CN115202975A - 控制负载的功率消耗的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种控制负载的功率消耗的方法、装置和系统，所述方法包括：获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

Description

控制负载的功率消耗的方法、装置和系统

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体地，涉及一种用于控制负载的功率消耗的方法、装置和系统。

背景技术

随着半导体技术和电子技术的快速发展，各类电子设备的性能也越来越高。另一方面，人们也越来越期望电子设备具备节能和高效的特性，以符合绿色和低碳的要求。在某些情况下，对单个的电子设备或包括多个电子设备的系统甚至存在总的输入功率方面的限制。例如，对于个人电脑、服务器、数据中心等电子设备或电子设备系统而言，往往需要按照行业规范或者某一特定目标对这些设备中的部件或者电子设备系统中的子系统设备进行功率分配，相应地，电子设备中的部件或电子设备系统中的子系统存在比较严格的输入功率的限制。

发明内容

本申请的实施例提供了一种控制负载的功率消耗的方法，该方法包括：获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

在一些实施例中，所述获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：获取向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。

在一些实施例中，向所述负载供电的电压输入路径包括串联在电压输入路径上的电阻器，所述负载经由所述电阻器接收电源电压，其中所述获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：获取所述电阻器两端的电压信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电压信号。

在一些实施例中，响应于电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗包括以下中的至少一个：降低所述负载的工作频率；降低所述负载接收到的负载电压；以及降低所述负载的计算资源的占用程度。

在一些实施例中，对所述负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度包括：将所述负载的温度与所述标定温度进行比较；响应于所述负载的温度高于所述标定温度而减小所述负载的功率消耗，直到所述负载的温度不高于所述标定温度。

在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述负载的温度低于第二温度而停止对所述负载的温度的控制，所述第二温度低于所述第一温度。

在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述电信号的信号值再次高于所述信号阈值而再次减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；以及获取并记录所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第三温度,并将该第三温度记录为所述标定温度。

在一些实施例中，所述负载包括多个温度检测区，其中获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度包括：分别获取所述多个温度检测区的温度，从而获得多个温度检测区温度；以及基于所述多个温度检测区温度获得所述第一温度，所述第一温度包括所述多个温度检测区温度中的最低温度、所述多个温度检测区温度中的最高温度、以及所述多个温度检测区温度的平均温度中的一个。

在一些实施例中，所述负载经由多个电压输入路径接收电源电压，所述电信号包括分别表征所述多个电压输入路径的中各个电压输入路径上的功率消耗水平的多个路径电信号，所述信号阈值包括分别与所述多个路径电信号一一对应的多个路径信号阈值，将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较包括：将所述多个路径电信号分别与所述多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值，其中所述方法还包括：基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值，其中响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值包括：响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值，而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值，其中获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度并将所述第一温度存储为标定温度包括：获取所述负载在所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度。

本申请的另一实施例提供了一种控制负载的功率消耗的装置，包括：电信号获取模块，其被配置成获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；比较模块，其被配置成将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；功率调节模块，其被配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；标定温度获取模块，其被配置成获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及温度控制模块，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

本申请的另一实施例提供了一种计算设备，包括存储器，其被配置成存储计算机可执行指令；处理器，其被配置成当所述计算机可执行指令被处理器执行时执行如前述的控制负载的功率消耗的方法的实施例中任一实施例所述的方法。

本申请的另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时，执行如前述的控制负载的功率消耗的方法的实施例中任一实施例所述的方法。

本申请的另一实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时实现前述的控制负载的功率消耗的方法的实施例中任一实施例所述的方法的步骤。

本申请的又一实施例提供了一种控制负载的功率消耗的系统，所述系统包括：功率消耗水平感测器，其被配置成获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；第一比较器，其被配置成将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；功率调节器，其被配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；温度传感器，其被配置成检测所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度；温度控制器，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

在一些实施例中，所述功率消耗水平感测器包括电流检测电路，所述电流检测电路被配置成采集向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。

在一些实施例中，温度控制器包括第二比较器，所述第二比较器被配置成将所述负载的温度与所述标定温度进行比较以获得温度差信号，所述温度控制器基于所述温度差信号调节所述负载的功率消耗使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

本申请的又一实施例提供了一种控制负载的功率消耗的系统，所述负载经由多个电压输入路径接收电源电压，所述系统包括：与所述多个电压输入路径对应的多个功率消耗水平感测器，每个功率消耗水平感测器被配置成获取表征所述多个电压输入路径中相应的电压输入路径的功率消耗水平的路径电信号；多个第三比较器，所述多个第三比较器被配置成将所述多个路径电信号分别与多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值；信号组合电路，所述信号组合电路被配置成基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于相应的路径信号阈值，功率调节器，其被配置成响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值；温度传感器，其被配置成检测所述负载在组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度；温度控制器，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

