CN102193589A

CN102193589A - 服务器辅助运算系统

Info

Publication number: CN102193589A
Application number: CN201010126086.4A
Authority: CN
Inventors: 徐继彭; 郑再魁; 陳式仁; 陳圣宗
Original assignee: Inventec Corp
Current assignee: Inventec Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-21
Also published as: US8116078B2; US20110222227A1

Abstract

本发明提供一种服务器辅助运算系统，其包括一机箱、多个插拔式图形处理单元以及一印刷电路背板。机箱包括一底板以及位于机箱前端的第一安装架。多个插拔式图形处理单元设置于第一安装架内。印刷电路背板配置于底板上，印刷电路背板具有多个第一接口与电性相对应的多个第二接口，其中这些插拔式图形处理单元分别耦接这些第一接口，而服务器通过各自连接的这些第二接口电性连接至相对应的这些插拔式图形处理单元，进而扩展服务器的运算能力。

Description

服务器辅助运算系统

技术领域

本发明涉及一种运算处理系统，尤其涉及一种提高服务器计算能力的服务器辅助运算系统。

背景技术

随着图形处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)可编程能力及性能的提高，应用开发商们一直希望图形硬件可以解决以前只有通过中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)才能完成的高密集计算任务。GPU以单指令多数据(Single Instruction Multiple Data，SIMD)的并行方式执行代码。进行向量相加的代码从存储器中提取两个待加元素，并根据碎片(fragment)的位置进行向量相加，同时为结果分配输出颜色。输出存储器保存了向量和，这个值在下一步计算中可以被任意使用。也由于GPU具有超强的大规模并行计算功能，其计算能力远远的超过了CPU和其他的处理器，不仅仅作为绘制引擎，而是会成为个人电脑的主要计算引擎。

GPU卡一般作为服务器的外接卡，装载于服务器机箱内部，由于受到服务器机箱空间和接口数量的限制，通常只能支持一定数量的GPU卡，扩展服务器性能有限。如何实现服务器与GPU卡的配合，根据客户的需求扩充GPU卡的数量，实现灵活配置，成业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种服务器辅助运算系统，以提高服务器的计算能力。

本发明提供一种服务器辅助运算系统，可直接安装在机柜内，能扩展服务器的运算能力，同时不占用服务器机箱的容量。

本发明提出一种服务器辅助运算系统，其包括一机箱、多个插拔式图形处理单元以及一印刷电路背板。机箱包括一底板以及位于机箱前端的第一安装架。多个插拔式图形处理单元设置于第一安装架内，这些插拔式图形处理单元不具备独立工作能力。印刷电路背板配置于底板上，印刷电路背板具有多个第一接口与电性相对应的多个第二接口，其中这些插拔式图形处理单元分别耦接这些第一接口，这些第二接口暴露于机箱的后端，适于连接服务器，而服务器通过各自连接的这些第二接口电性连接至相对应的这些插拔式图形处理单元，进而扩展服务器的运算能力。

在本发明的一实施例中，上述机箱还包括位于机箱后端的第二安装架，用以设置另一组插拔式图形处理单元于第二安装架内。本发明突破了空间与接口的限制，更大的实现扩展功能；灵活的配置可打成用户各种不同的需求。

在本发明的一实施例中，上述各插拔式图形处理单元包括一安装固定匣、一图形处理卡以及一桥接电路板，图形处理卡设置于安装固定匣内，并通过桥接电路板与第一接口电性连接。

在本发明的一实施例中，上述桥接电路板上设有供图形处理卡插置的一插槽以及供电性连接第一接口的一连接器。

在本发明的一实施例中，上述插槽与图形处理卡的位置在垂直方向上相对应，而连接器与第一接口的位置在水平方向上相对应。

在本发明的一实施例中，上述印刷电路背板上竖直设有多个外接卡，而这些第二接口设在这些外接卡上。

在本发明的一实施例中，上述机箱还包括一电源固定架，用于容置多个电源供应单元于电源固定架内，电源固定架设有一活动底板，其抵靠于这些外接卡的上方。

在本发明的一实施例中，电源固定架活动式安装于机箱一侧壁与第二安装架之间，其中活动底板一侧固定于机箱的侧壁上，另一侧固定于第二安装架的一侧壁上。

在本发明的一实施例中，上述机箱还包括一风扇固定架，用以容置多个风扇单元于风扇固定架内。风扇固定架位于第一安装架与第二安装架之间，这些风扇单元适于对第一安装架与第二安装架内的多个插拔式图形处理单元进行散热，且风扇固定架跨设于印刷电路背板上方。

