CN107463224A - 显卡扩展板及应用其的主机、计算设备 - Google Patents

显卡扩展板及应用其的主机、计算设备 Download PDF

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Abstract

显卡扩展板及应用其的主机、计算设备，其中显卡扩展板包括总线协议接口、时钟扩展单元、总线协议信号扩展单元、电源切换控制单元及至少两个显卡插槽，其中：总线协议接口接入主板，以接收总线协议信号；至少两个显卡插槽，用于插入显卡；时钟扩展单元，将总线协议信号中的控制信号传输至至少两个显卡插槽；总线协议信号扩展单元，将总线协议信号中的差分数据信号传输至至少两个显卡插槽；电源切换控制单元，与服务器电源连接，以给至少两个显卡插槽供电。通过功率高的常用服务器电源供电，无需增加低功率的ATX电源；通过总线协议接口接收主板的总线协议信号以执行正常工作，因此可根据需要设置多个显卡插槽，无需定制，结构简单，价格低廉。

Description

显卡扩展板及应用其的主机、计算设备
技术领域
本公开属于电脑设备技术领域，更具体地涉及一种显卡扩展板及应用其的主机、计算设备。
背景技术
CPU(中央处理器)由专为顺序串行处理而优化的几个核心组成，而GPU(显卡、视觉处理器)则拥有一个由数以千计的更小、更高效的核心(专为同时处理多重任务而设计)组成的大规模并行计算架构。GPU加速计算可以将应用程序计算密集部分的工作负载转移到GPU，同时仍由CPU运行其余程序代码，从而提高数据处理速度。GPU加速计算能力可以通过采用更高性能的GPU，增加更多数量的GPU来提高。但现在市场上的主板，由于结构，散热和供电限制，大多只可以插两条GPU卡，则需要对GPU进行扩展，现常见的GPU扩展方案包括：
1、定制主板，从而增加GPU插槽；但定制主板的定制产品周期长，价格高，而CPU的性能是固定的，即使通过增加GPU插槽插入多个GPU，也有可能会使得一些应用被限制。
2、采用通用主板，通过总线协议(PCIE)延长线的方式，增加GPU的数量，但由于通用主板的PCIE插槽数量有限，且为了解决供电问题，通常需要增加ATX电源的总载荷，使得整个系统价格高昂。
公开内容
基于以上问题，本公开的主要目的在于提出一种显卡扩展板及应用其的主机、计算设备，用于解决以上技术问题的至少之一。
为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提出一种显卡扩展板，包括：总线协议接口、电源切换单元及至少两个显卡插槽，其中：总线协议接口，其接入主板，以接收总线协议信号；至少两个显卡插槽，分别插入显卡；电源切换单元，与服务器电源和至少两个显卡插槽电性连接，其将服务器提供的电压转换为单一电压值提供至至少两个显卡插槽供电。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板还包括：温度传感器；散热风扇；以及散热控制单元，与温度传感器及散热风扇连接，散热控制单元根据温度传感器感测的显卡扩展板的温度，控制散热风扇进行散热。
在本公开的一些实施例中，上述电源切换单元还用于控制给显卡中每一个的供电时间。
在本公开的一些实施例中，上述电源切换单元通过控制显卡中每一个的供电时间的延时，使显卡中的每一个依次打开。
在本公开的一些实施例中，上述主板通过总线协议子卡，将总线协议信号自其自带的显卡插槽引出，以使总线协议接口接入主机时，传递总线协议信号。
在本公开的一些实施例中，上述电源切换单元采用MOS管切换方式或继电器的方式给至少两个显卡插槽中插入的显卡供电。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板还包括：电源转换单元，与服务器电源连接；第一电源输出插头，与电源转换单元连接，以用于向接入主板供电；第二电源输出插头，与电源转换单元连接，以用于向连接至接入主机的硬盘供电。
在本公开的一些实施例中，上述电源转换单元包括ATX电源转换芯片；第一电源输出插头包括ATX 24针电源输出插头和ATX 4针电源输出插头；第二电源输出插头包括SATA4针电源输出插头。
在本公开的一些实施例中，上述电源转换单元通过RC延时控制或复杂可编程逻辑器件控制，对ATX电源转换芯片进行控制，以按ATX时序要求转换出标准ATX电源，用于向接入主板及硬盘供电。