在一些实施例中，所述信号组合电路包括或运算电路，所述或运算电路被配置成对所述多个比较信号进行或运算从而获得所述组合信号。

在一些实施例中，所述信号组合电路包括与运算电路，所述与运算电路被配置成对所述多个比较信号进行与运算从而获得所述组合信号。

以上概述了本申请的一些实施例，基于一些实施例的组合以及不同实施例中特征的组合可以获得另外的不同实施例，这些不同实施例同样属于本申请的保护范围。

根据下文描述的实施例，本申请的这些和其它优点将变得清楚，并且参考下文描述的实施例来阐明本申请的这些和其它优点。

附图说明

现在将更详细并且参考附图来描述本申请的实施例，其中：

图1图示了根据本申请的一个实施例的控制负载的功率消耗的方法的流程图；

图2a图示了本申请一个实施例提供的负载100及与控制负载100的功率消耗相关的部分电路；

图2b图示了本申请另一实施例提供的负载100及与控制负载100的功率消耗相关的部分电路；

图3图示了根据本申请的另一实施例的控制负载的功率消耗的方法的流程图；

图4图示了根据本申请的一个实施例的控制负载的功率消耗的方法中涉及的更新标定温度的过程；

图5图示了根据本申请的另一实施例的控制负载的功率消耗的方法的流程图；

图6和图7用于说明根据本申请的另外的实施例的控制负载的功率消耗的系统；

图8图示了根据本申请的又一实施例提供的控制负载的功率消耗的装置的框图。

具体实施方式

下面的描述提供了本申请的各种实施例的特定细节，以便本领域的技术人员能够充分理解和实施本申请的各种实施例。在某些情况下，本申请并没有示出或详细描述一些本领域熟知的结构或功能，以避免这些不必要的描述使对本申请的实施例的描述模糊不清。本申请的技术方案可以体现为许多不同的形式和目的，并且不应局限于本文所阐述的实施例。提供这些实施例是为了使得本申请的技术方案清楚完整，但所述实施例并不限定本专利申请的保护范围。

在此，首先对本申请实施例中涉及的部分用语进行说明，以便于本领域技术人员理解。

本文提到的“负载”指的是运行时需要接收电压而消耗电能的电气设备或电气部件，负载可以是单个的电子部件或单个的电气设备，单个的电子部件或电气设备的示例包括但不限于集成电路芯片（例如GPU）、印刷电路板、显示主板、显示设备、服务器、电动机、风扇等。负载也可以是包括多个电气设备或电子部件的系统，系统中单个的电子部件或电气设备可称为负载单元。

针对负载存在比较严格的输入功率的限制的情形，一种常规的解决方案是采用功率检测器件持续地监测负载的输入功率，当功率检测器件提示当前的输入功率已经超过预定的限制值时，就采取相应的功率管理和控制方面的措施以降低提供给负载的输入功率。然而，这样的输入功率的管理和限制的方式灵活性较低。例如，在采用电池供电的系统中，由于电池状态、容量可能随时间发生变化，相应地，对负载的功率限制方面要求有时需要进行动态的调整。另外，常规的输入功率的管理和控制方案没有虑及负载的运行性能，可能会对负载的运行性能造成不利的影响，进而影响与负载相关的用户的体验。

本申请的实施例提供了一种控制负载的功率消耗的方法，如图1所示，该方法可包括如下步骤：S110、获取表征负载的功率消耗水平的电信号；S120、将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；S130、响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；S140、检测所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及S150、通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

