CN220342096U - 一种冷冗余模式克服gpu跳载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冷冗余模式克服GPU跳载装置，包括：主电源模块、备用电源模块以及数字信号处理模块；主电源模块和备用电源模块分别与数字信号处理模块；主电源模块的供电端连接有主供电电路；主供电电路上设有主输出电流侦测模块、主信号放大模块以及主连接端；主输出电流侦测模块依次通过主信号放大模块以及主连接端与数字信号处理模块连接；数字信号处理模块通过主输出电流侦测模块获取主供电电路的电流值，且数字信号处理模块基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块和备用电源模块的运行。本实用新型可在GPU应用下支持冷冗余，实现主电源模块和备用电源模块的自动切换，满足服务器使用需要。

Description

一种冷冗余模式克服GPU跳载装置

技术领域

本实用新型涉及服务器功耗控制技术领域，尤其涉及一种冷冗余模式克服GPU跳载装置。

背景技术

图形处理器(英语：graphics processing unit，缩写：GPU)，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。

GPU的供电方式通常会采用冷冗余模式供电，也就是服务器中，安装了两个电源模块，一般可以使用一个电源模块来进行供电，另一个为备用电源。待出现异常时，可以实现自动切换备用电源来满足GPU使用要求。

这里，冷冗余也称为低功耗状态，当系统负载不需要同时需要两个电源时，它会提高电源使用效率。在冷冗余模式下，只有支持最佳供电效率所需的电源才会开启。另一台电源输入源可接直流电池做备源，当交流电停电时可立即衔接以提供后端电力。

由于现今服务器需要使用多个GPU来做绘图以及运算处理，因此当运算量庞大时功耗会急遽的增大甚至会呈现短暂超过电源额定功率的180％。在冷冗余情况下，会有衔接上的时间限制，若衔接过慢则会让单台电源瞬间接受180％的功耗而触发过流保护(Overcurrent protection)导致服务器关机。

实用新型内容

为了克服在冷冗余情况下，会有衔接上的时间限制，若衔接过慢则会让单台电源瞬间接受180％的功耗而触发过流保护导致服务器关机的不足，本实用新型提供冷冗余模式克服GPU跳载装置包括：主电源模块、备用电源模块以及数字信号处理模块；主电源模块和备用电源模块分别与数字信号处理模块；

主电源模块的供电端连接有主供电电路；

主供电电路上设有主输出电流侦测模块、主信号放大模块以及主连接端；

主输出电流侦测模块依次通过主信号放大模块以及主连接端与数字信号处理模块连接；数字信号处理模块通过主输出电流侦测模块获取主供电电路的电流值，且数字信号处理模块基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块和备用电源模块的运行。

优选地，主输出电流侦测模块为设置在主供电电路上的输出电流侦测电阻。

优选地，主信号放大模块包括：电阻R1、电阻R2以及运放器U1；

电阻R1的第一端与输出电流侦测电阻第一端连接；

电阻R2的第一端与输出电流侦测电阻第二端连接；

电阻R1的第二端与运放器U1正极输入端连接，电阻R2的第二端与运放器U1负极输入端连接；

运放器U1输出端与主连接端连接。

优选地，数字信号处理模块采用TMS320C28系列DSP芯片。

优选地，数字信号处理模块的信号输入端连接有输入电路；输入电路的一端与主连接端连接。

输入电路上设置有电阻R3。

优选地，还包括：比较模块；

比较模块的第一输入端与输入电路连接，比较模块的第二输入端与数字信号处理模块的参考电位输出端连接，比较模块的输出端与数字信号处理模块连接。

优选地，备用电源模块的供电端连接有备用供电电路；

备用供电电路上设有备用输出电流侦测模块、备用信号放大模块以及备用连接端；

备用输出电流侦测模块通过备用信号放大模块以及备用连接端与数字信号处理模块连接；数字信号处理模块通过备用输出电流侦测模块获取备用供电电路的电流值，且数字信号处理模块基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块和备用电源模块的运行。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的冷冗余模式克服GPU跳载装置可在GPU应用下支持冷冗余，实现主电源模块和备用电源模块的自动切换，满足服务器使用需要。解决了在冷冗余情况下，会有衔接上的时间限制，若衔接过慢则会让单台电源瞬间接受180％的功耗而触发过流保护导致服务器关机的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为冷冗余模式克服GPU跳载装置示意图；

