建立低功耗计算机系统的方法和系统技术方案

建立低功耗计算机系统的方法和系统。涉及高效计算机服务器系统，包括高效电力供应单元，采用多条电源轨向系统组件组提供电力；专用处理器，配置为作为高效通用服务器处理器运行同时保持高性能；以及平台管理器，配置为控制向系统组件组提供的电力以使系统的整体功耗最小化。还涉及在信息处理服务器系统中降低功耗的方法，包括把专用处理器配置为用作通用服务器处理器，根据性能和功率效率选择一组功率高效的系统组件，采用高效的电力供应单元和平台管理器控制由电力供应单元提供的电力，以及调整处理器的频率实现最优的性能/功耗比值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】建立低功耗计算机系统的方法和系统。涉及高效计算机服务器系统，包括高效电力供应单元，采用多条电源轨向系统组件组提供电力；专用处理器，配置为作为高效通用服务器处理器运行同时保持高性能；以及平台管理器，配置为控制向系统组件组提供的电力以使系统的整体功耗最小化。还涉及在信息处理服务器系统中降低功耗的方法，包括把专用处理器配置为用作通用服务器处理器，根据性能和功率效率选择一组功率高效的系统组件，采用高效的电力供应单元和平台管理器控制由电力供应单元提供的电力，以及调整处理器的频率实现最优的性能/功耗比值。【专利说明】建立低功耗计算机系统的方法和系统相关申请的交叉引用本国际专利申请要求2011年7月25日提交的标题为“Method and System forBuilding a Low Power Computer System”的美国临时专利申请序列号61/511，376的利益和优先权，其全部内容在此引用作为参考。
本公开的至少某些实施例涉及在采用信息处理组件(如微处理器或微控制器)的设备比如计算机系统中降低功耗。本公开的某些实施例也涉及尺寸减小，以及/或者由采用信息处理组件的设备发热量的减小或消散。
技术介绍
计算机系统是设计为顺序地执行若干组逻辑或算数运算的可编程机器。某些计算机系统比如个人计算机或智能手机可以设计为灵活地满足最终用户的需要。其他计算机系统可以设计为执行几项特定任务，比如在操作红绿灯、数字手表或玩具中采用的计算机。以信息时代的到来为特征的现代世界是计算机系统的采用日益增加以及对计算机系统中改进的期望和需要日益增长的世界。不过，现今的世界也是有关自然资源的稀缺和人类对环境的不利影响的问题越来越被意识到的世界。计算机系统的演化精确地符合这个悖论:计算机系统的使用增加，以及这样的系统的性能改进转换为功耗增加以及对环境的不利影响。对于与执行现今的日益复杂和苛刻的计算机应用程序相关联的不断增长的数字数据量，为了有助于满足处理它们所需的处理能力而不牺牲性能，专利技术了改进的计算机系统处理器。例如，研发了各种各样多用途、可编程、时钟驱动的集成电路，比如8、16、32、64位微处理器(如英特尔8008、8086、80286、安腾等)。伴随着微处理器的改进，字长能力是微处理器时钟频率限制的显著进步。计算机系统处理能力的上述改进，以及一般来说其他这样的改进，导致系统的功耗升高。单一处理器的性能能够提升多少也是有限度的。例如，提高微处理器的时钟频率不仅导致采用它的计算机系统更高的功耗，而且引起发热量增加，这又可能干扰处理器的正常工作条件。对于建立能够满足并超过现代世界的严格的性能需求的计算机系统，同时实现无与伦比的功耗效率并减少使用计算机系统对环境的不利后果，本文所公开的系统和方法的优选实施例用于填补这种需要，例如，方式为减小计算机系统的发热量或尺寸。
技术实现思路
根据后文介绍的各种实施例，若干系统和方法是建立或设计低功耗计算机系统。一个实施例是低功耗的通用计算机服务器系统，包括用于各种系统组件互连的主板。系统组件包括具有多条电源轨用于向系统组件提供电力的电力供应单元、一个或多个外围板、主处理器以及平台管理器。主处理器包括多个主处理器内核、存储器控制器、若干卸载引擎、以太网接口以及外围组件互连块，通过连接结构可操作地互连。主处理器进一步包括连接结构与其他系统组件比如平台管理器之间连接的局部总线。平台管理器被配置为控制由电力供应单元向电源轨提供的电力。在一个实施例中，主处理器被配置为若干预定的处理器任务卸载到多个卸载引擎，并在最大负载下运行时，即全部处理器内核处于最大负载，以及对诸如磁盘访问、以太网和PCIe的接口最大IO操作时，具有近似530的最小的CoreMark评分对瓦特消耗比值。