在步骤S110中，表征负载的功率消耗水平的电信号可以是负载实际的功率消耗数据，也可以是能够代表功率消耗水平的其它电气参数，例如，向负载的供电的电压变换器的输出电压或输出电流等。在外部电源电压恒定的情况下，电源向负载提供的输入功率与向负载提供的输出电流成比例，因此，这种输出电流可以表征负载的功率消耗水平。在步骤S120中，与在步骤S110中获取的电信号的信号值进行比较的信号阈值与在步骤S110中获取的电信号的具体类型存在对应关系，例如，如果表征负载的功率消耗水平的电信号是功率信号，则信号阈值为功率阈值，如果表征负载的功率消耗水平的电信号是电压信号或电流信号，则该信号阈值为电压阈值或电流阈值。信号阈值可以是固定值，也可以是随时间或根据用户需求而变化的可调值。在步骤S130中，如果表征负载的功率消耗水平的电信号的信号值高于信号阈值，则意味着负载的功率消耗水平超过了预定的限制，此时减小负载的功率消耗直到电信号的信号值低于信号阈值。例如，对于包括电动机的负载而言，可以降低电动机的转速，对于集成电路芯片而言，可以降低集成电路芯片的工作频率。也就是说，减小负载的功率消耗的具体措施可能随具体的负载类型而不同，对于同一负载，也可采用多种技术措施来降低其功率消耗，本申请并不对减小负载的功率消耗的具体技术手段作出限制。当电信号的信号值低于信号阈值时，表明负载的功率消耗水平满足相关的功率限制要求，不再减小负载的功率消耗。在步骤S140中，当负载的功率消耗水平未超过预定的限制要求时，即，上述电信号的信号值低于信号阈值，检测负载在此时的温度（在本文中被称为第一温度），并将第一温度存储为标定温度。可以用温度传感器来检测负载运行时的温度。在一些实施例中，可以用多个传感器来检测负载的温度。例如，多个温度传感器可以分布在负载的不同区域，或者多个传感器可以分别分布在负载所包括的不同负载单元上，上述的第一温度可以为多个温度传感器感测到的多个温度信息的平均温度。在步骤S150中，通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度。负载的功率消耗水平与负载运行时的温度基本上呈正相关关系，在步骤S140中获得的标定温度表示负载在前述电信号的信号值低于所述信号阈值时的温度，因此，通过调节所述负载的功率消耗将负载的温度控制为不高于前述的标定温度，可以实现对负载的功率消耗水平的管理和限制，使得负载的功率消耗不超过预定的限制值。

由此，根据本申请的实施例提出的控制负载的功率消耗的方法，通过对负载运行时的温度的控制可实现对负载的功率消耗的控制，同时可以让负载运行时的温度处于一个较合理的范围内，有利于保障负载运行时良好的性能。

此外，虽然图1以框图示出了控制负载的功率消耗的方法的步骤S110至S150，但是，这并不意味着对图1所示的控制负载的功率消耗的方法的各个步骤的执行次序的限制。例如，上述的获得标定温度的步骤S140也可以在步骤S110至S130中任一步骤之前进行。

图2a图示了本申请一个实施例提供的负载100及与控制负载100的功率消耗相关的部分电路。在该示例中，负载100包括两个负载单元101、102，即，可以将负载100视为一个系统，每个负载单元101或102负载100的子系统。负载100经由电压变换器VC而接收其需要的工作电压，电压变换器VC将外部的输入电压Vin转换为负载100所需要的工作电压，在输入电压Vin为直流电压的情况下，电压变换器VC可包括直流电压斩波器。图2a中的电压变换器VC是可省略的，可根据电源电压Vin的大小以及负载的工作电压需求而确定是否设置电压变换器VC

根据本申请的一些实施例，前述的步骤S110—获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：获取向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。在一些实施例中，可以利用霍尔传感器测量向负载供电的电压输入路径上的电流信号，例如，图2a所示的霍尔传感器I可测量电压输入路径中向负载传输电压的导体上的电流。在图2a的示例中，输入电压Vin向负载提供的输入功率与该电压输入路径上的电流信号基本上成比例关系，因此，可以用该电流信号作为表征所述负载的功率消耗水平的电信号。在其他实施例中，也可以在上述的电压输入路径上设置功率检测器件，检测输入电压Vin提供的输入功率，所检测的输入功率信号可表示负载的功率消耗水平。

参照图2b，在一些实施例中，向负载100供电的电压输入路径包括电阻器R1，电阻器R1接收电源电压Vin并向所述负载100提供输出电压，与图2a类似 ，图2b中的电压变换器VC是可省略的，可根据电源电压Vin的大小以及负载的工作电压需求而确定是否设置电压变换器VC。在该实施例中，获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：获取所述电阻器R1两端的电压信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电压信号。例如，可以用电压检测电路来检测电阻器R1两端的电压信号，电压检测电路包括如图2b中所示的电压传感器V。能够理解到的是，该电压信号实际上为电阻器R1的电阻值与电压输入路径上的输入电流的乘积，因此，该电压信号同样可以作为表征负载的功率消耗水平的电信号。而且，相对于使用功率检测器件检测输入功率获得功率信号的情形，测量电阻器两端的电压获得电压信号的电路结构简单，并可避免使用功率检测器件导致的较高成本。在图2b的示例中，电压检测电路可包括测量电阻器R1两端的电压信号的电压传感器V。

