CN205563373U - 一种高密度gpu集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高密度GPU集成系统。包括主板，设于主板上的多个卧式显卡插槽，以及横向接入卧式显卡插槽的显卡；所述显卡包括GPU，每块显卡上均安装有散热片，多块显卡之间的散热片共同构成散热通道。本实用新型采用卧式显卡插槽设计，从而减少了机箱高度，使系统结构更加紧凑稳定，并且卧式显卡插槽接口从力学分析，接口不易因长途运输而损坏；散热片形成一个散热通道，借助机箱的风扇散热，即使在系统满负荷运行的时候，也可使每块显卡的温度不超过50摄氏度，系统的稳定性和寿命极高，并且充分利用现有设计，节约成本，还不会增加体积。

Description

一种高密度GPU集成系统

技术领域

本实用新型涉及一种高密度GPU集成系统，属于GPU集成应用领域。

背景技术

随着GPU技术的不断发展，其硬件构架，处理能力都日臻完善，GPU能够分担越来越多原来仅能使用CPU完成的任务。在当今应用上，多GPU集成高清输出产品被大量使用在监控领域，如大规模视频图像数据解码上墙、调度指挥；另外，像视频会议、信息显示系统，也需要使用该类产品。因而，构建一种高效、稳定的多GPU集成高清输出产品显得越发重要。

GPU相对于CPU计算，在如下方面具有优势：

(1)高并发计算

由于GPU芯片的内部有众多的可独立运行的计算单元，同时又具备大量独享的高带宽显存，GPU便天生地拥有了非常强大的高并发计算能力，它可以在同一时间内对为数众多的数据进行并发计算，这种并发能力远远强于传统意义上的多核CPU，甚至是具有一定高并发计算能力的DSP。

(2)四维向量计算

由于GPU最初的设计是针对图形计算的，而图形计算中，需要处理的多是以位置和颜色组成的四维向量数据，因此GPU便在这种类型的数据处理上，具备很强的处理性能。

(3)浮点计算

GPU里有为数众多的ALU，而每个ALU都是针对图形图像设计的，图形图像设计中往往需要大量的浮点运算，因此GPU的计算单元的硬件设计就是针对浮点运算的，因此GPU的浮点运算能力远远强于CPU。

(4)视频编解码

以往视频的编解码需要占用大量的CPU计算资源，视频清晰度越高，所需要的CPU计算能力越强，而GPU的视频处理方面的能力也在不断地增强，不但可以分担大部分的CPU计算压力，还可以极大增强整个系统的视频处理能力。虽然GPU可以在很多应用场景上表现出良好的计算能力，然而一般计算机的结构设计和板卡设计，往往并未考虑多GPU的集成使用，因此我们很难很好的利用现有的硬件架构去搭建一个在性能、空间和功耗方面都有良好表现的多GPU计算机系统。

现代的GPU芯片都是采用PCI Express总线接口与CPU和系统其他部分进行数据交互，标准的PCI Express总线接口采用金手指加插槽的方式对接，PCIExpress的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16。而显卡往往都是以全高的PCI-E X16的形态存在。

因此如果想在一个计算机内实现多GPU的集成，那么必须采用至少3U高度的机箱，然后选择有足够多插槽的主机板才能够实现，而这样的系统往往没有统一的散热风道，每个GPU都包含自己的散热器和风扇，而风扇是易损部件，经过长期的使用极易损坏，而一块显卡上的风扇损坏，将导致这块显卡温度过高而损坏，从而导致整个系统无法正常工作。同时，GPU与主板之间的插槽接口，也经常会由于长途运输而被损坏。

因此，最终这类产品的特点就是形态笨重、造价极高、产品结构不稳定、系统不可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高密度GPU集成系统，主要解决利用现有的硬件架构去搭建的多GPU计算机系统存在的形态笨重、造价极高、产品结构不稳定、系统不可靠的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种高密度GPU集成系统，包括主板，设于主板上的多个卧式显卡插槽，以及横向接入卧式显卡插槽的显卡；所述显卡包括GPU，每块显卡上均安装有散热片，多块显卡之间的散热片共同构成散热通道。

具体地，所述卧式显卡插槽为48pin O型卧式插孔结构，相应地，显卡的接口为48pin O型插口。

进一步地，所述每块显卡上均安装有多片散热片，散热片分别横向均匀分布于每块显卡上并与主板垂直，形成散热通道。散热通道则由多个小的通道组成，使热量能够快速准确地排出。

作为优选，所述每块显卡的安装高度等高。

更进一步地，所述每块显卡具有两路DVI-I高清输出。

另外，本实用新型还包括机箱，在机箱电源插口一侧安装有风扇，并且在风扇背面机箱处开散热孔，该散热孔位于散热通道的一侧，在散热通道的另一侧则设有进气孔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用卧式显卡插槽设计，从而减少了机箱高度，使系统结构更加紧凑稳定，并且卧式显卡插槽接口从力学分析，接口不易因长途运输而损坏。

