TW201224728A - Power self-controlling networking device and method of controlling power - Google Patents
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Description
201224728 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 發明涉及一種網路設備，尤其涉及一種可自動控制功耗 的網路設備及該網路設備的功耗控制方法。 【先前技術】 [0002] 目前大型企業或者資料中心均設有大量的伺服器、控制 電腦、高性能伺服器集群以及存儲設備等網路設備，不 同的網路設備消耗的功率各不相同。為了使該等網路設 備均獲得較佳的工作狀態，需要根據各網路設備的額定 功率及其具體分工來適當地分配各網路設備的功耗。然 ，習知的市電供電系統一般無法自動調節每一網路設備 的功耗。 【發明内容】 [0003] [0004] [0005] 鑒於以上内容，有必要提供一種可自動控制功耗的網路 設備。 另，還有必要提供一種上述網路設備的功耗控制方法。 一種自動控制功耗的網路設備，包括供電單元、CPU及功 耗控制模組，供電單元用以對該網路設備供電，功耗控 制模組與供電單元及CPU均電性連接的功耗控制模組，該 功耗控制模組預設網路設備的功耗上限，並藉由檢測供 電單元輸出的功率來測量網路設備的功耗，當功耗控制 模組檢測到供電單元輸出的功率與預設的功耗上限不相 當時，功耗控制模組調節CPU的工作頻率，以相應調節網 路設備的功耗，直至供電單元輸出的功耗與預設的功率 上限相當。 099143841 表單編號A0101 第4頁/共17頁 0992075892-0 201224728 闺-種網路設備的功耗控制方法，包括以下步驟：提供一 種自動控制功耗的網路設備，該網路設備包括用以對該 網路設備供電的供電單元、cpu與功耗控制模組功耗控 制模組包括依次電性連接於GPU與供電單元的北橋晶片與 BMC.CPU^^^^^#^g(p_state) ；
cpu的最大頻率狀態值（P_state Max化⑻）與當前頻 率狀態值（P-State current value)，並傳送至BMC ;BMC設定網路設備的功耗上限並檢測供電單元輸出的功 率；MC比較供電單元輸出的功率是否與預設的功率上限 相當’以相應控制北橋晶片調節CPU的工作頻率，直至供 電單元輸出的功耗與預設的功率上限相當。 、 .“..淺 ·.：：·：.： ：·： 'ί.
[0007] 上述自動控制功耗的網路設備，其可藉由網路適配器實 現隨時遠端預設該網路設備的功率上限，並藉由功耗控 制模組調節CPU的工作頻率，來相應調節網路設備的功耗 ，以使網路設備在該預設的功率上限值工你，實現功耗 'j r ^'f p T Φ^·= i 的自動控制。 ^ .ϊ” u:I y 〇 【實施方式】 [0008] 本發明網路設備得為伺服器、控制電腦、高性能伺服器 集群以及大型的存儲設備等，於本發明實施方式中，以 電腦為例對該網路設備進行說明。 [0009] 請參閱圖1，本發明網路設備100包括供電單元10、中央 處理器（Central Processing Unit ’ CPU)30 與功耗控 制模組50，供電單元10與CPU30均連接至功耗控制模組 50，供電單元1〇用以對網路設備100供電’功耗控制模組 50設定網路設備1〇〇的功耗上限’並檢測供電單元丨〇輸出 099143841 表單編號A0101 0992075892-0 201224728 的功率，若供電單元ίο輸出的功率超出預設的功耗上限 ，則功耗控制模組50藉由降低CPU30工作頻率的方法降低 網路設備100的功耗，直至供電單元10輸出的功率等於預 設的功耗上限；若供電單元10輸出的功率低於預設的功 率上線，則功耗控制模組50藉由增加CPU30的工作頻率的 方法增加網路設備100的功耗，直至供電單元10輸出的功 率等於預設的功耗上限。 [0010] 供電單元1 0得為一直接對網路設備供電的直流供電電池 ，得為一連接至市電的適配器，並將市電轉換成網路設 備100所需電壓，對該網路設備100内的各組件供電。 [0011] CPU30用以控制網路設備100的正常工作，且該CPU30的 工作頻率發生變化，網路設備100内的散熱裝置等其他組 件的功耗亦會相應的變化，因此，本發明實施方式中， 藉由功耗控制模組50調節CPU30的工作頻率，即可間接的 調節該網路設備100的功耗。