在本发明的一实施例中，上述风扇固定架具有上下贯穿的开口，供风扇单元插入风扇固定架内。

在本发明的一实施例中，上述印刷电路背板上设有多个风扇接口。这些风扇接口穿设风扇固定架底部，供电性连接插入风扇固定架的这些风扇单元。

在本发明的一实施例中，上述风扇固定架的两侧分别设有一开口向下的开槽，机箱的二内壁上分别设有一凸柱，风扇固定架向下装入机箱，通过开槽与凸柱的卡合，固定风扇固定架。

基于上述，本发明的服务器辅助运算系统可应用在超高计算密度的系统中，并可在机箱内插置高达16片插拔式图形处理单元，进而扩展服务器的运算能力。又本发明中的图形处理单元采用可插拔设计，形成刀片结构，以实现在架快速维修的目的。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的服务器辅助运算系统的分解示意图；

图2为图1中的印刷电路背板配置于机箱内的示意图；

图3为图1中的插拔式图形处理单元、电源供应单元以及风扇单元配置于机箱内的示意图；

图4A及图4B分别为图1中的插拔式图形处理单元的组装示意图及分解示意图；

图5为图1中的电源固定架的分解示意图；

图6A、图6B及图6C分别为图3中的风扇固定架安装于机箱内的分解示意图及局部放大示意图。

主要附图标记说明

10：服务器辅助运算系统；100：机箱； 100a：上盖；

100b：侧壁； 102：底板； 104：第一安装架；

106：第二安装架； 106a：侧壁； 108：电源固定架；

108a：活动底板； 110：插拔式图形处理单元；112：安装固定匣；

114：图形处理卡； 116：桥接电路板； 116a：插槽；

116b：连接器； 120：印刷电路背板； 122：第一接口；

124：第二接口； H：把手； 126：外接卡；

128：风扇接口； 130：电源供应单元； 140：风扇单元；

141：开口； 142：风扇固定架； 142a：螺丝；

144a：第一扣合部； 144b：第二扣合部。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的服务器辅助运算系统的分解示意图。图2为图1中的印刷电路背板配置于机箱内的示意图。图3为图1中的插拔式图形处理单元、电源供应单元以及风扇单元配置于机箱内的示意图。图4A及图4B分别为图1中的插拔式图形处理单元的组装示意图及分解示意图。图5为图1中的电源固定架的分解示意图。图6A、图6B及图6C分别为图3中的风扇固定架安装于机箱内的分解示意图及局部放大示意图。

请参考图1、图2及图3，服务器辅助运算系统10包括一机箱100、多个插拔式图形处理单元(GPU)110以及一印刷电路背板120。机箱100包括一底板102以及位于机箱100前端的第一安装架104。多个插拔式图形处理单元110设置于第一安装架104内。印刷电路背板120配置于底板102上，印刷电路背板120具有多个第一接122与电性相对应的多个第二接口124，其中这些插拔式图形处理单元110分别耦接这些第一接口122，而外接于这些第二接口124的服务器(未示意出)可电性连接至相对应的这些插拔式图形处理单元110。在图1中，上盖100a可覆盖于机箱100上，并与机箱100锁固为一体。基于上述，形成一整体化的机箱式系统，可直接安装在机柜内，能扩展服务器的运算能力，同时通过连接服务器而不占用服务器机箱的容量。

