TWI475365B - 階層式功率平滑化 - Google Patents

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階層式功率平滑化

本發明係關於階層式功率平滑化。

多重電腦於一特定地點在一起操作，以提供一服務的所欲的情況逐漸增加，例如資料中心或伺服器集場在網際網路上提供服務。然而，於該等地點的電腦並非總是消耗一恆定的功率量。反之，電腦在其功率使用中經常經歷暫時峰值。於此等地點具有大的足夠的電源供應器，以確保在功率使用中此等峰值期間電腦具有充足的功率可為困難重重的，因為即使峰值僅為暫時性的具有可取得功率而在此等峰值期間提供至電腦的此電源供應器可為昂貴的。

提供此發明內容，而以一簡化的形式介紹內容的選擇，其進一步於以下實施方式中進一步說明。此發明內容並非意圖識別所主張的標的之關鍵特徵或重要特徵，亦非意圖用以限制所主張的標的之範疇。

根據一或更多態樣，一種在一系統中的階層式功率平滑化環境具有多重層級及在各個多重層級中的功率平滑化元件。回應於由一或更多裝置的功率使用中的一峰值，在一系統中從一第一多重層級中的一第一功率平滑化元件提供功率至一或更多裝置。此外，若第一功率平滑化元件無法對功率使用中的峰值提供充足的功率，則從多重層級的一第二層級中的一第二功率平滑化元件提供功率至一或更多裝置。若第一及第二功率平滑化元件無法對功率使用中的峰值提供充足的功率，則回應於功率使用中的峰值，降低一或更多裝置之至少一者的性能。

此處討論階層式功率平滑化。在包括一或更多裝置的一系統中，多重功率平滑化元件係實施於不同的階層式層級處。在由一或更多裝置的使用功率中的一峰值的情況下，於一或更多層級的功率平滑化元件嘗試對功率使用中的峰值提供充足的功率。於不同的層級使用不同類型的功率平滑化元件，而具有於較低層級的功率平滑化元件典型地比較高層級的元件回應更快(且典型地提供更短時段的功率)。於一最高層級處，若於較低層級處的功率平滑化元件無法對功率使用中的峰值提供充足的功率，則一或更多裝置的性能被降低(例如，裝置被節流)。

第1圖根據一或更多實施例，圖示實施階層式功率平滑化的一範例系統100。系統100包括一伺服器系統102，其操作以對各種計算裝置提供一或更多服務。此等計算裝置可位於與伺服器系統102實體靠近之處，及/或位於一廣的地理範圍(例如，遍及一國家或遍及全球)。伺服器系統102可透過多種不同網路與此等計算裝置通訊，該等網路包括網際網路、區域網路(LAN)、細胞狀或其他電話網路、企業內部網路、其他公共及/或私有網路、此等網路之結合、及諸如此類者。伺服器系統102可由各種不同類型的計算系統存取，例如一桌上型電腦、一膝上型或筆記型電腦、一小型或記事電腦、一行動站、一娛樂裝置、一電視、通訊耦接至一顯示裝置的一置頂箱(set-top box)、一細胞狀或其他無線電話、一遊戲主控台、一汽車電腦、及諸如此類者。

伺服器系統102可對計算裝置提供一或更多各種不同的服務。舉例而言，伺服器系統102可提供一社交網路服務、一電子郵件服務、一搜尋服務、一資訊資源/儲存服務、一訊息服務、一影像及/或視頻分享服務、一遊戲或其他娛樂服務、及諸如此類者之一或多種。由伺服器系統102所提供的一或更多服務可為公開可取得，或者對一或更多服務的存取可限制於特定使用者(例如，由伺服器系統102的一服務所驗證的具有一有效帳號的該等使用者)。

伺服器系統102包括多重(m)裝置104(1)、...、104(m)，其操作以提供由伺服器系統102所提供的一或更多服務的功能。裝置104典型地包括諸如機架伺服器或刀鋒伺服器的一或更多伺服器電腦，且系統102因此亦稱為一伺服器系統。或者，可包括各種其他類型的裝置或元件作為裝置104，例如其他類型的計算裝置、網路元件(例如，一閘道、一路由器、一開關等等)、資料儲存元件(例如，一或更多磁碟驅動)、冷卻元件(例如，一風扇)、及諸如此類者。

在一或更多實施例中，裝置104係位於伺服器系統102的機架(racks)之中。一機架係一實體結構或殼體，其中可插入、安裝或者置放多重底架。或者，裝置104可分組至其他容器、安裝單元、或其他群組配置之中。舉例而言，裝置104可獨立置放(例如，不在一機架之中)且透過一網路或其他通訊鏈路彼此通訊。伺服器系統102舉例而言，可因此具有從包括置放於大型機架中的數千個伺服器而在網際網路上提供服務的一大的資料中心或伺服器框架，至在本身個別殼體中透過一LAN提供服務至一小的公司的數個伺服器電腦的範圍。

伺服器系統102接收外部功率106。外部功率106可從一或更多傳統的外部功率來源接收，例如由一功率運用公司管理的一電力站。額外功率106亦可從一備用功率發電機接收，其在來自其他來源(例如一功率運用公司)的功率的一中斷的情況下，操作為功率的一備用來源。此一備用發電機，舉例而言可為一柴油供電或氣體供電的發電機、一基於燃料電池的發電機、及諸如此類者。外部功率106可為AC功率，其藉由伺服器系統102轉換為DC功率，及/或可為DC功率(其可以或無須由伺服器系統102轉換為不同的電壓位準)。

亦可能出現在一或更多裝置104的功率使用中具有一峰值的情況。在功率使用中的一峰值代表由一或更多裝置所消耗的功率的量滿足一臨界量(例如，等於或大於臨界量)的情況。此臨界量可藉由，舉例而言伺服器系統102的一設計者或管理員設定。舉例而言，此臨界量可基於一或更多裝置消耗的功率的平均量(例如，在某時段的平均，例如幾分鐘、幾小時、幾天等等)。