該CPU30具有一狀態暫存器 31，其内存儲有網路設備100中的高級配置及電源管理介 面（ACPI, Advanced Configuration and Power Management Interface)定義的複數頻率狀態 (P-state)，每一頻率狀態對應一工作頻率，在Intel平 臺上通常指的是智慧降頻技術（Enhanced Intel SpeedStep Technology，EIST)，EIST允許雙核或多 核CPU的複數核動態的切換電壓及頻率，動態的調整系統 的功耗）。調節CPU30的P-state即可動態調節CPU30的 功率以及該網路設備1 00的功耗。該P-State性能狀態由 P0、P1......Pn。P0性能狀態代表當網路設備100處於 099143841 表單編號A0101 第6頁/共17頁 0992075892-0 201224728 這一狀態時，CPU30將使用其最大性能，並且達到最大功 率，即全速模式。如果進入Pi性能狀態，CpU3〇性能將被 限制在其最高性能以下，而電壓亦得作出對應的調整。 CPU30還得定義比pi性能狀態更低的模式，但通常不可超 過16個性能狀態號碼，即p-state的性能狀態通常定義 為po、pl......P16等十六種狀態。 [0012] Ο 功耗控制模組50包括基板管理控制器（Baseb〇ard Management Controller ， BMC)51 與連接至 BMC51 的北橋 晶片5 3，C P U 3 0藉由北橋晶片5 3連接至功耗控制模組5 〇 ’ β M C 51預設網路設_像_.1.0 0的功、:率上限灰檢測供電單元 10輸出的功耗，並根據該供電單元1〇輪出的功耗與預設 的功率上限控制北橋晶片53調節CPIJ30的工作頻率。 [0013] Ο BMC51通常用以檢測及監視網路設備1〇〇内各組件的物理 運行狀態’如溫度、電壓、風扇轉速、工作狀態、電源 供應以及機箱入侵等，以為系統管理、恢復等操作提供 參考資訊。於本發明實施方式中，該BMC51根據使用者需 求預設一功率上限，用以使網路設備1〇〇以該預設的功率 上限值工作。該BMC51還檢測連接至該BMC5i的供電單元 10輸出的功率，並比較該供電單元1〇輸出的功率與預設 的功率上限的關係.若供電單元10輸出的功率超出預設 的功率上限’ BMC51將控制北橋晶片53降低CPU30的工作 頻率。CPU30的工作頻率降低’網路設備1〇〇的其他組件 的功耗亦相應降低’即可相應降低供電單元10輸出的功 率’直至供電單元10輸出的功率等於預設的功率上限。 若供電單元10輸出的功率低於預設的功率上限，^化51將 099143841 表單編號A0101 第7頁/共17頁 0992075892-0 201224728 控制北橋晶片53增加CPU30的工作頻率。CPU30的工作頻 率增加，網路設備1〇0的其他組件的功耗亦相應增加，即 可相應增加供電單元1〇輸出的功率，直至供電單元1〇輸 出的功率等於預設的功率上限。 [0014] [0015] 北橋晶片53獲取CPU30的最大頻率狀態值（P—State Max value)以及CPU30當前的功率狀態值（P_state current value) ’ 並將獲取到的 P—State Max vaiue 以及 P-state current value傳送至BMC51，以便BMC51 根 據該instate Max value..、P-s..t.at.e current value 以及供電早元1 〇輸.出.的功率是否..超過預設的功率上限， 控制北橋晶片53調節CPU30的工作頻率。於本發明實施方 式中，該北橋晶片53包括一連接至BMC51以及CPD30的管 理引擎531，北橋晶片53藉由該管理引擎531獲取CPU30 的P-state Max value以及P-state current value ’並傳送至BMC51。管理引擎531在BMC51的控制下調節 'i；；j j - ' :；； ! CPU的P-state value ’以相旄讀節CPU3〇的工作頻率。 當BMC51檢測到供電單元1 〇輸出的功率超出預設的功率上 限時’ BMC51將進一步判斷此時P-state current value是否滿足：0 P-state current value<P-state Max value，僅在滿足上述要求下時， BMC51才會控制管理引擎531藉由增加CPU30的P-state value來降低CPU30的工作頻率（若P-state current value = P-state Max value，貞丨]CPU30 已處於最小的工 作頻率，無法再降低），以相應降低網路設備1〇〇的功耗 。當BMC51檢測到供電單元1 0輸出的功率低於預設的功率 099143841 表單編號A0101 第8頁/共17頁 0992075892-0 201224728 [0016]