详细地说，请参考图1，第一安装架104位于机箱100前端，以供插置多个插拔式图形处理单元110。机箱100另设有可握持并且方便施力的把手H于机箱100前侧，以方便使用者将机箱100拉出或推入。在本实施例中，第一安装架104最多可容纳10片插拔式图形处理单元110，但不以此为限。机箱100进一步包括一第二安装架106位于机箱100后端，以供插置另一组插拔式图形处理单元110。在本实施例中，第二安装架106最多可容纳6片插拔式图形处理单元110，但不以此为限。多个安装架的设计充分利用机箱100的空间，尽可能的容置多片插拔式图形处理单元110。

第一接口122配置于印刷电路背板120的前后两侧，其数量与相对应的插拔式图形处理单元110的数量相当，在较佳情况下，第一接口122的数量可达16个或16个以上，但不以此为限。请参考图1和图5，印刷电路背板120上另竖直设有多个外接卡126，例如是PCI-Express×16 Riser卡。第二接口124设在这些外接卡126上，例如有8个高速输入输出接口，以供外接8个主控端的服务器使用，但不以此为限。外接卡126的竖直设置，提高了空间利用率，使一个小空间内具有多个第二接口124成为可能。

此外，电源固定架108活动式安装于机箱100一侧壁与第二安装架106之间。电源固定架108配置于外接卡126上方，用于容置多个电源供应单元130于电源固定架108内。在本实施例中，电源供应单元130的数量可为4个，但不以此为限。电源固定架108另设有一活动底板108a，其抵靠于这些外接卡126的上方。活动底板108a一侧固定(锁固)于机箱100的侧壁100b上，另一侧固定(锁固)于第二安装架106的一侧壁106a上。若要安装或拆除外接卡126，只需将活动底板108a解除锁扣并水平抽出即可，使用上很方便。

接着，请参考图1、图4A及图4B，插拔式图形处理单元110可插置于第一安装架104或第二安装架106内任意部分或全部位置，以使一个或多个服务器通过所连接的这些第二接口124电性连接至相对应的这些插拔式图形处理单元110，进而扩展服务器的运算能力。各插拔式图形处理单元110包括一安装固定匣112、一图形处理卡114以及一桥接电路板116，图形处理卡114设置于安装固定匣112内，并通过桥接电路板116与第一接口122电性连接。桥接电路板116上另设有供图形处理卡114插置的一插槽116a以及供电性连接第一接口122的一连接器116b。插槽116a与图形处理卡114的位置在垂直方向上相对应，以使图形处理卡114垂直配置于桥接电路板116上，而连接器116b与第一接口122的位置在水平方向上相对应，可供使用者水平插置或拆除插拔式图形处理单元110。

接着，请参考图1、图6A、图6B及图6C，印刷电路背板120配置于底板102上，且印刷电路背板120上设有多个风扇接口128，穿设风扇固定架142底部，供电性连接插入于风扇固定架142的多个风扇单元140，以驱动各风扇运转。风扇单元140容置于风扇固定架142内，且风扇固定架142可通过螺丝142a或扣件固定于第一安装架104与第二安装架106之间的一空间中，以防止震动。风扇固定架142位于第一安装架104与第二安装架106之间，风扇单元140适于对第一安装架104与第二安装架106内的各个插拔式图形处理单元110进行散热。风扇固定架142具有上下贯穿的开口141，供风扇单元140由上而下插入风扇固定架142内。请参考图6B和图6C，风扇固定架142的两侧(仅示意出其一)分别设有第一扣合部144a，机箱100的二内壁(仅示意出其一)上分别设有第二扣合部144b，第一扣合部144a与第二扣合部144b相互卡合时，即可固定风扇固定架142于机箱内100，从而风扇固定架142架跨设于印刷电路背板120上方。在本实施例中，第一扣合部144a可为一向下方向的开槽，而第二扣合部144b可为一凸柱。当风扇固定架142由上往下组装至机箱100内时，凸柱的T形头可由开槽的较大孔径处穿过并朝较小孔径处移动而卡合于其中，以使风扇固定架142的水平方向处于卡合状态下。反向操作上述步骤，即可拆除风扇固定架142，使用上很方便。