伺服器系統102包括階層式功率平滑化元件110。階層式功率平滑化元件110包括多重元件，其在功率使用中的峰值期間操作以提供功率至一或更多裝置104。此功率係外部功率106之外的功率。階層式功率平滑化元件110包括於多重不同層級的元件，將於以下更詳細討論。

階層式功率平滑化元件110包括一或更多不中斷電源供應器(UPS’s)112、一或更多其他能源儲存元件114、及一或更多性能降低元件116。或者，除了一UPS 112、能源儲存元件114、及性能降低元件116之外及/或取代此等元件時，其他功率平滑化元件可被包括於元件110中。

各個UPS 112包括一或更多電池，且因此亦為一能源儲存元件。此等電池可為各種不同類型的電池，例如密封的鉛酸電池、鋰離子電池、及諸如此類者。能源儲存元件114係不同於一UPS電池的其他類型的能源儲存元件，例如一或更多電容。能源儲存元件114亦可產生能源，例如一或更多發電機。性能降低元件116，例如藉由使用節流而降低一或更多裝置104的性能。節流降低一裝置104的性能，且因此同時降低裝置104的功率消耗。性能降低元件116發送一訊號或請求至一或更多裝置104，指示將對一或更多裝置節流其性能。此等裝置係以不同方式配置，以降低或節流其性能，例如藉由降低至一元件的功率(例如，一處理器)、關閉一元件(例如，關閉多重處理器核心之一者)、減慢一元件的操作(例如，降低一處理器的時脈速度或降低一碟驅動的輪轉速度)、及諸如此類者。

階層式功率平滑化元件110之一或多者，除了功率平滑化之外，亦可用於伺服器系統102之中的其他操作。舉例而言，UPS 112偵測外部功率106的中斷，且若外部功率106中斷時，則提供功率(DC功率或AC功率)至裝置104。舉例而言，UPS 112可在來自其他來源(例如一功率運用公司)的功率的中斷及一備用發電機產生充足的AC功率以對伺服器系統102供電之間的一時段期間，提供功率至裝置104。UPS 112亦可在伺服器系統102並無備用發電機的情況下，提供功率至裝置104。藉由另一範例的方式，性能降低元件116回應於其他情況，例如回應於降低系統102中的功率消耗的一要求，而可用於降低一或更多裝置104的性能。

階層式功率平滑化元件110之不同一者亦可實體位於伺服器系統102的不同區域。舉例而言，一UPS 112可為在其自身殼體中而位於與裝置104相同的房間(或相同建築物)中的一單一整體伺服器系統UPS，且其提供功率至伺服器系統102中的所有裝置、提供功率至位於一裝置104之中的各個多重裝置級別UPS’s，且其各者提供功率至一單一裝置104。UPS’s 112亦可位於多重區域，例如一伺服器系統級別UPS位於與裝置104分開的一房間提供功率至裝置104的多重機架、一機架級別UPS係包括於與某些裝置104相同的機架中且提供功率至該相同機架中的裝置104、一裝置級別UPS係包括於一裝置104中且提供功率至該裝置104、此等之結合、且諸如此類者。藉由另一範例的方式，能源儲存元件114(例如電容)可包括於與某些裝置104一起的一特定機架中、可包括於裝置104之中、及諸如此類者。

此外，儘管圖示為伺服器系統102的部分，一或更多階層式功率平滑化元件110可於伺服器系統102的外部實施。舉例而言，一UPS 112可實施於伺服器系統102的外部、一功率發電機可實施於伺服器系統102的外部、及諸如此類者。

在一或更多實施例中，不同的能源儲存元件(UPS 112及其他能源儲存元件114)被配置成在功率使用中的峰值期間藉由提供功率至一或更多裝置104而對功率使用中的峰值回應。不同的技術被用於實施不同類型的元件，且此等不同的技術(由在功率使用中的一峰值期間提供功率)對不同的比率回應。於階層式功率平滑化元件110的較低層級的元件比於階層式功率平滑化元件110的較高層及的元件更快地回應(但典型地提供較短期間的功率)。舉例而言，於階層式功率平滑化元件110的一最低層級的元件可為電容，其非常快速地對功率使用中的一峰值回應，而階層式功率平滑化元件110的一較高層級可為電池，其更緩慢地對功率使用中的峰值回應。

在伺服器系統102中的特定階層式功率平滑化元件110的實體地點，至少部分基於元件110的特定類型及用於實施元件110的此等不同類型的特定技術而改變。在系統102中，實體定位靠近裝置104的元件相較於實體定位遠離裝置104的元件，係為可更快速地在功率使用中的峰值期間回應且提供功率的元件。此等較快回應的元件亦典型地(但非必要)相較於在功率使用中的峰值期間較緩慢地回應且提供功率的元件，能夠在峰值期間提供較短期間的功率。

此外，應瞭解此處之討論代表功率使用中的峰值，其亦可代表電力的加壓。此處所討論的階層式功率平滑化，可類比地使用以在電力減壓或功率耗損的期間提供功率。因此，一電力減壓或功率耗損可類比地被偵測，且在電力減壓或功率耗損期間，可藉由階層式功率平滑化元件110類比地提供功率，以在一電力減壓期間提供功率。

一電力減壓或功率耗損亦可被偵測於階層式功率平滑化元件的一較高層級中，且電力減壓或功率耗損的一指示可通訊至階層式功率平滑化元件的較低層級。此可導致降低階層式功率平滑化元件的一或更多元件的能力，以如以下所討論的，對功率使用中的一峰值提供充足的功率(例如，電力減壓或功率耗損可導致更大及/或更長期間的功率使用中的峰值)。

