[发明专利]超级计算机中基于PCI Express总线的多GPU供电控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级计算机的多GPU节点耗电管理的技术领域，具体涉及在超级计算机的GPU节点内，一种基于PCI Express总线的多GPU的供电控制装置及方法。

背景技术

GPU是图形加速卡(Graphics Processing Unit)的简称，是提高计算机处理大量图像或大规模计算的加速卡。现代GPU大多基于PCI Express总线，而PCI Express总线是从2001年春季开始发展起来的总线接口。现代GPU的主要生产商包括美国英伟达(NVIDIA)公司和美国AMD公司。

超级计算机的多GPU节点(multi-GPU node)是含有两个或两个以上的GPU的服务器。在此发明中，超级计算机的多GPU节点(multi-GPU node)的两个或两个以上的GPU是指同型号的GPU。现有的多GPU技术包括美国NVIDIA公司开发出的SLI技术和美国AMD公司开发出的CrossFireX技术。

现有超级计算机的GPU节点(multi-GPU node)能够提供几十T级别的浮点计算能力，在商业计算和科学计算领域，比如计算金融学，计算机辅助设计，图像处理，动画设计等领域有着广泛的应用。在使用多用户软件比如Linux的情况下，超级计算机的多GPU节点(multi-GPU node)在系统负荷内也提供一定的多用户使用的能力。

现在多家公司开发的超级计算机的多GPU节点(multi-GPU node)产品，比如中科曙光，超微(Supermicro)，等公司。这些公司开发的超级计算机的GPU节点都具有耗电管理的功能。比如NVIDIA公司的NVIDIA Management Library(包括NVIDIA-smi和NVIDIA-healthmon)和超微(Supermicro)公司的Supermicro Power Manager。

PCI Express总线包含供电针脚和信号针脚两个部分。单GPU能在软件的控制下进入空闲(idle)状态。此时，单GPU处于最低功率，存在一定的耗电。本发明采用CMOS模拟开关(analog switch)对单GPU进行完全控制，使单GPU能够处于彻底的“开启”或“关闭”的状态。然而，即使多个GPU同时处于空闲(idle)状态，因为单GPU的空闲(idle)状态存在耗电，超级计算机的多GPU节点的耗电仍然不小。例如，在工作状态下，四NVIDIA TITAN的工作站的峰值功率约有几千瓦特；在空闲(idle)状态下，其功率仍然在百瓦特以上。

因此，对于长期使用超级计算机的多GPU节点的用户，或者对于超级计算机的多GPU节点耗能比较敏感的用户，需要一种更为有效的供电控制装置及方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种基于PCI Express总线的多GPU的供电控制装置及方法，解决超级计算机的多GPU节点在空闲状态下的能耗问题，使GPU在空闲状态下的能耗为0。

(二)技术方案

本发明提供一种基于PCI Express总线的多GPU的供电控制装置，包括多个耗电管理接口及多个控制开关，其中：

每个GPU对应有一个耗电管理接口及一个控制开关，GPU通过其对应的耗电管理接口与PCI Express总线连接，该GPU对应的控制开关电连接于耗电管理接口，用于控制GPU与PCI Express总线之间的通断电。

本发明还提供一种基于PCI Express总线的多GPU的供电控制方法，包括以下步骤：

S1，检测多个GPU的工作状态；

S2，当检测到某一GPU没有运算负载时，且该GPU是通电的，则关闭该GPU对应的控制开关，使该GPU与PCI Express总线之间断电；当检测到某一GPU有运算负载时，且该GPU是断电的，则开启该GPU对应的控制开关，使该GPU与PCI Express总线之间通电。

(三)有益效果

本发明提供的多GPU的供电控制装置及方法，采用CMOS模拟开关(analog switch)对单GPU进行完全控制，使单GPU能够处于彻底的“开启”或“关闭”的状态，能在空闲状态彻底使GPU断电，使GPU能耗为0。

附图说明

图1是本发明实施例中多GPU的供电控制装置的示意图。

图2是本发明实施例中耗电管理接口的结构图。

图3是本发明实施例中控制开关的示意图。

具体实施方式