在某实施例中，被配置为在近似1.5GHz频率和满载下运行的主处理器具有近似45140的CoreMark评分和85瓦特功耗，从而具有近似30的CoreMark评分/频率(MHz)比值，以及近似531的CoreMark评分对瓦特消耗比值。在这个实施例中，低功耗通用计算机服务器系统在最大负荷下运行时，消耗近似130瓦特的最大功率。根据某些展示性实施例，主处理器是通信处理器片上系统，被配置为作为通用计算机服务器处理器运行，而平台管理器基于现场可编程门阵列(FPGA)，平台管理器包括平台管理器处理器、平台管理器内核以及平台管理器处理器与平台管理器内核之间连接的平台管理器总线。在其他实施例中，平台管理器基于专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)或基板管理控制器(BMC)集成电路。在某实施例中，平台管理器处理器是ARM处理器，而平台管理器由平台管理器软件配置为控制由电力供应单元向电源轨提供的电力。某些实施例进一步包括多个系统风扇，其中平台管理器被配置为控制系统风扇把系统的温度保持在预定的范围内。在一个实施例中，平台管理器被配置为控制系统风扇，在近似25.5摄氏度的环境温度下，保持近似67摄氏度的空闲主处理器运行最高温度。在一个实施例中，平台管理器被配置为控制系统风扇，在近似25.5摄氏度的环境温度下，保持近似77摄氏度的满载主处理器运行最高温度，同时保持系统的整体功耗低于130瓦特。在某些实施例中，电力供应单元有近似90%的最低功率效率，并且平台管理器被配置为控制向至少20条电源轨提供的电力，使得通用计算机服务器系统在最大负荷下运行时最大功耗近似130瓦特。在某些实施例中，平台管理器进一步包括连接到平台管理器处理器的存储器模块以存储和执行平台管理器软件、连接到平台管理器处理器的专用寄存器组以及在平台管理器处理器与主处理器之间连接的共享寄存器组。在一个实施例中，共享寄存器组包括修订寄存器和复位请求寄存器，而专用寄存器组包括控制寄存器和状态寄存器。在一个实施例中，非易失性存储器组件可操作地连接在主处理器与平台管理器之间，非易失性存储器组件用于存储启动软件、电路板组件和软件配置变量(如初始设定、MAC地址和电路板ID)以及/或者由系统组件利用的其他软件或固件映像。在某些实施例中，非易失性存储器组件也用于存储操作系统软件，而在其他实施例中，操作系统软件存储在系统的主存储器模块和/或非易失性存储器组件上。在一个实施例中，操作系统软件包括第一诊断软件和第一系统管理软件，而启动级软件包括BIOS菜单、第二诊断软件和第二系统管理软件。根据其他展示性实施例，通用服务器计算机系统包括在1.5GHz频率和最大负载下运行时具有近似530的最小CoreMark评分对瓦特消耗比值的变用途通信处理器，具有至少90%的功率效率的电力供应单元，电力供应单元包括多条电源轨，以及被配置为控制向电源轨提供的电力的平台管理器，其中计算机系统在最大负载下运行时，即全部处理器内核处于最大负载，以及对诸如磁盘访问、以太网和PCIe的接口最大IO操作时，消耗低于近似130瓦特。在一个实施例中，平台管理器基于现场可编程门阵列(FPGA)，并包括平台管理器处理器、多个平台管理器内核以及在平台管理器处理器与平台管理器内核之间连接的平台管理器总线。一个实施例进一步包括在变用途通信处理器与平台管理器之间可操作地连接的非易失性存储器组件，用于存储具有第一诊断软件和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗的通用计算机服务器系统，包括：主板，具有多个系统组件与之相连，多个系统组件包括：电力供应单元，包括多条电源轨用于向多个系统组件提供电力；外围板：主处理器，包括：局部总线；多个主处理器内核；多个卸载引擎；以及连接结构，连接在多个主处理器内核与多个卸载引擎之间；其中，主处理器被配置为把预定的处理器任务卸载到多个卸载引擎，以及在最大负载下运行时具有近似530的最小的CoreMark评分对瓦特消耗比值；平台管理器，以局部总线连接到主处理器，平台管理器被配置为控制由电力供应单元向来自多条电源轨的每条电源轨提供的电力；以及其中，低功耗的通用计算机服务器系统在最大负载下运行时最大功耗近似130瓦特。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·R·雷，T·J·史密斯，W·E·麦普三世，
申请(专利权)人：瑟维尔吉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US