第2圖根據一或更多實施例，圖示包括多重層級的一範例階層式功率平滑化環境200。階層式功率平滑化環境200舉例而言，使用第1圖的階層式功率平滑化元件110而實施。階層式功率平滑化環境200可實施於軟體、韌體、硬體、或其結合之中。階層式功率平滑化環境200係一範例，且其他環境可使用不同的元件。

階層式功率平滑化環境200在功率使用中的峰值期間提供功率至特定裝置。因此，不同的階層式功率平滑化環境200可用於一伺服器系統中的不同組的裝置(例如，第1圖的伺服器系統102中)。

階層式功率平滑化環境200包括四個層級202(1)、202(2)、202(3)、202(4)。層級202係以階層排序，從一最低層級(層級202(1))至一最高層級(層級202(4))。各層級202包括一不同類型的功率平滑化元件。

在最低層級中，層級202(1)，一或更多電容210係被包括作為能源儲存元件。此等電容210係實體定位靠近裝置，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置。舉例而言，電容210可位於裝置中，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置，或與裝置一起位於相同的機架中，其中階層式功率平滑化環境提供功率至此等裝置。電容210快速地對功率使用中的峰值回應，在此功率使用中的峰值比更高層級(層級202(2)、202(3)、202(4))中的元件更快得提供功率至裝置。

在下一個較高層級中，層級202(2)，一UPS的一或更多電池212係被包括作為能源儲存元件。此等電池212典型地實體定位靠近裝置，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置，但並非如電容210一般地靠近。舉例而言，電池212可在裝置中，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置，或者係位於伺服器系統中的其他地方。電池212比電容210更緩慢地對功率使用中的峰值回應，但亦典型地能夠比電容210可提供的功率而對功率使用中的峰值提供更長的功率。電池212亦能夠對功率使用中的峰值回應，在此功率使用中的峰值期間比在更高層級(層級202(3)及202(4))中的元件更快速地提供功率至裝置。

在下一個較高層級中，層級202(3)，一發電機214係被包括作為一能源儲存元件。發電機214典型地比電容210及電池212實體定位更遠離裝置。舉例而言，發電機214可定位於與裝置的相同建築物中的一不同房間中，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置，或在一不同的建築物中。發電機214係比電容210及電池212更緩慢地對功率使用中的峰值回應，但亦典型地能夠比電容210或電池212可提供的功率對功率使用中的峰值提供更長的功率。

在最高層級中，層級202(4)，裝置節流216係被包括作為一功率平滑化元件。在層級202(4)中，發送一訊號或請求至一或更多裝置，指示一或更多裝置係應節流其性能，藉此降低此等裝置的功率使用。裝置節流214係最高的層級，且因此係在較低層級(層級202(1)、202(2)、及202(3))無法再對功率使用中的一峰值提供充足的功率之後，才被使用。舉例而言，因為能源儲存元件中的改變已被用盡、峰值係比能源儲存元件可提供的功率的量更大、及諸如此類情況，所以在較低層級中的能源儲存元件可能無法再對功率使用中的一峰值提供充足的功率。裝置節流216可無限期地被使用。

在第2圖的範例中，圖示電容能源儲存210、電池能源儲存212、及發電機能源儲存214。更大致而言，電容能源儲存210可為任何各種能源儲存元件，其在一非常短暫的時間提供一非常小量的能源(例如，在小於一秒鐘內提供少於200瓦特)，電池能源儲存212可為任何各種能源儲存元件，其在少量的時間提供小量的能源(例如，在小於10分鐘內提供少於200百萬瓦特)，且發電機能源儲存214可為任何各種能源儲存元件，其在長時間提供大量的能源(例如，數天內提供少於30百萬瓦特(例如，長達發電機具有油料的時間))。電池能源儲存212比電容能源儲存210提供較多的能源及/或較長時間的能源，且發電機能源儲存214比電池能源儲存提供較多的能源及/或較長時間的能源。

因此，在階層式功率平滑化環境200中，快速回應的功率平滑化元件係位於較低層級，且實體靠近裝置，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置。快速回應的功率平滑化元件因此能夠在功率使用中的一峰值的情況下，迅速地提供功率至裝置。較緩慢回應的功率平滑化元件係位於較高層級，且實體更遠離裝置，其中階層式功率平滑化環境200提供功率至此等裝置。然而，此等較緩慢回應的功率平滑化元件典型地比較快速回應的功率平滑化元件，可在功率使用中的峰值提供更久的功率。較緩慢回應的功率平滑化元件因此能夠在功率使用中的一峰值的情況下，提供一更長時期的功率(例如，在較低層級的功率平滑化元件的改變已經耗盡之後，持續地對功率使用中的峰值提供功率)。

第3圖根據一或更多實施例，圖示包括多重層級的另一範例階層式功率平滑化環境300。舉例而言，階層式功率平滑化環境300係使用第1圖的階層式功率平滑化元件110而實施。階層式功率平滑化環境300可實施於軟體、韌體、硬體、或其結合之中。階層式功率平滑化環境300係一階層式功率平滑化環境的一般範例，且環境300可為第2圖的階層式功率平滑化環境200。

階層式功率平滑化環境300包括多重(n)層級302(1)、302(2)、...、302(n)。層級302係以階層排序，從一最低層級(層級302(1))至一最高層級(層級302(n))。舉例而言，層級302(2)係從層級302(1)算起的下一較高層級，且層級302(n-1)係從層級302(n)算起的下一較低層級。