在本公开的一些实施例中，上述总线协议接口通过线缆接入主板；和/或通过高速信号传输线接入主板；高速信号传输线包括SAS线或USB线。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板还包括：时钟扩展单元，用于将总线协议信号中的控制信号传输至至少两个显卡插槽；总线协议信号扩展单元，用于将总线协议信号中的差分数据信号传输至至少两个显卡插槽。
在本公开的一些实施例中，上述时钟扩展单元包括至少一个时钟扩展芯片；总线协议信号扩展单元包括至少一个总线协议扩展芯片。
为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，提出一种主机，包括：服务器电源、主板、硬盘及上述的显卡扩展板，其中：主板接入显卡扩展板的总线协议接口；硬盘与主板连接；服务器电源与显卡扩展板的电源切换单元连接，用于向显卡扩展板插入的显卡供电。
在本公开的一些实施例中，上述主机的显卡扩展板还包括：电源转换单元，与服务器电源连接；第一电源输出插头，与电源转换单元及主板连接，以通过该第一电源输出插头向主板供电；第二电源输出插头，与电源转换单元及硬盘连接，以通过该第二电源输出插头向硬盘供电。
为了实现上述目的，作为本公开的又一个方面，提出一种计算设备，包括上述的主机。
本公开提出的显卡扩展板及应用其的主机、计算设备，具有以下有益效果：
1、本公开的显卡扩展板，通过功率高的常用服务器电源供电，无需增加低功率的ATX电源；通过总线协议接口接收主板的总线协议信号以执行正常工作，因此可根据需要设置多个显卡插槽，无需定制，结构简单，价格低廉；
2、为显卡扩展板单独设置散热风扇，并通过散热控制单元来控制散热风扇的工作，能够及时的排出显卡工作过程中的产热，从而提高显卡的使用寿命，提高主机性能；
3、服务器电源选用市面上通用的单一大功率的电源，因此可进一步降低结构成本；电源切换单元通过修改不同显卡的延时时间，将显卡依次打开，可以减小多个显卡负载同时打开时的冲击电流，减少对输入电源的需求；
4、显卡扩展板上还集成有电源转换单元及电源输出插头，从而为主板、CPU及硬盘等供应标准的ATX电源，无需额外的电源，避免了多个电源不共地导致的器件被烧毁的情形；
5、由于主板通过总线协议子卡，将总线协议信号自其自带的总线协议信号引出，以将总线协议信号传输至显卡扩展板，因此，无需编写驱动，主板即可识别显卡扩展板中的显卡插槽，因此，本公开的主机结构简单，运行方便。
附图说明
图1是本公开一实施例提出的显卡扩展板应用于主机中的连接关系图；
图2是本公开一实施例提出的显卡扩展板的结构示意图；
图3是本公开一实施例提出的主机的部分结构的结构框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
本公开提出一种显卡扩展板，包括：总线协议接口、电源切换单元及至少两个显卡插槽，其中：总线协议接口，其接入主板，以接收总线协议信号；至少两个显卡插槽，分别插入显卡；电源切换单元，与服务器电源和至少两个显卡插槽电性连接，其将服务器提供的电压转换为单一电压值提供至至少两个显卡插槽供电。
其中，主板具体为通过总线协议(IPCE)子卡，把总线协议信号从原生显卡插槽(即主机中设置的)中引出，再通过高速信号传输线接入总线协议接口，从而传递总线协议信号给显卡扩展板。
因此，本公开的显卡扩展板，通过功率高的常用服务器电源供电，无需增加ATX电源的总载荷；通过总线协议接口接收主板的总线协议信号以执行正常工作，因此可根据需要设置多个显卡插槽，无需定制，结构简单，价格低廉。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板还包括：时钟扩展单元，用于将总线协议信号中的控制信号传输至至少两个显卡插槽；总线协议信号扩展单元，用于将总线协议信号中的差分数据信号传输至至少两个显卡插槽。因此，总线协议信号中的高速总线协议差分数据信号传输至总线协议信号扩展单元，而高速总线协议差分时钟及RST、WAKE#等总线协议控制信号则传输至时钟扩展单元。其中的高速信号传输线可以实际使用SAS线、USB线等线缆。
在本公开的一些实施例中，上述服务器电源的输出电压为单一电压值；例如可选用市面上通用的单一大功率12V的电源，因此可进一步降低结构成本。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板，还包括温度传感器、散热风扇及散热控制单元，散热控制单元根据温度传感器感测的显卡扩展板的温度，控制散热风扇进行散热。通过为显卡扩展板单独设置散热风扇，并通过散热控制单元来控制散热风扇的工作，能够及时的排出显卡工作过程中的产热，从而提高显卡的使用寿命，提高主机性能。需要说明的是，本实施例并不对散热风扇及散热控制单元的具体结构及控制方法进行限定，凡是能够实现上述功能的散热风扇及散热控制单元均属于本实施例的保护范围。