在另外的实施例中，前述的步骤S110—获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号可包括：获取向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号；以及获取电源电压（例如，图2a和图2b中所示的Vin）的电压信号，此时所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号和所述电源电压的电压信号的乘积。

根据本申请的一些实施例，上述的步骤S130—响应于电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗包括以下中的至少一个：降低所述负载的工作频率；降低负载接收到的负载电压；以及降低所述负载的计算资源的占用程度。例如，图2a或图2b中所示的负载单元101和102均可包括集成电路芯片，可以通过降低至少一部分集成电路芯片的工作频率从而降低负载100的功率消耗。替代性地，或者附加地，可以降低负载100接收到的负载电压。本文提到的“负载电压”指的是负载在运行时接收到的电压。在图2a和图2b的示例中，负载电压即为电压变换器VC的输出电压。在其它实施例中，还可通过降低负载（例如，集成电路芯片）的计算资源的占用程度来减小负载的功率消耗。

在一些实施例中，上述的步骤S150—通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度包括：将所述负载的温度与所述标定温度进行比较；响应于所述负载的温度高于所述标定温度而减小所述负载的功率消耗，直到所述负载的温度不高于所述标定温度。将实时检测到的负载的温度与标定温度进行比较，可以获得温度差信号，基于该温度差信号可以将负载的温度控制成不高于标定温度。在一些实施例中，例如基于经典的闭环反馈控制理论来控制负载的温度，例如，可以用PI调节器或PID调节器接收前述的温度差信号，当检测到的负载的温度高于标定温度时，PI调节器或PID调节器基于温度差信号而产生让负载的功率消耗降低的控制信号，基于该控制信号降低负载的工作频率和/或降低向负载供电的电压变换器的输出电压。当负载的温度不高于标定温度时，PI调节器或PID调节器停止产生前述的控制信号。负载的温度变化基本上与其消耗的功率正相关，因此，将负载的温度控制为不高于标定温度，可以使得负载的功率消耗水平限制在预定范围内。

图3图示了根据本申请的另一实施例的控制负载的功率消耗的方法，图3所示的控制负载的功率消耗的方法的实施例包括步骤S310至步骤S360，其中步骤S310至步骤S350与图1中所示的步骤S110至步骤S150类似，除此之外，图3所示的实施例还包括步骤S360—响应于所述负载的温度低于第二温度而停止对负载的温度的控制，所述第二温度低于所述标定温度。也就是说，在该实施例中，如果负载的温度低于标定温度超过一定的量，就停止对负载温度的控制，例如，不再降低负载的工作频率，不再降低向负载供电的电压变换器的输出电压。这样，可以防止负载的运行性能因温度的过渡降低而严重下降。

根据本申请的一些实施例，上述的标定温度并不是固定不变的，标定温度可以随着负载的功率消耗的情况而更新。例如，在对负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度的情况下，如果仍发生表征所述负载的功率消耗水平的电信号高于信号阈值这一事件，就再次执行前述的步骤S130或S330，并且在此之后检测并记录负载在其功率消耗水平未超限制值的情况下的温度，并以该温度替代前述的第一温度，将其存储的新的标定温度。也就是说，在该实施例中，控制负载的功率消耗的方法还包括更新标定温度的过程，更新标定温度可包括如下步骤：S410、响应于所述电信号的信号值再次高于所述信号阈值而再次减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；以及S420、检测并记录所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第三温度,并将该第三温度记录为所述标定温度，如图4所示。由此，在该实施例中，可以根据向负载提供的输入功率的变化而更新标定温度，从而可以基于更新的标定温度对负载运行时的温度进行控制和管理，提高对负载的功率消耗的控制的可靠性，进一步保障负载的功率消耗不超过预定的限制水平。

在一些实施例中，负载可包括多个温度检测区，此时前述的步骤S140或S340—检测所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度可包括：分别检测所述多个温度检测区的温度，从而获得多个温度检测区温度；以及基于所述多个温度检测区温度来获得所述第一温度,第一温度包括所述多个温度检测区温度中的最低温度、所述多个温度检测区温度中的最高温度、以及所述多个温度检测区温度的平均温度中的一个。这里的温度检测区可以是负载的单个负载单元的不同区域，例如，可以在GPU的不同区域设置温度传感器，获得多个温度检测区温度；或者，前述的多个温度检测区也可以分别位于负载的不同负载单元上，分别检测不同负载单元的温度，以获得多个温度检测区温度。基于所述多个温度检测区温度获得第一温度包括但不限于计算该多个温度检测区温度的平均温度，将该平均温度作为第一温度，即，将该平均温度存储为标定温度。这里提到的“计算该多个温度检测区温度的平均温度”包括针对多个温度检测区温度的加权平均计算，以充分考虑到不同负载单元的不同区域或不同的负载单元对温度方面的不同要求。在另外的实施例中，可以将所述多个温度检测区温度中的最低温度或最高温度作为前述的第一温度。