各層級302包括一功率平滑化元件304及一峰值偵測元件306。或者，相同的一或更多峰值偵測元件306可由多重層級302所使用。於不同層級302處的功率平滑化元件304典型地係不同類型的功率平滑化元件。不同的技術在不同的層級302中被用於實施不同類型的元件。如上所討論，此等不同的技術被配置成回應功率使用中的峰值(在此期間提供峰值功率)。於階層式功率平滑化環境300的一較低層級處的功率平滑化元件比於階層式功率平滑化環境的較高層級處的元件更快地回應(但典型地提供較短期間的功率)。舉例而言，於一層級302(x)處的元件，其中xn，典型地比於層級302(x+1)處的元件更快回應但提供更短期間的功率，且比於層級302(x-1)處的元件更緩慢的回應但提供更長期間的功率。

層級302的數目以及於不同層級302中元件的特定類型，係藉由實施階層式功率平滑化環境300的一管理員及/或伺服器系統的客戶而選擇，以提供管理員及/或客戶所欲的功率平滑化。此外，在一個層級中由功率平滑化元件304回應於功率使用中的一峰值所佔用的時間可由管理員及/或客戶使用，作為決定功率平滑化元件304的一數量及/或容量的一基礎，以於下一個較低層級利用。舉例而言，被用於層級302(1)的電容的一數量及/或容量可基於在層級302(2)中回應於功率使用中的一峰值所佔用的時間量而被選擇，使得層級302(1)中的電容對功率使用中的峰值提供充足的功率，直到層級302(2)中的電池能夠對功率使用中的峰值提供功率。

在各層及302中，於伺服器系統(例如，第1圖的伺服器系統102)中利用階層式功率平滑化環境300的一或更多裝置的功率使用中的一峰值係藉由在該層級中的峰值偵測元件306而偵測。一峰值偵測元件306可以各種不同的方式在功率使用中偵測一峰值。在一或更多實施例中，於伺服器系統中的裝置係藉由一或更多電源供應器供電。各個電源供應器可提供功率至一或更多裝置(例如，供電至一單一裝置、供電至一機架中的裝置或裝置的其他集合、及諸如此類者)。功率使用中的一峰值係藉由偵測關於一電源供應器而與一或更多裝置相關聯的一或更多各種指示器而被偵測，以決定何時峰值功率使用滿足(例如，等於或超過)一臨界值。舉例而言，此臨界值可為電源供應器的一最大功率容量、設定於低於電源供應器的最大功率容量之下某一點的一值(例如，電源供應器90%的最大功率容量)、及諸如此類者。若以電源供應器供電而一或更多裝置的臨界當前功率使用滿足(例如，等於或超過)臨界值，則偵測到功率使用中的一峰值的存在。

一或更多各種指示器可用以識別從電源供應器接收功率的裝置的功率使用。舉例而言，可監控對一電源供應器的AC功率的輸入電流，例如藉由使用一連串電阻或電感迴路而監控。藉由另一範例的方式，可監控一電源供應器的輸出電流，例如藉由使用一連串電阻、電感迴路而監控，或監控橫跨一輸出FET(場效電晶體)的壓降。仍為另一範例的方式，可監控電源供應器的一輸出整流器的切換頻率。

在一伺服器系統中，一或更多電源供應器在伺服器系統中提供功率至裝置，且不同的伺服器系統可在不同的地點配置電源供應器。舉例而言，一特定的伺服器系統可具有一備用發電機，其提供功率至伺服器系統的所有機架，且各個機架可具有一或更多電源供應器，其提供功率至該機架中的一或更多裝置。藉由另一範例的方式，一特定伺服器系統可具有一備用發電機，其提供功率至伺服器系統的所有機架，且各個機架中的各個裝置可具有一電源供應器，其提供功率至該裝置。

各個層級302典型地與伺服器系統的一特定電源供應器相關聯。在一特定層級302中由峰值偵測元件306所偵測的功率使用中的一峰值，係由與該層級相關聯的一特定電源供應器所供電，用於一或更多裝置的功率使用中的一峰值。回應於偵測到的功率使用中的峰值，功率平滑化元件304藉由與該層級相關聯的電源供應器，對功率使用中的峰值提供功率至裝置。舉例而言，層級302(1)可與伺服器系統的一特定機架相關聯，且峰值偵測元件306(1)在該特定機架中(集合地)偵測裝置的功率使用中的峰值。回應於功率使用中的一偵測到的峰值，功率平滑化元件304(1)提供功率至該特定機架中的裝置。藉由另一範例的方式，層級302(2)可與提供功率至伺服器系統的多重機架的一備用發電機相關聯，且峰值偵測元件306(2)在伺服器系統中(集合地)偵測多重機架的功率使用中的峰值。回應於功率使用中的一偵測到的峰值，功率平滑化元件304(2)提供功率至該等多重機架中的裝置。

回應於功率使用中的一峰值在一特定層級302中被一峰值偵測元件306偵測到，在該特定層級302中的一功率平滑化元件304嘗試對功率使用中的峰值提供充足的功率。峰值偵測元件306可發送一命令或訊號至該特定層級302中的功率平滑化元件304，以在峰值期間提供功率，或者功率平滑化元件304可配置成在一峰值期間自動地提供功率。若在該特定層級中的功率平滑化元件304成功地對功率使用中的峰值提供充足的功率，則來自其他層級302的功率平滑化元件無須對功率使用中的峰值提供功率。

然而，若在一特定層級302中的功率平滑化元件無法對功率使用中的峰值提供充足的功率，則在該層級(其中偵測到功率使用中的峰值的下一個較高層級)中的功率平滑化元件304嘗試對功率使用中的峰值提供充足的功率。此功率可為額外的或者取代由較低層級提供的功率。

在一特定層級中的功率平滑化元件是否能夠對功率使用中的一峰值提供充足的功率，可以各種不同的方式決定或識別。在一或更多實施例中，一功率平滑化元件保有一特定的電荷或能源量。功率平滑化元件是否能對功率使用中的一峰值提供充足的功率，係基於功率平滑化元件是否保有足夠的電荷以在峰值的期間提供峰值功率至一或更多裝置而決定。峰值功率代表超過電源供應器提供功率至一或更多裝置的一特定功率容量的一或更多裝置的功率使用。此特定功率容量可為電源供應器的一最大功率容量，或者為另一值(例如，最大功率容量的片段(例如，90%的最大功率容量)、用於決定如上所討論是否存在功率使用中的一峰值的臨界量的一量值、等等)。