在本公开的一些实施例中，上述时钟扩展单元包括至少一个时钟扩展芯片；总线协议信号扩展单元包括至少一个总线协议扩展芯片。一个时钟扩展芯片及一个总线协议扩展芯片根据其性能，可用于向一个或多个显卡传输信号。
在本公开的一些实施例中，例如，电源切换单元可采用MOS管切换方式或继电器的方式给至少一个显卡插槽中插入的显卡供电；电源切换单元还用于控制给显卡中每一个的供电时间；例如上述电源切换单元通过控制显卡中每一个的供电时间的延时，使显卡中的每一个依次打开；即通过修改不同显卡供电的延时时间为不同，可将显卡负载依次打开，从而可以避免多个显卡同时打开的大冲击电流，减少对输入电源高性能的需求。
在公开的一些实施例中，上述主板通过总线协议子卡，将总线协议信号自其自带的总线协议信号引出，以使总线协议接口接入主机时，接收所述总线协议信号。因此由于总线协议已经被主板底层支持，所以不需要再编写驱动，主板可以直接识别显卡扩展板扩展出的显卡插槽，当显卡插入到显卡插槽时，主板启动后可以直接识别到这些显卡，使得包括其的主机结构简单，运行方便。
在本公开的一些实施例中，上述显卡扩展板，还包括：电源转换单元，与服务器电源连接；第一电源输出插头，与电源转换单元连接，以用于向接入主板供电；第二电源输出插头，与电源转换单元连接，以用于向连接至接入主机的硬盘供电；从而采用单一的服务器电源，即可同时解决显卡扩展板、主板、硬盘等的供电问题，还可避免多个电源供电时，由于不共地导致的器件被烧毁的情形。
例如，上述电源转换单元可包括ATX电源转换芯片；第一电源输出插头包括ATX 24针电源输出插头和ATX 4针电源输出插头；第二电源输出插头包括SATA4针电源输出插头。
则，例如上述电源转换单元可通过RC延时控制或复杂可编程逻辑器件(CPLD)控制，对所述ATX电源转换芯片进行控制，以按ATX时序要求转换出+5V、+3.3V、+5V_SB等标准ATX电源，用于向接入主板及硬盘供电。
根据上述公开的显卡扩展板，本公开还提出一种主机，包括服务器电源、主板、硬盘及上述的显卡扩展板，其中：主板接入显卡扩展板的总线协议接口；硬盘与主板连接；服务器电源与显卡扩展板的电源切换单元连接，用于向显卡扩展板插入的显卡供电。
在本公开的一些实施例中，上述主机的显卡扩展板还包括：电源转换单元，与服务器电源连接；第一电源输出插头，与电源转换单元及主板连接，以通过该第一电源输出插头向主板供电；第二电源输出插头，与电源转换单元及硬盘连接，以通过该第二电源输出插头向硬盘供电。
上述公开的主机，可应用于计算机领域，作为计算设备的主机，以提高该计算设备的性能。
以下通过具体实施例，对本公开提出的显卡扩展板及应用其的主机、计算设备进行详细描述。
实施例
为解决采用多个显卡时的供电，散热等问题，本实施例通过采用显卡扩展板来实现。具体显卡扩展板的供电电源选择通用的服务器电源(单一大功率12V)，其通过PCIE(总线协议)扩展芯片扩展出多个显卡插槽以插入显卡。如图1所示，显卡扩展板与主板之间的连接，包括信号线和电源线；信号线是通过高速连接线(SAS线，USB线)传输PCIE高速差分信号及PCIE控制信号。显卡扩展板通过ATX电源线给主板提供标准电源。
如图2所示，显卡扩展板的主要组成部分包括总线协议接口、ATX电源转换单元，电源切换单元，散热风扇、温度传感器及散热控制单元(图中未示出)，PCIE信号扩展单元，时钟扩展单元及若干显卡插槽。
其中，请结合图2及图3，服务器电源通过电源线给显卡扩展板提供12V单一电源；显卡扩展板利用RC延时控制或者CPLD等控制ATX电源转换单元的DC-DC电源转换芯片，按照ATX时序要求转换出+5V、+3.3V、+5V_SB等标准的ATX电源。ATX 24针电源输出插头及ATX 4针电源输出插头与ATX电源转换单元连接，并通过插入的24针及4针ATX电源线给主板供电；SATA 4针电源输出插头与ATX电源转换单元连接，并通过SATA4针电源线给SATA硬盘供电。
具体工作时，主板通过ATX24针电源线向显卡扩展板传输开机使能信号PON#，显卡扩展板上的ATX电源转换单元工作，显卡扩展板通过24针和4针ATX电源线给主板供电，并传输ATX转换单元的工作正常信号POK从而解决主板的供电问题。显卡扩展板通过SATA 4针电源线给SATA硬盘供电，从而解决SATA硬盘的供电问题。