在一些实施例中，负载经由多个电压输入路径接收电源电压，此时，所述电信号包括分别表征所述多个电压输入路径的中各个电压输入路径上的功率消耗水平的多个路径电信号，所述信号阈值包括分别与所述多个路径电信号一一对应的多个路径信号阈值。前述的步骤S120—将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较包括：将所述多个路径电信号分别与所述多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值。在该情形中，控制负载的功率消耗的方法述方法还包括：基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值。前述的步骤S130—响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值包括：响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值，而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值。前述的步骤140—获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度并将所述第一温度存储为标定温度包括：获取所述负载在所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度。在该实施例中，负载可视为一个包括多个负载单元的系统，每个负载单元需要对应的电压输入路径接收所需的工作电压。例如，在负载包括GPU显卡系统的情形中，前述的多个电压输入路径包括与GPU显卡系统中的内存单元对应的第一电压输入路径和与GPU CORE(核心)单元对应的第二电压输入路径，即，内存单元经由第一电压输入路径接收第一输入电压，GPU CORE(核心)单元经由第二电压路径接收第二输入电压。如果表征所述第一电压输入路径上的功率消耗水平的第一路径电信号高于相应的路径信号阈值，可以减小所述GPU显卡系统在与所述第一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，即，内存单元在第一电压输入路径上的功率消耗，例如，可以降低提供给内存单元的工作电压、降低内存单元的工作频率或者降低内存单元的资源占用率，直到表征第一电压输入路径上的功率消耗水平的第一路径电信号不高于相应的路径信号阈值。

图5具体示出了控制包括多个负载单元的负载的功率消耗的方法的示例。如图5所示，控制负载的功率消耗的方法可包括如下步骤:S510、获取表征所述多个电压输入路径的中各个电压输入路径上的功率消耗水平的多个路径电信号；S520、将所述多个路径电信号分别与多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值;S530、基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值；S540、响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值，而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值;S550、 获取负载在所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度，并将该第一温度存储为标定温度；S560、通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

下面，结合一些示例描述上述的控制负载的功率消耗的方法的实施例的应用，以更进一步理解本申请提出的控制负载的功率消耗的方法。

返回参照图2b，图2b示出了负载100以及控制负载100的功率消耗的系统的主要部件。输入电压Vin（电源电压）向负载100供电的电压输入路径包括电阻器R1和与电阻器R1串联的电压变换器VC，电压变换器VC将输入电压Vin转换成适合负载正常运行所需的工作电压。控制负载100的功率消耗的系统包括功率消耗水平感测器，其被配置成获取表征负载的功率消耗水平的电信号，功率消耗水平感测器可包括前述的电压传感器或电流传感器，图2b中示出了测量电阻器R1两端的电压的电压传感器V。控制负载100的功率消耗的系统还包括第一比较器C1、功率调节器200、温度传感器T1、T2、以及温度控制器300。第一比较器C1被配置成将电信号的信号值与信号阈值进行比较，在该示例中，将第一比较器C1将电压传感器V感测到的电阻器R1两端的电压与信号阈值（电压阈值）Vref进行比较。功率调节器200配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值。在图2b的示例中，第一比较器C1基于信号阈值Vref与电压传感器感测到的电压信号的比较产生比较信号E，比较信号E指示电压传感器感测到的电压信号是否高于阈值信号Vref。如果电阻器R1两端的电压信号的信号值高于信号阈值Vref，则功率调节器200减小负载100的功率消耗，直到电压传感器感测到的电压信号的信号值低于信号阈值Vref。在图2b中，功率调节器200与负载100中的负载单元102和电压变换器VC连接，功率调节器200可以向负载单元102和电压变换器VC输出控制信号，该控制信号可以降低负载单元102（例如，集成电路芯片）的工作频率，或者降低电压变换器VC的输出电压（例如，降低提供给电压变换器VC的脉冲宽度调制信号的占空比）。温度传感器T1、T2可检测负载100在电信号（电压传感器V检测到的电压信号）的信号值低于信号阈值Vref时的第一温度，该第一温度可被存储为标定温度。温度控制器300通过调节所述负载的功率消耗对负载100的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。在一些实施例中，功率调节器200和温度控制器300均可以通过计算机编程的方式实现，即功率调节器200和温度控制器300可以纯软件的形式实现。虽然图2b中示出了功率调节器200在负载100外部，温度控制器300在负载100内部，但是，功率调节器200和温度控制器300二者均可位于负载100内，作为负载的组成部件。例如，功率调节器200和温度控制器300均以计算机程序的形式存在于存储器中，或者位于负载单元101或102中。在其他实施例中，功率调节器200或温度控制器300二者均可位于负载100外部。功率调节器200或温度控制器300的至少一部分也可通过硬件电路的形式实现。

