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HPC集群机房建设与管理-服务器电源系统标准

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:ATX电源是目前在PC和服务器中普遍使用的标准电源,包括单电源、冗余电源两种规格。SFX12V是为microATX and FlexATX系统制定的电源标准。于是,对IA服务器电源系统的负载能力、安全性、扩展性和通用性等方面提出了更高的要求。

HPC集群机房建设与管理-服务器电源系统标准

服务器电源按照标准可以分为ATX(Advanced Technology Extended)电源和SSI(Server System Infrastructure)电源两种。ATX标准使用较为普遍,主要用于台式机工作站和低端服务器;而SSI标准是随着服务器技术的发展而产生的,适用于各种档次的服务器。

4.2.2.1 强制性标准(电源必须满足的标准)

电气安全方面:《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》(GB 4943-2001,等同IEC 950)产品不仅要符合该标准的要求,而且还必须能够获得权威机构的认可后才能进行生产和销售,也就是通常所说的安全认证。

电磁兼容方面:《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》(GB 9254-1998,等同CISPR 22:1997),该标准主要对产品产生的传导干扰和辐射干扰提出了限制,其目的就是要求产品在使用时,不能干扰其他设备的正常运行。

谐波电流方面:《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》(GB 17625.1-1998,等同IEC 61000-3-2:1995),该标准是针对产品对电网造成的影响而制定的。

国内目前需要对电源产品进行3C(China Compulsory Certificate)强制认证。

国际上遵循的标准主要有UL60950-l、FCC Class B Part 15、EN55022/CISPR*、EN55024、EN 61000-4-2、ANSI C62.41、ANSI C62.45、ANSI C63.4、AB13-94-146、EMKO-TSE(74-SEC)207/94等。

4.2.2.2 非强制性标准(也称为推荐标准)

电磁兼容方面:《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》(GB/T 17618-1998,等同CISPR 24:1997),该标准与《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》(GB 9254-2001)其实是产品电磁兼容性的两个方面,GB 9254着眼于产品发出的干扰,而GB 17618则是产品应具备的抗干扰能力,只有同时满足这两方面的要求才算是完善的产品,才能保证不同的设备同时使用时不会相互影响。

综合性:《微小型计算机系统设备用开关电源通用规范》(GB/T 14714-2008)是我国专门针对计算机电源产品编写的一份国家的标准,它的内容涉及产品的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输、储存等内容。它所包含的内容比较全面,有较好的参考价值和指导意义。

4.2.2.3 企业标准(Intel公司关于PC和服务器电源的设计文件)

Intel公司关于PC和服务器电源的设计文件虽然不是由国家机构发布的标准,严格意义上也不是规范文件,但它却是目前PC和服务器电源领域中最重要的产品设计参考。相关文件的内容包括从外形结构、接口定义到各个输入输出参数的定义和设定,几乎涵盖电源的所有特性。目前,全球绝大多数的电源都在依据Intel公司的相关文件进行设计、测试和评估。

(1)ATX标准。

Intel公司在1997年推出了ATX电源规范。ATX标准电源与以往电源相比,在可控性、可管理性以及散热、机箱布局等方面做了很多改进。

ATX电源是目前在PC和服务器中普遍使用的标准电源,包括单电源、冗余电源两种规格。单电源系统功率为145~400W,最多可以提供对双处理器系统的支持。这种电源主要使用在PC和低档服务器上;而在高档服务器中为了满足供电需求,大多采用冗余电源系统,即冗余热插拔电源,可以在线更换。在服务器系统中应用冗余电源,可以大大提高整个服务器系统的可靠性可用性。这种电源的功率一般在每模块175W以上,有1+1、2+1、3+1等多种规格。

ATX本身演进的进程大致为:ATX2.03(1999年以前)→ATX12V1.0(2000年2月)→ATX12V2.0(2003年2月)→ATX12V2.31(2008年2月),进程演进主要的因素为容量(特别是12V、5V)的增加,冗余度的提高和节能与降噪设计等。(www.xing528.com)