显卡扩展板的电源切换单元通过MOS管切换或继电器的方式控制12V输入对每一个显卡进行供电；并通过修改不同的延时时间，将显卡(GPU)负载依次打开，从而可以减小多个GPU负载的冲击电流，减少对输入电源的需求。
主板通过PCIE子卡，把PCIE信号从原生PCIE插槽中引出，再通过高速信号传输线(例如SAS线或USB线)连接到显卡扩展板；该高速信号包括高速PCIE差分数据信号、高速PCIE差分时钟及RST，WAKE#等PCIE控制信号；显卡扩展板把接受到的PCIE信号，通过总线协议信号扩展单元的PCIE扩展芯片及时钟扩展单元的时钟扩展芯片分配给多个显卡插槽插入的显卡。由于PCIE协议已经被主板底层支持，所以不需要再编写驱动，主板可以直接识别这些扩展出的显卡插槽。当显卡插入到显卡插槽时，主板启动后可以直接识别到这些显卡。
以上所述的具体实施例，对本公开公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种显卡扩展板，包括：总线协议接口、电源切换单元及至少两个显卡插槽，其中：
总线协议接口，其接入主板，以接收总线协议信号；
至少两个显卡插槽，分别插入显卡；
电源切换单元，与服务器电源和所述至少两个显卡插槽电性连接，其将服务器提供的电压转换为单一电压值提供至所述至少两个显卡插槽供电。
2.根据权利要求1所述的显卡扩展板，还包括：
温度传感器；
散热风扇；以及
散热控制单元，与所述温度传感器及所述散热风扇连接，散热控制单元根据所述温度传感器感测的所述显卡扩展板的温度，控制所述散热风扇进行散热。
3.根据权利要求1所述的显卡扩展板，其中，所述电源切换单元还用于控制给所述显卡中每一个的供电时间。
4.根据权利要求3所述的显卡扩展板，其中，所述电源切换单元通过控制所述显卡中每一个的供电时间的延时，使所述显卡中的每一个依次打开。
5.根据权利要求1所述的显卡扩展板，其中，所述主板通过总线协议子卡，将总线协议信号自其自带的显卡插槽引出，以使总线协议接口接入主机时，传递所述总线协议信号。
6.根据权利要求1所述的显卡扩展板，其中，所述电源切换单元采用MOS管切换方式或继电器的方式给所述至少两个显卡插槽中插入的显卡供电。
7.根据权利要求1所述的显卡扩展板，还包括：
电源转换单元，与所述服务器电源连接；
第一电源输出插头，与所述电源转换单元连接，以用于向所述接入主板供电；
第二电源输出插头，与所述电源转换单元连接，以用于向连接至所述接入主机的硬盘供电。
8.根据权利要求7所述的显卡扩展板，其中：
所述电源转换单元包括ATX电源转换芯片；
所述第一电源输出插头包括ATX 24针电源输出插头和ATX 4针电源输出插头；
所述第二电源输出插头包括SATA4针电源输出插头。
9.根据权利要求8所述的显卡扩展板，其中，所述电源转换单元通过RC延时控制或复杂可编程逻辑器件控制，对所述ATX电源转换芯片进行控制，以按ATX时序要求转换出标准ATX电源，用于向所述接入主板及所述硬盘供电。
10.根据权利要求1所述的显卡扩展板，其中，所述总线协议接口通过线缆接入主板；和/或通过高速信号传输线接入主板；所述高速信号传输线包括SAS线或USB线。
11.根据权利要求1所述的显卡扩展板，还包括：
时钟扩展单元，用于将所述总线协议信号中的控制信号传输至所述至少两个显卡插槽；
总线协议信号扩展单元，用于将所述总线协议信号中的差分数据信号传输至所述至少两个显卡插槽。
12.根据权利要求11所述的显卡扩展板，其中：
所述时钟扩展单元包括至少一个时钟扩展芯片；
所述总线协议信号扩展单元包括至少一个总线协议扩展芯片。
13.一种主机，包括：服务器电源、主板、硬盘及权利要求1至12中任一项所述的显卡扩展板，其中：
所述主板接入所述显卡扩展板的总线协议接口；
所述硬盘与所述主板连接；
所述服务器电源与所述显卡扩展板的电源切换单元连接，用于向所述显卡扩展板插入的显卡供电。
14.根据权利要求13所述的主机，其中，所述显卡扩展板还包括：
电源转换单元，与所述服务器电源连接；
第一电源输出插头，与所述电源转换单元及所述主板连接，以通过该第一电源输出插头向所述主板供电；
第二电源输出插头，与所述电源转换单元及硬盘连接，以通过该第二电源输出插头向所述硬盘供电。
15.一种计算设备，包括：权利要求13至14中任一项所述的主机。
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