图2为冷冗余模式克服GPU跳载装置实施例示意图；

图3为本实用新型设计极限时间示意图；

图4为触发过温保护示例图；

图5为触发过温保护示例图；

图6为冷冗余模式克服GPU跳载装置实施例示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供的冷冗余模式克服GPU跳载装置包括：主电源模块1、备用电源模块以及数字信号处理模块2；主电源模块1和备用电源模块分别用于给服务器的GPU供电。为了提高电源使用效率，在使用阶段可以由主电源模块1供电，备用电源模块作为备用电源来使用。主电源模块1和备用电源模块分别与数字信号处理模块2；数字信号处理模块2可以根据预设的使用条件分别控制主电源模块1和备用电源模块运行。当然也可以根据服务器运行需要，控制主电源模块1和备用电源模块同时供电。

示例性的讲，主电源模块1的供电端连接有主供电电路；主供电电路上设有主输出电流侦测模块、主信号放大模块以及主连接端4；主输出电流侦测模块依次通过主信号放大模块以及主连接端4与数字信号处理模块2连接；数字信号处理模块2通过主输出电流侦测模块获取主供电电路的电流值，且数字信号处理模块2基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块1和备用电源模块的运行。

当然作为备用电源模块也连接有备用供电电路；备用供电电路上设有备用输出电流侦测模块、备用信号放大模块以及备用连接端；备用输出电流侦测模块通过备用信号放大模块以及备用连接端与数字信号处理模块2连接；数字信号处理模块2通过备用输出电流侦测模块获取备用供电电路的电流值，且数字信号处理模块2基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块1和备用电源模块的运行。

本实用新型的实施例中，主输出电流侦测模块为设置在主供电电路上的输出电流侦测电阻3。

主信号放大模块包括：电阻R1、电阻R2以及运放器U1；电阻R1的第一端与输出电流侦测电阻3第一端连接；电阻R2的第一端与输出电流侦测电阻3第二端连接；电阻R1的第二端与运放器U1正极输入端连接，电阻R2的第二端与运放器U1负极输入端连接；运放器U1输出端与主连接端4连接。数字信号处理模块2采用TMS320C28系列DSP芯片。数字信号处理模块2的信号输入端连接有输入电路；输入电路的一端与主连接端4连接。输入电路上设置有电阻R3。

备用电源模块的备用供电电路可以与主供电电路的设置方式一样，这里不做赘述。

下面对冷冗余模式克服GPU跳载装置实现方式进行如下说明：

数字信号处理模块2通过I2C总线获取主电源模块1和备用电源模块分别进入冷冗余状态。数字信号处理模块2基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块1和备用电源模块的运行。

因侦测电流需经过运算数字信号处理模块2再决定开启或关闭主电源模块1，两者设计极限时间如图3所示。

若仅有主电源模块1工作且发生异常前，数字信号处理模块2会转态且解除冷冗余，备用电源模块立即开启衔接输出。以下触发过温保护为例：如图4和5所示。因GPU应用下一般会以2.5A/us的负载上升斜率增加功耗，以1000W@12V输出额定功率的电源为例，数字信号处理模块2通过输出电流侦测电阻3侦测电压，假设电源额定电流为100A，侦测电阻并联后的阻值为0.01Ω，这样电阻的跨压就为100A x 0.01ohm＝1V(也就是电流0A至100A对应的压降为0V～1V)，此时经过小信号放大转换为8V电压，在通过R1和R2分压后接至数字信号处理模块2，通过此电压转换为电流作为监控方式。