或者，功率平滑化元件是否能對功率使用中的一峰值提供充足的功率，係基於功率平滑化元件是否保有足夠的電荷，以在峰值的期間提供峰值功率至一或更多裝置，同時仍滿足一臨界電荷位準(例如，保持於或高於此位準)而決定。舉例而言，此臨界電荷位準可為一UPS的電池所維持的電荷量，以便在來自一外部功率來源(例如，第1圖的外部功率106)的功率中斷的情況下，對一或更多裝置於至少一臨界的時間量供電。

在一或更多實施例中，在不同層級302中的功率平滑化元件304及峰值偵測元件306操作以於功率使用中的一峰值期間，彼此獨立地提供功率。於各個層級302處，當峰值偵測元件306偵測到功率使用中的一峰值時，於該層級中的功率平滑化元件304藉由對功率使用中的峰值提供功率而回應。如上所討論，因為不同類型的元件被用於不同的層級中，所以此導致多重層級的功率偵測元件306偵測功率使用中的峰值，且此等多重層級之各者中的功率平滑化元件304藉由對功率使用中的峰值提供功率，而對偵測回應。然而，正因不同層級處的不同類型的元件具有不同的回應時間，較低層級302將比較高層級更迅速地對功率使用中的峰值提供功率。

或者，在一或更多實施例中，峰值偵測元件306可彼此通訊關於功率使用中的峰值的各種資訊或資料。此資訊或資料可包括識別功率使用中的一峰值已經被一特定峰值偵測元件306偵測到的資訊。舉例而言，峰值偵測元件306(1)可提供一指示至峰值偵測元件306(2)，指示元件306(1)已經偵測到功率使用中的一峰值，且此指示可向上傳遞至更高層級處的峰值偵測元件306。

於峰值偵測元件之間通訊的此資訊或資料亦可包括識別是否回應功率使用中的一峰值的資訊。舉例而言，峰值偵測元件306(n)可提供指示至峰值偵測元件306(n-1)，指示不再需要於功率使用中的一峰值提供功率，因為峰值偵測元件306(n)現在已經能夠對功率使用中的峰值提供功率。

亦應瞭解在功率使用中的一特定峰值期間提供功率的功率平滑化元件304可比元件的總數少。舉例而言，若功率使用中的一特定峰值非常短，且功率平滑化元件304(1)具有充足的容量對功率使用中的峰值提供功率，則其他功率平滑化元件(例如，功率平滑化元件304(2)...304(n))無須在功率使用中的峰值期間提供功率。此等其他功率平滑化元件可開始回應於功率使用中的峰值，但在此等其他功率平滑化元件能夠提供功率之前峰值便已經結束。

在階層式功率平滑化環境300的最高層級(層級302(n))中的功率平滑化元件304(n)降低一或更多裝置的性能。舉例而言，功率平滑化元件304(n)藉由如上所討論而節流裝置，來降低一或更多裝置的性能。性能被降低的一或更多裝置係由與最高層級(層級302(n))相關聯的特定電源供應器所供電的一或更多裝置。舉例而言，若與最高層級相關聯的電源供應器係伺服器系統的一備用發電機，則伺服器系統中的一或更多裝置的性能被降低。藉由另一範例的方式，若與最高層級相關聯的電源供應器係在伺服器系統中一特定機架的一電源供應器，則在該特定機架中的一或更多裝置的性能被降低。

功率平滑化元件304(n)可降低所有裝置的性能，該等裝置從與最高層級相關聯的特定電源供應器接受功率，或者降低一或更多選擇的裝置(例如，在功率使用中具有最高峰值的一或更多裝置、被識別為較低優先順序裝置的一或更多裝置、及諸如此類者)。此外，功率平滑化元件304(n)可降低從與最高層級相關聯的特定電源供應器接收功率的特定的一或更多裝置的性能，同時從與最高層級相關聯的特定電源供應器接收功率的其他裝置繼續從較低層級(例如，在層級304(n)下方的一層級中的一或更多功率平滑化元件)中的能源儲存元件接收功率，用於功率使用中的峰值。

在功率使用中的一峰值通過之後，提供功率至一或更多裝置的任何功率平滑化元件304停止提供此功率。類似地，任何降低一或更多裝置的性能亦被停止(例如，發送一訊號或請求至一或更多裝置以告知一或更多裝置其無須再節流其性能)。峰值偵測元件306偵測何時功率使用中的一峰值不再存在，且因此功率平滑化元件304何時可停止提供功率至一或更多裝置。提供功率及降低性能的此停止動作可根據層級的順序而完成(從最高層級至最低層級)。舉例而言，當功率使用中的峰值通過(或峰值下降)時，停止一或更多裝置的性能降低。接著由下一個最低層級供應的任何功率停止供應，接著由下一個最低層級供應的功率停止供應，且依此類推。

此外，當功率使用中的一峰值已經通過在功率使用中的峰值期間被用於提供功率至一或更多裝置的一或更多元件之後，可重新充電。舉例而言，重新充電電池、重新充電電容、及諸如此類者。此外，若存在從一電源供應器可取得的充足的功率，則一或更多元件可在功率使用中的峰值完全通過之前便重新充電。

儘管階層式功率平滑化環境300被圖示為在各個層級中具有一分開的峰值偵測元件304，但或者一單一峰值偵測元件304在階層式功率平滑化環境300中可對應於且被用於多重(例如，全部的)層級302。在此等實施例中，單一峰值偵測元件304偵測功率使用中的峰值，且引發相對應多重層級302的功率平滑化元件，以嘗試對功率使用中的峰值提供充足的功率。

