少一个GPU节点502；

所述机柜501的后方包括至少两条铜排，所述至少一个GPU节点502从所述至少两条铜牌上取电。

在本发明一个实施例中，所述至少一个GPU节点以可插拔的方式连接在所述机柜上。

本发明各个实施例至少具有如下的有益效果：

1、本发明实施例中，GPU卡不是直接连接在主板上，而是通过Riser卡连接在主板上，并且，为了满足更多GPU卡的连接，主板通过高密连接器与Riser卡相连，Riser卡再通过PCIE装配部比如PCIE接口与GPU卡相连，这样，使得从主板引出的连接器管脚可以不受主板PCIE接口的限制，从而能够增加有限空间内能够使用的GPU卡的数量。

2、本发明实施例中，只需要使用Riser卡，通过Riser卡将主板的连接高度提升，使得插接高度适于多个GPU卡的横插，以及将主板的连接口改为高密连接口，而不是PCIE连接口，因此，通过Riser卡的连接高度转换和连接口类型转换，实现主板连接更多的GPU卡。比如，对于2U机箱的GPU节点，Riser卡通过所述高密连接器连接在主板上，高度小于2U高度，并满足抬升所述插接高度，使得该插接高度适于上下2个GPU卡横插，从而实现了在2U机箱空间内装容8个GPU卡的功能。

3、本发明的实施例能够实现一种支持8GPU卡的2URack-GPU节点，其节点高度为2U，最大可支持8块GPU卡的配置，支持节点的热拔插功能。组成GPU节点的板卡主要由主板、电源板和Riser卡三个部分。

4、本发明实施例中，GPU节点内部没有独立的电源供电系统，GPU节点从机柜取电，因此便于实现整机柜所有GPU节点的集中供电、集中散热、集中管理功能。在节能降耗方面比传统机架式GPU服务器具有更大的优势。

5、本发明实施例中，GPU节点内部结构紧凑，功能部件的排列方式更为合理，便于在有限空间内支持更多的GPU卡，从而能够大大提升GPU节点的处理能力。

6、本发明实施例中，电源板中包括热拔插和功耗监控单元，能够分别支持主板功耗监控和GPU功耗监控，以及节点的热拔插功能。

7、本发明实施例的GPU节点可以通过4个皇冠夹从外部机柜取电，皇冠夹布局采用“Back-to-Back”方式，可以使供电流能力提高1倍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃〃〃〃〃〃”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种支持8个GPU卡的GPU节点，其特征在于，包括：主板、4个Riser卡，8个GPU卡，其中，

所述主板上包括4个高密连接器；

每一个Riser卡均包括连接器装配部和PCIE装配部；

所述4个Riser卡分别通过自身的连接器装配部对应连接到所述主板的4个高密连接器；

所述4个Riser卡通过自身的PCIE装配部分别对应连接8个GPU卡。

2.根据权利要求1所述的GPU节点，其特征在于，所述GPU节点包括2U高度的机箱空间；

所述PCIE装配部包括：上端PCIE装配部和下端PCIE装配部；

对于每一个Riser卡，上端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的上层连接1个GPU卡，下端PCIE装配部在2U高度的机箱空间内的下层连接另1个GPU卡。

3.根据权利要求1所述的GPU节点，其特征在于，所述上端PCIE装配部包括：位于上端的PCIE×16插槽；所述下端PCIE装配部包括：位于下端的PCIE×16插槽。

4.根据权利要求1至3中任一所述的GPU节点，其特征在于，进一步包括：电源板，从外部机柜取电，并通过第一供电线路为所述主板供电，以及通过第二供电线路为所述8个GPU卡供电。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电源板包括：

4个皇冠夹、热拔插和功耗监控单元、主板供电端子、GPU供电端子，

所述4个皇冠夹被设置于所在电源板同一脚位的正反两面，每一面包括2个所述皇冠夹；所述4个皇冠夹用于从外部机柜后方的两条铜排取电，取得的电源被传送到所述热拔插和功耗监控单元后分为两路，一路传送到所述主板供电端子，为所述主板供电；另一路传送到所述GPU供电端子，为8个GPU卡供电。

6.根据权利要求5所述的GPU节点，其特征在于，所述热拔插和功耗监控单元支持主板功耗监控和GPU功耗监控，以及所述GPU节点的热拔插功能。

7.根据权利要求1所述的GPU节点，其特征在于，进一步包括：8个硬盘；

所述主板呈L型，所述主板的左侧布置有两条PCIE×8插槽，所述主板的右侧包括2个CPU及16条DIMM；所述8个硬盘位于所述主板的左上方，且分上下两层设置。

8.根据权利要求2或3所述的GPU节点，其特征在于，所述每一个Riser卡通过所述高密连接器连接在所述主板上，高度小于2U高度，并满足抬升所述插接高度，使得该插接高度适于上下2个GPU卡横插。

9.一种服务器系统，其特征在于，包括：

机柜、至少一个如权利要求1至8中任一所述的GPU节点；

所述机柜用于装容所述至少一个GPU节点；

所述机柜的后方包括至少两条铜排，所述至少一个GPU节点从所述至少两条铜牌上取电。

10.根据权利要求9所述的服务器系统，其特征在于，所述至少一个GPU节点以可插拔的方式连接在所述机柜上。