本实施例中，当设定冷冗余模式后，主电源模块1和备用电源模块分别会转态，主电源模块1会进入供电模式，备用电源模块会进入睡眠模式，其中睡眠模式的电源并不会供电。此时若供电模式的电压发生任何异常关机，备用电源模块被控制立即转态，此时备用电源模块的睡眠模式会立即唤醒并输出电流。

进一步的讲，如图6所示，装置还包括：比较模块5；比较模块5的第一输入端与输入电路连接，比较模块5的第二输入端与数字信号处理模块2的参考电位输出端连接，比较模块5的输出端与数字信号处理模块2连接。

比较模块5的第一输入端接收经过放大后的侦测电流，比较模块5的第二输入端从数字信号处理模块2获取参考位准(因高网/低网会有不同额定功率，因此参考位准会不同)，此位准需设定为电源100％额定功率。

这样，可让备用电源模块提早开启输出，以1200W@12V电源为例：比较模块5输出可比原先设计提早32uS反应。以2.5A/us斜率上升至100％额定功率为例，比较模块5可使备用电源模块提前转入工作状态，可比原先使用采样设计提早10uS，加总可加快42uS反应时间，这可在GPU应用下支持冷冗余模式。

这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。

如果在硬件中实现，本实用新型涉及一种装置，例如可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。

数字信号处理模块2还可以包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路(ASICs)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。

当然本实用新型涉及的运放器U1、比较模块5、主电源模块1和备用电源模块均可以采用本领域常用的电路形式以及常用的型号，具体型号本实用新型不做限定，基于本领域技术人员的知识范畴可以预料到相应的电路形式和具体型号，来实现本实用新型的功能。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，包括：主电源模块、备用电源模块以及数字信号处理模块；主电源模块和备用电源模块分别与数字信号处理模块；

主电源模块的供电端连接有主供电电路；

主供电电路上设有主输出电流侦测模块、主信号放大模块以及主连接端；

主输出电流侦测模块依次通过主信号放大模块以及主连接端与数字信号处理模块连接；数字信号处理模块通过主输出电流侦测模块获取主供电电路的电流值，且数字信号处理模块基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块和备用电源模块的运行。

2.根据权利要求1所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

主输出电流侦测模块为设置在主供电电路上的输出电流侦测电阻。

3.根据权利要求2所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

主信号放大模块包括：电阻R1、电阻R2以及运放器U1；

电阻R1的第一端与输出电流侦测电阻第一端连接；

电阻R2的第一端与输出电流侦测电阻第二端连接；

电阻R1的第二端与运放器U1正极输入端连接，电阻R2的第二端与运放器U1负极输入端连接；

运放器U1输出端与主连接端连接。

4.根据权利要求3所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

数字信号处理模块采用TMS320C28系列DSP芯片。

5.根据权利要求4所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

数字信号处理模块的信号输入端连接有输入电路；输入电路的一端与主连接端连接。

6.根据权利要求5所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

输入电路上设置有电阻R3。

7.根据权利要求6所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，还包括：比较模块；

比较模块的第一输入端与输入电路连接，比较模块的第二输入端与数字信号处理模块的参考电位输出端连接，比较模块的输出端与数字信号处理模块连接。

8.根据权利要求1或2所述的冷冗余模式克服GPU跳载装置，其特征在于，

备用电源模块的供电端连接有备用供电电路；

备用供电电路上设有备用输出电流侦测模块、备用信号放大模块以及备用连接端；

备用输出电流侦测模块通过备用信号放大模块以及备用连接端与数字信号处理模块连接；数字信号处理模块通过备用输出电流侦测模块获取备用供电电路的电流值，且数字信号处理模块基于主供电电路的电流值分别控制主电源模块和备用电源模块的运行。