在另外的实施例中，所述功率消耗水平感测器包括电流检测电路，所述电流检测电路被配置成采集向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。电流检测电路包括串联在电压输入路径上的电流传感器，例如霍尔传感器。如图2b所示，在一些实施例中，温度控制器300包括第二比较器C2，第二比较器C2被配置成将负载100的温度Ti与标定温度Tr进行比较以获得温度差信号，温度控制器300基于所述温度差信号调节所述负载的功率消耗使得所述负载的温度不高于标定温度Tr。例如，与功率调节器200类似，温度控制器300可基于温度差信号控制负载100（例如，负载单元101、102）的工作频率和/或控制电压变换器VC的输出电压，以控制负载100的功率消耗，从而使得负载100的温度不高于标定温度。在图2b的示例中，负载的温度Ti可以为温度传感器T1和T2感测到的温度的加权平均值。在图2a的示例中，除了用霍尔电流传感器替代图2b中的电阻器R1和电压传感器V之外，其它部件与图2b的示例相同，在此不再赘述。

图6和图7用于说明根据本申请的另外的实施例的控制负载的功率消耗的系统。在图6和图7的实施例中，负载100经由多个电压输入路径接收电源电压，图6和图7以负载经由2个电压输入路径接收电源电压为例进行说明，即负载100经由2个电压输入路径分别从输入电压Vin1和Vin2接收电源电压并分别提供给负载中的负载单元101和负载单元102。在该情形中，用于控制负载100的功率消耗的系统包括：与所述多个电压输入路径对应的多个功率消耗水平感测器，每个功率消耗水平感测器被配置成获取表征所述多个电压输入路径中相应的电压输入路径的功率消耗水平的路径电信号；多个第三比较器，所述多个第三比较器被配置成将所述多个路径电信号分别与多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值；信号组合电路，所述信号组合电路被配置成基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于相应的路径信号阈值；功率调节器，其被配置成响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；温度传感器，其被配置成检测所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度；以及温度控制器，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。在图6和图7的示例中，第一电压输入路径包括电阻器R1以及与电阻器R1串联的电压变换器VC1，第二电压输入路径包括电阻器R2以及与电阻器R2串联的电压变换器VC2，第一电压输入路径上的功率消耗水平感测器包括电阻器R1以及测量电阻器R1两端电压的电压检测电路（电压传感器V1），第二电压输入路径上的功率消耗水平感测器包括电阻器R2以及测量电阻器R2两端电压的电压传感器V2。两个第三比较器C3将两个路径电信号（在图6和图7的示例中，为电压信号）分别与路径信号阈值Vref1、Vref2进行比较从而获得两个比较信号E1、E2，每个比较信号E1或E2指示两个路径电信号中的一个路径电信号是否高于路径信号阈值Vref1或Vref2。信号组合电路基于两个比较信号E1、E2获得组合信号Eo，组合信号Eo指示两个路径电信号中的任一路径电信号是否高于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2。功率调节器200响应于组合信号Eo指示两个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2而减小负载100在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗（例如，降低负载单元101或102的工作频率，和/或降低电压变换器VC1或电压变换器VC2的输出电压），直到电到组合信号Eo指示所述两个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2。温度传感器T1、T2可检测负载在组合信号Eo指示所述两个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度Tr，在该示例中，第一温度可以为温度传感器T1和T2感测到的温度的平均值。在其他实施例中，可以在负载的其他位置设置单个的温度传感器，基于该温度传感器感测负载在组合信号Eo指示所述两个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度。温度控制器300通过调节所述负载的功率消耗对负载100的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于标定温度Tr。如图6或图7所示，在组合信号Eo指示所述任一路径电信号高于相应的路径信号阈值时，功率调节器200可分别向电压变换器VC1、VC2输出控制信号a1、a2，以降低电压变换器VC1、VC2的输出电压，例如，可以基于控制信号a1、a2降低提供给电压变换器VC1、VC2的脉冲宽度调制信号的占空比。进一步地，功率调节器200可分别向负载中的负载单元101、102输出控制信号b1、b2，以降低负载单元101和102的工作频率，由此降低负载100的功率消耗。与之前的实施例类似，温度控制器300可以基于标定温度和负载运行时的温度Ti之间的温度差信号而控制负载100的功率信号，例如，当负载运行时的温度Ti超过标定温度Tr时，温度控制器300向负载单元101和102输出控制信号d1、d2，以降低负载单元101和102的工作频率，由此降低负载100运行时的温度，并使得其不超过标定温度Tr。