[0017] [0018] 〇 [0019] 上限時，BMC51將進一步判斷此時的p_state value是否滿足：0<P —state current p— state Max value，僅在滿足上述條件下，bmc5i才栌 制管理引擎531藉由降低P_state value來增加cpu3〇:的 工作頻率（若 P-State current value = 〇，則 CM 扣已 處於最大的工作頻率，無法再增加工作頻率），以相應增 加網路設備1 0 0的功耗。 於本發明實施方式中，該功耗控制模組50還包括連接至 管理引擎531的南橋晶片55，且BMC51連接至南橋晶片55 ’ BMC51藉由南橋晶调§5與北橋晶片53建立連接。 於本發明實施方式中，該網路設備100還包括連接至 BMC51的網路適配器70，用以將該網路設備1〇〇連接至遠 端的主機等控制端90，以藉由控制端90遠端隨機設置網 路設備100的功率上限，以動態的調整姨網路設備丨〇〇的 功耗。 請一併參閱圖2，網路設備100的功耗設定的方法如下： S201 :管理引擎531 獲取CPU30的P-state Max value 與P-state current value，並傳送至BMC51。 [0020] S202 : BMC51設定網路設備100的功耗上限並檢測供電單 元10輸出的功率。於本發明實施方式中，可藉由控制端 90遠端預設MC51的功率上限值。 [0021] S203 : BMC51比較供電單元10輸出的功率是否與預設的 功率上限相當。若供電單元1〇輸出的功率與預設的功率 上限相當，則執行步驟S209，若供電單元10輸出的功率 099143841 表單編號A0101 第9頁/共17頁 0992075892-0 201224728 [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] 與預設的功率上限不相當，則執行步驟S2〇4。 S204 : BMC51判斷供電單元10輸出的功率是否大於預設 的功率上限。若供電單元10輸出的功率大於預設的功率 上限，則執行步驟S205 ;若供電單元10輪出的功率小於 預設的功率上限，則執行步驟S207。 S205.BMC51 判斷p-state current value是否滿足： 〇 P-state current va1ue<P-state Max value » 右滿足上式，則執行步驟S2〇6，若不滿足上式，則執行 步驟S209。 S206 :管理引擎531控制CpU3〇的（p_state㈤此叫 ，再執行步驟S209。CPU30巧P-state value增加， CPU30的工作頻率將降低，對應的網路設備1〇〇的功耗將 降低，供電單元1〇輸出的功率亦將隨之降低。 S207:BMC51 判斷p-state current value是否滿足： 〇<P-state current value P-state Max value* 若滿足上式，則執行步驟s抑8,若不滅足上式，則執行 步驟S209。 5208 :管理引擎 531 控制 CPU30 的（P-state value)-l ’再執行步驟S209。CPU30的P-state value降低，則 CPU30的工作頻率將增加，對應的網路設備1〇〇的功耗將 增加，供電單元1〇輸出的功率亦將隨之增加。 5209 :等待一預設的時間，再返回至步驟52〇2。 本發明自動控制功耗的網路設備丨〇〇，其可藉由網路適配 099143841 表單編號A0101 第10頁/共Π頁 0992075892-0 201224728 器70實現隨時遠端預設該網路設備1〇〇的功率上限，並藉 由功耗控制模組50調節圓〇的工作頻率，來相應調節網 路設備100的功耗’以使網路設備1〇〇在該預設的功率上 限值工作’實現功耗的自動控制。 [0029] D [0030] [0031] [0032] [0033] Q [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] 綜上所述，本發明符合發明專财件4依法提出專利 申請。惟，以上所述者僅為本發明之Μ實闕，舉凡 熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修 飾或變化’皆應涵蓋於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是本發明實施方式自動控制功耗的網路設備的功能框 圖。 圖2是本發明實施方式網路設備的功耗控制方法流程圖。