因此，於不同層級處的不同能源儲存元件被用於在功率使用中的峰值期間提供功率。不同的技術被用於在不同層級中實施不同類型的能源儲存裝元件，而其中於較低層級處的能源儲存元件比於較高層級處的能源儲存元件更快地回應(但典型地於較短的期間提供功率)。若能源儲存元件無法對功率使用中的峰值提供充足的功率，則降低裝置的性能(例如，使用節流)。

第4圖係一流程圖，根據一或更多實施例圖示用於實施階層式功率平滑化的一範例程序400。程序400可實施於軟體、韌體、硬體、或其結合之中。程序400係顯示為一組動作，且並非限於所顯示用於實施階層式功率平滑化的順序；實施階層式功率平滑化的額外的討論係在此處參考其他的圖式而包括於其中。

在程序400中，監控一或更多裝置的功率使用(動作402)。此等一或更多裝置可為由如上所討論的一特定電源供應器所供電的裝置。此監控動作可為對關於如上所討論的一電源供應器的一或更多各種指示器的監控。

程序400基於是否偵測到一或更多裝置的功率使用中的一峰值(動作404)而繼續進行。若並無偵測到功率使用中的峰值，則程序返回至動作402，其中繼續監控一或更多裝置的功率使用。

然而，若偵測到一或更多裝置的功率使用中的一峰值，則從一階層式功率平滑化環境中的一或更多能源儲存元件提供功率至一或更多裝置(動作406)。此等能源儲存元件可包括如上所討論的不同類型的能源儲存元件(例如，電容、電池、發電機等等)在不同的層級中。

程序400基於由來自動作406的能源儲存元件所提供的功率，對於功率使用中的峰值是否為充足的功率(動作408)，而繼續進行。由此等能源儲存元件所提供的功率對功率使用中的一峰值是否為充足的功率，可以如上所討論的各種不同方式決定或識別。

若由來自動作406的能源儲存元件所提供的功率對於功率使用中的峰值並非充足的功率，則降低一或更多裝置之至少一者的性能(動作410)。舉例而言，可藉由節流至少一個裝置的性能，而降低至少一個裝置的性能。程序400接著返回至動作402，其中繼續監控一或更多裝置的功率使用。

返回動作408，若由來自動作406的能源儲存裝置所提供的功率對於功率使用中的峰值係為充足的功率，則程序400基於至少一個裝置的性能是否先前被降低(動作412)而繼續進行。至少一個裝置的性能可能於如上所討論的動作410中於先前已經被降低。

若先前並未降低至少一個裝置的性能，則程序400接著返回至動作402，其中繼續監控一或更多裝置的功率使用。然而，若先前已經降低至少一個裝置的性能，則停止降低至少一個裝置的性能(動作414)。程序400接著返回動作402，其中繼續監控一或更多裝置的功率使用。

因此，可見得此處所討論的階層式功率平滑化技術，在降低一或更多裝置的性能之前，允許功率使用中的峰值由多重不同的能源儲存元件供電。舉例而言，對於短的峰值的功率可由電容提供，對於較長峰值的功率可由UPS電池提供，且對於甚至更長的峰值則節流一或更多裝置的性能。此舉允許一或更多裝置在降低其性能之前，由多重能源儲存元件供電，且允許裝置在一較長的時間以其完全的或所欲的性能位準而保持運行。此外，允許一或更多裝置保持運行，而不降低其性能，且在此等功率使用中的峰值期間，不要求於在單單提供功率的系統中取得大量的額外功率。

此外，回到第1圖，包括於伺服器系統102中的特定階層式功率平滑化元件110可基於伺服器系統102的管理員及/或客戶而變化。不同的客戶可選擇不同的階層式功率平滑化元件110，因此客戶僅需花費其所欲具有的功率平滑化能力的費用。舉例而言，一第一組裝置104可由一第一家公司(或商業單位)所擁有或租借，而一第二組裝置可由一第二家公司(或商業單位)所擁有或租借。第一家公司可能意圖在階層式功率平滑化元件110中包括電容、UPS’s、及裝置節流。然而，第二家公司可能意圖在階層式功率平滑化元件110中僅包括裝置節流。因此，第一家公司花費購買及維持電容、UPS’s、及裝置節流元件的費用，而第二家公司僅花費購買及維持裝置節流元件的費用。

第5圖圖示一範例計算裝置500，其可配置成根據一或更多實施例而實施階層式功率平滑化。舉例而言，計算裝置500可為用於第1圖的UPS 112的一裝置或控制器，或實施第2圖的階層式功率平滑化環境200或實施第3圖的階層式功率平滑化環境300的一裝置或控制器。計算裝置500亦可為第1圖的一裝置104。

計算裝置500包括一或更多處理器或處理單元502、可包括一或更多記憶體及/或儲存元件506的一或更多電腦可讀取媒體504、一或更多輸入/輸出(I/O)裝置508、及允許各種元件及裝置彼此通訊的一匯流排510。電腦可讀取媒體504及/或一或更多I/O裝置508可被包括為計算裝置500的部份，或者可耦接至計算裝置500。匯流排510代表匯流排結構的一或更多數種類型，包括一記憶體匯流排或記憶體控制器、一週邊匯流排、一加速圖像埠、一處理器或本端匯流排、及使用各種不同匯流排構造的類似者。匯流排510可包括有線及/或無線的匯流排。

記憶體/儲存元件506代表一或更多電腦儲存媒體。元件506可包括揮發性媒體(例如隨機存取記憶體(RAM))及/或非揮發性媒體(例如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、光碟、磁碟、及諸如此類者)。元件506可包括固定媒體(例如，RAM、ROM、一固定的硬碟等等)以及可移除媒體(例如，一快閃記憶碟、一可移除硬碟、一光碟、及諸如此類者)。