取决于前述的比较信号E1、E2的具体形式，可采用不同的实施方式来实现信号组合电路。在图6的实施例中，信号组合电路包括与运算电路，与运算电路被配置成对所述多个比较信号进行与运算从而获得所述组合信号。与运算电路包括连接在参考电压Vc和两个第三比较器C3的输出端之间的上拉电阻Ru。当两个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2时，其中一个第三比较器C3将输出低电平信号（“0”），相应地，组合信号Eo为低电平信号，只有当两个路径电信号均低于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2时，组合信号Eo才为高电平信号。因此，在图6的实施例中，低电平的组合信号Eo意味着至少存在一路径电信号高于相应的路径信号阈值，即表明提供给负载100的输入功率发生了超过预定限制值的情形。替代性地，可以用数字电路来实现前述的与运算电路，例如，如图7所示，可以用与门电路400接收两个第三比较器输出的比较信号E1、E2，并基于比较信号E1、E2输出组合信号Eo。

在另外的实施例中，高电平的组合信号Eo表明至少存在一路径电信号高于相应的路径信号阈值，在该情形中，信号组合电路400包括或运算电路，或运算电路被配置成对多个比较信号进行或运算从而获得所述组合信号。结合图7继续说明该实施例，如果将图7中所示的两个比较器C3的正相输入端和反相输入端互换位置，即，使得比较器C3的正相输入端连接电压传感器感测到的电压信号，比较器C3的反相输入端连接路径信号阈值Vref1、Vref2，则当两个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值Vref1、Vref2时，其中一个第三比较器C3将输出高电平信号（“1”），相应地，信号组合电路400将输出高电平信号，该高电平信号Eo表明至少存在一路径电信号高于相应的路径信号阈值，并根据以上描述的实施例对负载的功率消耗进行控制，使得负载的功率消耗满足预定的限制要求。

本申请的另一实施例提供了一种控制负载的功率消耗的装置，如图8所示，装置800包括：电信号获取模块801，其被配置成获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；比较模块802，其被配置成将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；功率调节模块803，其被配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；标定温度获取模块804，其被配置成获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及温度控制模块805，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

本申请的另一实施例提供了一种计算设备，包括存储器，其被配置成存储计算机可执行指令；处理器，其被配置成当所述计算机可执行指令被处理器执行时执行如前述的控制负载的功率消耗的方法的实施例中任一实施例所述的方法的步骤。

特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的方法中的方法可以被实现为计算机程序。例如，本申请的实施例提供一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行本申请方法实施例中的至少一个步骤的程序代码。

本申请的另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时，执行如前述的控制负载的功率消耗的方法的实施例中任一实施例所述的方法。控制负载的功率消耗的方法的各个步骤可以通过程序设计被转化为计算机可读指令，从而存储在计算机可读存储介质中。当这样的计算机可读存储介质被计算设备或计算机读取或访问时，其中的计算机可读指令被计算设备或计算机上的处理器执行以实现控制负载的功率消耗的方法。

将理解的是，尽管第一、第二、第三等术语在本文中可以用来描述各种设备、元件、部件或部分，但是这些设备、元件、部件或部分不应当由这些术语限制，仅表示名称方面的区分。此外，本文提到的“电连接”包括“直接连接”或“间接连接”。以上已经结合一些实施例描述了本申请的技术方案，但是本申请的保护范围并不限于在本文中所阐述的特定形式，本申请的范围由所附权利要求来定义。

Claims (19)

1.一种控制负载的功率消耗的方法，包括：

获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；

将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；

响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；

获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及

通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：

获取向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中向所述负载供电的电压输入路径包括串联在电压输入路径上的电阻器，所述负载经由所述电阻器接收电源电压，其中所述获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括：

获取所述电阻器两端的电压信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电压信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中响应于电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗包括以下中的至少一个：