ATX标准除了本身不断地纵向演进以外,随着应用环境的日渐丰富和新产品的层出不穷,其横向演进的过程也值得关注。总的来说,相继诞生了CFX12V、LFX12V、SFX12V和TFX12V等标准。

SFX12V是为microATX and FlexATX系统制定的电源标准。

TFX12V是为容量为9~l5升的SFF(Small From Factor)系统制定的电源标准。

LFX12V是为容量为6~9升的USFF(Ultra Small Form Factor)系统制定的电源标准,是BTX(Balanced Technology Extended)标准的一种。

CFX12V是为容量为10~15升的USFF(Ultra Small Form Factor)系统制定的电源标准,是BTX(Balanced Technology Extended)标准的一种。

因此,截至目前,ATX已经演进成为一个十分庞大的标准族。2006年1月,Intel公司将其关于桌面及其衍生产品的电源设计规范整合起来,形成了一个里程碑文件《Power Supply:Design Guide for Desktop Platform Form Factors》,即《桌面平台电源设计指导与规格》,从此以后,ATX12V、CFX.LFX、SFX、TFX都按此文件协同演进。

(2)SSI电源规范。

就电源而言,随着IA服务器市场的不断扩大,IA服务器的应用领域也更宽,应用环境也更复杂。于是,对IA服务器电源系统的负载能力、安全性、扩展性和通用性等方面提出了更高的要求。为此,Intel公司联合一些主要的IA架构服务器生产商推出了新型服务器电源规范——SSI规范。SSI规范的推出是为了规范服务器电源技术、降低开发成本、延长服务器的使用寿命而制定的,主要包括服务器电源(Power Supply)规格、背板系统(Electronic Bays)规格、服务器机箱系统规格和散热系统规格。

根据使用环境、规模的不同,SSI电源规范可以分为以下几种子规范:EPS(Entry Power Supply)规范、MPS(Midrange Power Supply)规范、TPS(Thin Power Supply)规范和DPS(Distributed Power Supply)规范。

①EPS规范:最初主要是为单电源供电的服务器而设计的,设计中秉承了ATX电源的基本规格,但在电性能指标上存在一些差异。它适用于额定功率为300~400W的电源,可独立使用。后来,该规范发展到EPS12V(Version 2.0),适用的额定功率达到450~650W。但是,EPS目前发展得很快,容量已经达到900W(EPS for Workstation),也可以实施N+1的冗余供电方式。

②MPS规范:这种电源被定义为针对4路以上CPU的高端服务器系统。MPS电源适用于额定功率为375~450W的电源,可单独使用,也可冗余使用。它具有PFC、自动负载电流分配等功能。采用这种电源元件电压、电流规格设计和半导体、电容、电感等器件工作温度的设计裕量超过15%。

③TPS规范:具有功率因数校正(PFC)、自动负载电流分配功能。电源系统最多可以实现4组电源并联冗余工作,由系统提供风扇散热。TPS电源对热插拔和电流均衡分配要求较高,它可用于N+1冗余工作,有冗余保护功能。

④DPS规范:电源是单48V直流电压输出的供电系统,提供的最小功率为800W,输出为+48V和+12V SB。DPS电源采用二次供电方式,输入交流电经过AC-DC转换电路后输出48V直流电,48V DC再经过DC-DC转换电路输出负载需要的+5V、+2V、+3.3V直流电。制定这一规范主要是为了简化电信用户的供电方式,便于机房供电,使IA服务器,电源与电信所采用的电源系统接轨。

但是,上述各种规范的发展状况也大不相同,在SSI FORM(SSI论坛——SSI相关标准发布的官方网站)上,目前看不到MPS、TPS和DPS进一步成型的规范书。2008年,Intel公司还颁布了一个规范:《Power Supply Design guideline for 2008 Dualsocket Server and Workstations》版本1.0。当前,该标准版本已经升级为1.2。基于双核的服务器和工作站提供了电源制造标准。可以看到,依然是基于EPS的标准进行演进。

此外,SSI在刀片领域内也取得了不错的进展:截至2009年,其“Compute Blade Specification 0.96”已经在内部发布。

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