(2)本实用新型通过散热片的巧妙设计，散热片形成一个散热通道，借助机箱的风扇散热，即使在系统满负荷运行的时候，也可使每块显卡的温度不超过50摄氏度，系统的稳定性和寿命极高，并且充分利用现有设计，节约成本，还不会增加体积。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一。

图2为本实用新型的结构示意图二。

图3为本实用新型的系统散热原理图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-主板，2-卧式显卡插槽，3-显卡，4-散热片，5-风扇，6-进气孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1-3所示，一种高密度GPU集成系统，包括主板1，在主板上预留了多个卧式显卡插槽2，该卧式显卡插槽均为48pin O型卧式插孔结构，显卡3则横向接入卧式显卡插槽中，因此，主板在全部接入显卡后，装配成的产品高度为1U(4cm)。在本实施例中，系统采用X86架构。

不同于传统的竖式插槽设计，本技术方案采用卧式显卡插槽设计，从而减少了机箱高度，使系统结构更加紧凑稳定，并且卧式显卡插槽接口从力学分析，接口不易因长途运输而损坏。

显卡均包括GPU，显卡为半高(一般显卡高度的一半，相对于全高显卡而言)设计，在本实施例中，主板上自带一块卧式安装的显卡，预留5个显卡插槽，即一共6块显卡，每块显卡支持两路DVI-I高清输出，可集成12路DVI-I高清输出，显卡的接口为48pin O型插口，在显卡上不安装单独的风扇进行散热，而是在每块显卡上安装多片散热片4，多块显卡之间的散热片共同构成一个统一的散热通道，利用机箱内部的风扇，进行统一散热。在本实施例中，每块显卡的安装高度等高，显卡安装好后在同一水平面上，散热片分别横向均匀分布于每块显卡上并与主板垂直，形成散热通道，为了使散热片的安装更加稳固，每块显卡的两侧可分别通过一个连接件将散热片的两端固定起来，然后将连接件固定在显卡的某个位置上。值得说明的是，显卡的卧式安装方向为纵向。

在本实施例中，为了保证每块显卡安装的一致性，显卡位于主板上其余零器件外。

需要说明的是，本实用新型中，显卡和主板的电气构成以及电路原理为现有技术，并且在主板和显卡上还分布有各种电子元器件(图中未标出)，在此不做赘述，本实用新型仅仅是解决利用现有的硬件架构去搭建的多GPU计算机系统存在的形态笨重、造价极高、产品结构不稳定、系统不可靠的问题。提供一种多GPU集成到主板上的技术方案，分别对主板和显卡的装配结构进行改进，在充分考虑其系统稳定的前提下，通过改变硬件形态，使服务器可最大集成12路DVI-I高清输出。

在本实施例中，在机箱电源插口一侧安装3个风扇5，风扇为4800转每分，并且在风扇背面机箱处开散热孔，该散热孔位于散热通道的一侧，在散热通道的另一侧则设有进气孔6。当系统工作时，显卡的热量集中到散热片上，风扇的风由左侧向右侧流动，将所有显卡散热片上的热量由右侧的散热孔带走，同时，由于气流朝右侧的散热孔移动，造成风扇一边气压较低，因而，外界的新鲜气流又会从左侧进入，如此循环，从而达到降温散热的目的。

此种散热设计，即使在系统满负荷运行的时候，也可使每块显卡的温度不超过50摄氏度，而由于传统的多显卡集成方式，散热的方法都是显卡利用自身的散热通道靠自带的风扇进行散热，各个显卡之间散热通道互相独立，因而，在机箱内部不能形成一个统一的散热通道，导致热量不能够及时排除，因而，传统条件下，显卡温度会高达70-80摄氏度，容易造成系统瘫痪。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高密度GPU集成系统，其特征在于，包括主板(1)，设于主板上的多个卧式显卡插槽(2)，以及横向接入卧式显卡插槽的显卡(3)；所述显卡包括GPU，每块显卡上均安装有散热片(4)，多块显卡之间的散热片共同构成散热通道。

2.根据权利要求1所述的一种高密度GPU集成系统，其特征在于，所述卧式显卡插槽为48pin O型卧式插孔结构，相应地，显卡的接口为48pin O型插口。

3.根据权利要求2所述的一种高密度GPU集成系统，其特征在于，所述每块显卡上均安装有多片散热片，散热片横向均匀分布于每块显卡上并与主板垂直，形成散热通道。

4.根据权利要求3所述的一种高密度GPU集成系统，其特征在于，所述每块显卡的安装高度等高。

5.根据权利要求4所述的一种高密度GPU集成系统，其特征在于，所述每块显卡具有两路DVI-I高清输出。

6.根据权利要求5所述的一种高密度GPU集成系统，其特征在于，还包括机箱，在机箱电源插口一侧安装有风扇(5)，并且在风扇背面机箱处开散热孔，该散热孔位于散热通道的一侧，在散热通道的另一侧则设有进气孔(6)。