降低所述负载的工作频率；

降低所述负载接收到的负载电压；以及

降低所述负载的计算资源的占用程度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制使得所述负载的温度不高于所述标定温度包括：

将所述负载的温度与所述标定温度进行比较；

响应于所述负载的温度高于所述标定温度而减小所述负载的功率消耗，直到所述负载的温度不高于所述标定温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法还包括：

响应于所述负载的温度低于第二温度而停止对所述负载的温度的控制，所述第二温度低于所述第一温度。

7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

响应于所述电信号的信号值再次高于所述信号阈值而再次减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；以及

获取并记录所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第三温度,并将该第三温度记录为所述标定温度。

8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述负载包括多个温度检测区，其中获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度包括：

分别获取所述多个温度检测区的温度，从而获得多个温度检测区温度；以及

基于所述多个温度检测区温度获得所述第一温度，所述第一温度包括所述多个温度检测区温度中的最低温度、所述多个温度检测区温度中的最高温度、以及所述多个温度检测区温度的平均温度中的一个。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述负载经由多个电压输入路径接收电源电压，所述电信号包括分别表征所述多个电压输入路径的中各个电压输入路径上的功率消耗水平的多个路径电信号，所述信号阈值包括分别与所述多个路径电信号一一对应的多个路径信号阈值，

其中将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较包括：将所述多个路径电信号分别与所述多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值，

其中所述方法还包括：基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值，

其中响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值包括：

响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值，减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值，

其中获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度并将所述第一温度存储为标定温度包括：

获取所述负载在所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度。

10.一种控制负载的功率消耗的装置，包括：

电信号获取模块，其被配置成获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；

比较模块，其被配置成将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；

功率调节模块，其被配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；

标定温度获取模块，其被配置成获取所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，并将所述第一温度存储为标定温度；以及

温度控制模块，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

11.一种计算设备，包括

存储器，其被配置成存储计算机可执行指令；

处理器，其被配置成当所述计算机可执行指令被处理器执行时执行如权利要求1-10中的任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被执行时，执行如权利要求1-10中的任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-10中任一项所述方法的步骤。

14.一种控制负载的功率消耗的系统，所述系统包括：

功率消耗水平感测器，其被配置成获取表征所述负载的功率消耗水平的电信号；

第一比较器，其被配置成将所述电信号的信号值与信号阈值进行比较；

功率调节器，其被配置成响应于所述电信号的信号值高于所述信号阈值而减小所述负载的功率消耗，直到所述电信号的信号值低于所述信号阈值；

温度传感器，其被配置成检测所述负载在所述电信号的信号值低于所述信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度；

温度控制器，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述功率消耗水平感测器包括电流检测电路，所述电流检测电路被配置成采集向所述负载供电的电压输入路径上的电流信号，所述表征所述负载的功率消耗水平的电信号包括所述电流信号。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述温度控制器包括第二比较器，所述第二比较器被配置成将所述负载的温度与所述标定温度进行比较以获得温度差信号，所述温度控制器基于所述温度差信号调节所述负载的功率消耗使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

17.一种用于控制负载的功率消耗的系统，所述负载经由多个电压输入路径接收电源电压，所述系统包括：

与所述多个电压输入路径对应的多个功率消耗水平感测器，每个功率消耗水平感测器被配置成获取表征所述多个电压输入路径中相应的电压输入路径的功率消耗水平的路径电信号；

多个第三比较器，所述多个第三比较器被配置成将所述多个路径电信号分别与多个路径信号阈值进行比较从而获得多个比较信号，所述多个比较信号中的每个比较信号指示所述多个路径电信号中的一个路径电信号是否高于所述多个路径信号阈值中相应的路径信号阈值；

信号组合电路，所述信号组合电路被配置成基于所述多个比较信号获得组合信号，所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号是否高于相应的路径信号阈值，

功率调节器，其被配置成响应于所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号高于相应的路径信号阈值而减小所述负载在与所述任一路径电信号对应的电压输入路径上的功率消耗，直到所述组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值；

温度传感器，其被配置成检测所述负载在组合信号指示所述多个路径电信号中的任一路径电信号不高于相应的路径信号阈值时的第一温度，所述第一温度充当标定温度；

温度控制器，其被配置成通过调节所述负载的功率消耗对所述负载的温度进行控制，使得所述负载的温度不高于所述标定温度。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述信号组合电路包括或运算电路，所述或运算电路被配置成对所述多个比较信号进行或运算从而获得所述组合信号。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述信号组合电路包括与运算电路，所述与运算电路被配置成对所述多个比较信号进行与运算从而获得所述组合信号。

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