【主要元件符號說明】 網路設備：100 供電單元：10 CPU ： 30 狀態暫存器：31 功耗控制模組：50 BMC ： 51 北橋晶片：53 管理引擎：531 南橋晶片：5 5 099143841 表單編號A0101 第11頁/共17頁 0992075892-0 70 201224728 [0041] 網路適配器： [0042] 控制端：90 099143841 表單編號A0101 第12頁/共17頁 0992075892-0
Claims (1)
- 201224728 七、申請專利範圍： 1 ·—種自動控制功耗的網路設備，包括供電單元與cpu，供 電單元用以對該網路設備供電，其改良在於：該網路設備 還包括與供電單元及CPU均電性連接的功耗控制模組，該 功耗控制模組包括連接至供電單元的基板管理控制器 (Baseboard Management Controller，BMC)及連接 於BMC與CPU之間的北橋晶片，北橋晶片包括連接至BMC與 CPU的管理引擎，BMC預設網路設備的功耗上限，管理引 ^ 擎藉由檢測供電單元輸出的功率來測量網路設備的功耗並 D 傳送至BMC，當BMC檢測到供電單元輸出的功率與預設的 功耗上限不相當時，BMC控制管理引擎調節CPU的工作頻 率，以相應調節網路設備的功耗，直至供電單元輸出的功 耗與預設的功率上限相當。 2 .如申請專利範圍第1項所述之自動控制功耗的網路設備， 其中該網路設備還包括網路適配器，該網路設備藉由該網 路適配器連接至遠端的控制端，以藉由控制端遠端設置該 ^ 網路設備的功耗上限，以根據需要動態調整該網路設備的 功耗。 3 .如申請專利範圍第1項所述之自動控制功耗的網路設備’ 其中CPU包括狀態暫存器，用以存儲cpu的複數頻率狀態 ，管理引擎藉由調節CPU的頻率狀態逐步調節CPU的工作 頻率。 4 .如申請專利範圍第3項所述之自動控制功耗的網路設備， 其中管理引擎獲取CPU的最大頻率狀態值以及當前頻率狀 態值’ ϋ傳送至BMC，BMC檢測到供電單元輸出的功率超 099143841 表單編號A0101 第13頁/共17頁 0992075892-0 201224728 出預設的功率上限，且BMC將進一步判斷〇 #前頻率狀 悲值〈最大頻率狀態值時，BMC控制管理引擎增加當前頻 率狀態值。 5 ·如中4專利祀圍第4項所述之自動控制功耗的網路設備’ 其中BMC檢測到供電單元輪出的功率低於預設的功率上限 ’且BMC將進-步判斷G<當前頻率狀態值最大頻率狀態 值時，BMC控制管理引擎降低當前頻率狀態值。 6· —種網路設備的功耗控制方法，包括以下步驟： 提供-種自動控制功耗的網路設備，該網路設備包括用以 對該網路設備供電的供電單元、cpu與功耗控制模組，功 ( 耗控制模組包括依次電性連接於cpu與供電單元的北橋晶 片與BMC，CPU具有複數頻率狀態）； 北橋晶片獲取CPU的最大頻率狀態值與當前頻率狀態值， 並傳送至BMC ; BMC設定網路設備的功耗上限並檢測供電單元輸出的功率 BMC比較供電單元輸出的功率考否與讀氣的功率上限相當 ’以相應控制北橋晶片調節cpu的工作頻率，直至供電單 τ 元輸出的功耗與預設的功率上限相當。 7 .如申請專利範圍第6項所述之網路設備的功耗控制方法’ 其中上述BMC比較供電單元輸出的功率是否與預設的功率 上限相當，以相應控制北橋晶片調節CPU的工作頻率包括 以下步驟：當供電單元輸出的功率超出預設的功率上限時 ，北橋晶片降低CPU的工作頻率；當供電單元輸出的功率 低於預設的功率上限時，北橋晶片增加CPU的工作頻率。 8 .如申請專利範圍第7項所述之網路設備的功耗控制方法’ 099143841 表單編號A0101 第14頁/共17頁 0992075892-0 201224728 其中上述北橋晶片降低CPU的工作頻率這一步驟前還包括 以下步驟：BMC判斷當前頻率狀態值是否滿足：0 當前 頻率狀態值〈最大頻率狀態值，滿足上式才執行北橋晶片 降低CPU的工作頻率這一步驟。 9 .如申請專利範圍第7項所述之網路設備的功耗控制方法， 其中上述北橋晶片增加CPU的工作頻率這一步驟前還包括 以下步驟：BMC判斷當前頻率狀態值是否滿足：0〈當前頻 率狀態值最大頻率狀態值，若滿足上式則執行北橋晶片 增加CPU的工作頻率這一步驟。 D 099143841 表單編號A0101 第15頁/共17頁 0992075892-0
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