此處所討論的技術可實施於軟體中，而具有由一或更多處理單元502所執行的指令。應瞭解不同的指令可儲存於計算裝置500的不同元件中，例如在一處理單元502中、在一處理單元502的各種快取記憶體中、在裝置500的其他快取記憶體中(未顯示)、在其他電腦可讀取媒體上、及諸如此類者。此外，應瞭解指令在計算裝置500中所儲存的地點可隨著時間而改變。

一或更多輸入/輸出裝置508允許一使用者輸入命令及資訊至計算裝置500，且亦允許資訊呈現至使用者及/或其他元件或裝置。輸入裝置的範例包括一鍵盤、一游標控制裝置(例如，一滑鼠)、一麥克風、一掃描器、及諸如此類者。輸出裝置的範例包括一顯示器裝置(例如，一監控器或投影機)、喇叭、一印表機、一網路卡、及諸如此類者。

此處的各種技術可說明於軟體或程式模組的一般上下文中。一般而言，軟體包括常式、程式、物件、元件、資料結構、及實行特定任務或實施特定抽象資料類型之類似者。此等模組及技術的一實施方式可儲存於或傳送橫跨電腦可讀取媒體的某些形式。電腦可讀取媒體可為任何可取得之媒體，其可由一計算裝置存取。藉由範例的方式且並非限制，電腦可讀取媒體可包含「電腦儲存媒體」及「通訊媒體」。

「電腦儲存媒體」包括實施於任何方法或技術中，用於儲存資訊的揮發性及非揮發性、可移除及不可移除媒體，例如電腦可讀取指令、資料結構、程式模組、或其他資料。電腦儲存媒體包括但非限於RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶技術、CD-ROM、數位光碟(DVD)或其他光學儲存、磁性卡匣、磁帶、磁碟儲存或其他磁性儲存裝置、或可用以儲存所欲資訊且可由一電腦存取的任何其他媒體。

「通訊媒體」典型地安裝了電腦可讀取指令、資料結構、程式模組、或模組化的資料訊號的其他資料，例如載波或其他傳送機制。通訊媒體亦包括任何資訊遞送媒體。「模組化的資料訊號」一詞意味著具有以此方式設定或改變一或更多其特徵，以在訊號中編碼資訊的一訊號。藉由範例的方式且非限制，通訊媒體包括諸如一有線網路或直接有線連接的有線媒體，及諸如聽覺得、RF、紅外線、及其他無線媒體的無線媒體。以上任一者的結合亦包括在電腦可讀取媒體的範疇之中。

一般而言，此處所述的任何功能或技術可使用軟體、韌體、硬體(例如，固定的邏輯電路)、人工程序、或此等實施方式的一結合來實施。此處所使用的「模組」及「元件」的詞彙一般代表軟體、韌體、硬體或其結合。在一軟體實施方式的情況中，模組或元件代表程式碼，其當執行於一處理器(例如，CPU或CPUs)上時，實行特定任務。程式碼可儲存於一或更多電腦可讀取記憶體裝置中，其進一步的說明可參照第5圖。此處所述的階層式功率平滑化的特徵係平台獨立的，意味著此技術可實施於具有各種處理器的各種商業上的計算平台上。

儘管已用結構特徵及/或方法動作的特定語言說明標的，但仍應瞭解界定於隨附申請專利範圍中的標的並非必須限制於上述的特定特徵或動作。反之，上述的特定特徵或動作係揭露作為實施申請專利範圍的範例形式。

100．．．範例系統

102．．．伺服器系統

104(1)-104(m)．．．裝置

106．．．外部功率

110．．．階層式功率平滑化元件

112．．．不中斷電源供應器

114．．．能源儲存元件

116．．．性能降低元件

200．．．範例階層式功率平滑化環境

202(1)-202(4)．．．層級

210．．．電容能源儲存

212．．．電池能源儲存

214．．．發電機能源儲存

216．．．裝置節流

300．．．範例階層式功率平滑化環境

302(1)-302(n)304(1)-304(n)306(1)-306(n)．．．層級

400．．．範例程序

500．．．範例計算裝置

502．．．處理單元

504．．．電腦可讀取媒體

506．．．記憶體/儲存元件

508．．．輸入/輸出(I/O)裝置

510．．．匯流排

全篇圖式中相同的號碼被用於代表類似的特徵。

第1圖圖示根據一或更多實施例實施階層式功率平滑化的一範例系統。

第2圖圖示根據一或更多實施例的包括多重層級的一範例階層式功率平滑化環境。

第3圖圖示根據一或更多實施例的包括多重層級的另一範例階層式功率平滑化環境。

第4圖係一流程圖，圖示根據一或更多實施例實施階層式功率平滑化的一範例程序。

第5圖圖示根據一或更多實施例而可配置成實施階層式功率平滑化的一範例計算裝置。

100．．．範例系統

102．．．伺服器系統

104(1)-104(m)．．．裝置

106．．．外部功率

110．．．階層式功率平滑化元件

112．．．不中斷電源供應器

114．．．能源儲存元件

116．．．性能降低元件

Claims (20)