综上所述，本发明的服务器辅助运算系统可应用在超高计算密度的系统中，并可在3U高度的机箱内插置高达16片插拔式图形处理单元，进而扩展服务器的运算能力。且本发明的第一安装架104、第二安装架106、电源固定架108、风扇固定架142等均可用便捷的拆装方式拆除于机箱，便于印刷电路背板120平躺式设置于机箱地步。又本发明中的图形处理单元采用可插拔设计，形成刀片结构，以实现在架快速维修的目的。且安装固定匣的高兼容性设计，可以支持标准GPU卡、短形GPU卡、加长型GPU卡或高速GPU(2-slot)卡等。此外，所有的输入输出接口统一设置于机箱后侧，以实现电缆数据线的便捷管理。单一网路介面控制器(Network Interface Controller，NIC)也设置于机箱后侧，以实现系统通一管理。风扇单元及电源供应单元采用可插拔设计，以实现快速安装与维修的目的，并确保系统散热及电源供应无虑。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种服务器辅助运算系统，用于扩展服务器的运算能力，该服务器辅助运算系统包括：

一机箱，包括一底板以及位于该机箱前端的第一安装架；

多个插拔式图形处理单元，设置于该第一安装架内；以及

一印刷电路背板，配置于该底板上，该印刷电路背板具有多个第一接口与电性相对应的多个第二接口，其中所述多个插拔式图形处理单元分别耦接所述多个第一接口，所述多个第二接口暴露于该机箱的后端，适于连接多个服务器，而所述多个服务器通过所连接的所述多个第二接口电性连接至相对应的所述多个插拔式图形处理单元，所述多个插拔式图形处理单元扩展所述多个服务器的运算能力。

2.根据权利要求1所述的服务器辅助运算系统，其中该机箱还包括位于该机箱后端的第二安装架，用以设置另一组插拔式图形处理单元于该第二安装架内。

3.根据权利要求1或2所述的服务器辅助运算系统，其中各该插拔式图形处理单元包括一安装固定匣、一图形处理卡以及一桥接电路板，该图形处理卡设置于该安装固定匣内，并通过该桥接电路板与该第一接口电性连接。

4.根据权利要求3所述的服务器辅助运算系统，其中该桥接电路板上设有供该图形处理卡插置的一插槽以及供电性连接该第一接口的一连接器，该插槽与该图形处理卡的位置在垂直方向上相对应，而该连接器与该第一接口的位置在水平方向上相对应。

5.根据权利要求1所述的服务器辅助运算系统，其中该印刷电路背板上竖直设有多个外接卡，而所述多个第二接口设在所述多个外接卡上。

6.根据权利要求5所述的服务器辅助运算系统，其中该机箱还包括一电源固定架，用以容置多个电源供应单元于该电源固定架内，该电源固定架设有一活动底板，其抵靠于所述多个外接卡的上方。

7.根据权利要求6所述的服务器辅助运算系统，该电源固定架活动式安装于该机箱一侧壁与该第二安装架之间，其中该活动底板一侧固定于该机箱的该侧壁上，另一侧固定于该第二安装架的一侧壁上。

8.根据权利要求3所述的服务器辅助运算系统，其中该机箱还包括一风扇固定架，用以容置多个风扇单元于该风扇固定架内，该风扇固定架位于该第一安装架与该第二安装架之间，所述多个风扇单元适于对该第一安装架与该第二安装架内的该多个插拔式图形处理单元进行散热，且该风扇固定架跨设于该印刷电路背板上方。

9.根据权利要求8所述的服务器辅助运算系统，其中该风扇固定架具有上下贯穿的开口，供风扇单元插入该风扇固定架内，该印刷电路背板上设有多个风扇接口，该多个风扇接口穿设该风扇固定架底部，供电性连接插入该风扇固定架的该多个风扇单元。

10.根据权利要求8所述的服务器辅助运算系统，其中该风扇固定架的两侧分别设有一开口向下的开槽，该机箱的二内壁上分别设有一凸柱，该风扇固定架向下装入该机箱，通过该开槽与该凸柱的卡合，固定该风扇固定架。