1. 一種在一系統中的方法，該方法包含以下步驟：決定用於一第一功率平滑化元件及一第二功率平滑化元件的一回應時間；至少部分基於該第一功率平滑化元件之該回應時間，指定該第一功率平滑化元件給具有多重層級的一階層式功率平滑化元件環境的一第一層級；至少部分基於該第二功率平滑化元件之該回應時間，指定該第二功率平滑化元件給該階層式功率平滑化元件環境的一第二層級；回應於由一個或更多個裝置的功率使用中的一峰值，從該第一功率平滑化元件，提供功率至該系統中的該一個或更多個裝置；若該第一層級中的該功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則回應於功率使用中的該峰值，從該第二功率平滑化元件，提供功率至該一個或更多個裝置；及若該等第一及第二功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則回應於功率使用中的該峰值，降低該一個或更多個裝置之至少一者的性能，而持續提供功率至該一個或更多個裝置。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一層級包含 一個或更多個能源儲存元件，該一個或更多個能源儲存元件之回應時間比在該多重層級的該等其他層級中的功率平滑化元件更快。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一功率平滑化元件包含一個或更多個電容。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該第二功率平滑化元件包含一個或更多個不中斷電源供應器的一個或更多個電池。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中降低該一個或更多個裝置之至少一者的性能之該步驟包含以下步驟：發送一訊號至該一個或更多個裝置之該至少一者，以節流其性能。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中若該第一功率平滑化元件並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置，則在該第一層級中的該第一功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，該峰值功率包含該一個或更多個裝置的一功率使用，該功率使用超過提供功率至該一個或更多個裝置的一電源供應器的一功率容量。
7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該電源供應器的該功率容量包含該電源供應器的一最大功率容量。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中若該第二功率平滑化元件並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置，則在該第二層級中的該功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，該峰值功率包含該一個或更多個裝置的一功率使用，該功率使用超過提供功率至該一個或更多個裝置的一電源供應器的一功率容量。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該電源供應器的該功率容量包含該電源供應器的一最大功率容量。
10. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含當功率使用中的該峰值已經通過之後，終止降低該一個或更多個裝置之該至少一者的性能。
11. 一種系統，包含：在具有多重層級的一階層式功率平滑化環境的一個層級中的一第一功率平滑化元件，該第一功率平滑化元件回應於由一個或更多個裝置的功率使用中的一峰值，經配置以提供功率至該系統中的該一個或更多個裝置，其中至少部分基於該第一功率平滑化元件之一已決定之 回應時間，該第一功率平滑化元件被指定給該一個層級；在該階層式功率平滑化環境的另一層級中的一第二功率平滑化元件，若該第一功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則該第二功率平滑化元件回應於功率使用中的該峰值，經配置以提供功率至該系統中的該一個或更多個裝置，其中至少部分基於該第二功率平滑化元件之一已決定之回應時間，該第二功率平滑化元件被指定給該另一層級；及在該階層式功率平滑化環境的一額外層級中的一第三功率平滑化元件，若該第一功率平滑化元件及該第二功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則該第三功率平滑化元件經配置以降低該一個或更多個裝置之至少一者的性能，而持續提供功率至該一個或更多個裝置。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該第一功率平滑化元件之已決定之該回應時間比該第二功率平滑化元件之已決定之該回應時間及該第三功率平滑化元件之一決定回應時間更快。
13. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該第一功率平滑化元件包含一個或更多個不中斷電源供應器中的一個或更多個電容。
14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該第二功率平滑化元件包含該一個或更多個不中斷電源供應器的一個或更多個電池。
15. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該一個或更多個裝置之至少一者的性能降低導因於：發送一訊號至該一個或更多個裝置之該至少一者，以節流該一個或更多個裝置之該至少一者的性能。
16. 如申請專利範圍第11項之系統，其中若該第一功率平滑化元件並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置，則該第一功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，該峰值功率包含該一個或更多個裝置的一功率使用，該功率使用超過提供功率至該一個或更多個裝置的一電源供應器的一功率容量。
17. 如申請專利範圍第11項之系統，其中若該第二功率平滑化元件並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置，儘管仍滿足一臨界電荷位準，則該第二功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，該峰值功率包含該一個或更多個裝置的一功率使用，該功率使用超過提供功率至該一個或更多個裝置的一電源供應器的一最大功率容量。
18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該第二功率平滑化元件包含一不中斷電源供應器的一個或更多個電池，且其中該臨界電荷位準包含該一個或更多個電池所維持的一電荷量，以便在中斷來自一外部功率來源的功率的情況下，對該一個或更多個裝置供電至少一臨界的時間量。
19. 如申請專利範圍第11項之系統，其中當功率使用中的該峰值已經通過之後，該第三功率平滑化元件進一步終止降低該一個或更多個裝置之該至少一者的性能。
20. 一種在具有一電源供應器而提供功率至一個或更多個裝置且具有多重層級而使用一階層式功率平滑化環境的一系統中的方法，該方法包含以下步驟：決定用於一第一功率平滑化元件及一第二功率平滑化元件的一回應時間；至少部分基於該第一功率平滑化元件之該回應時間，指定該第一功率平滑化元件給該多重層級的一第一層級；至少部分基於該第二功率平滑化元件之該回應時間，指定該第二功率平滑化元件給該多重層級的一第二層級；回應於由一個或更多個裝置的功率使用中的一峰 值，從該第一功率平滑化元件，提供功率至該一個或更多個裝置，該第一功率平滑化元件包含一個或更多個電容；若該第一功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則回應於功率使用中的該峰值，從該第二功率平滑化元件，提供功率至該一個或更多個裝置，該第二功率平滑化元件包含一不中斷電源供應器的一個或更多個電池；及若該等第一及第二功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，則回應於功率使用中的該峰值，降低該一個或更多個裝置之至少一者的性能，而持續提供功率至該一個或更多個裝置，其中當該一個或更多個電容並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置時，且當該一個或更多個電池並非維持足夠的電荷以於該峰值的期間提供峰值功率至該一個或更多個裝置時，儘管仍滿足一臨界電荷位準，但該等第一及第二功率平滑化元件無法對功率使用中的該峰值提供充足的功率，其中該臨界電荷位準包含該一個或更多個電池所維持的一電荷量，以便在中斷來自一外部功率來源的功率的情況下，對該一個或更多個裝置供電至少一臨界的時間量。