高性能通信计算平台双路供电系统的研究

引言

随着当前高性能通信设备的快速发展，使其能够更快的处理大数据量，为企业提供更高的质量服务。而在高性能设备的发展过程中，供电系统是保障设备正常运转的关键因素，如果设备无法正常的被提供供电，则该设备无效，相当于是无用；或供电系统无法长期稳定的提供电力资源，也容易造成设备出现故障。当前双路供电系统能够有效的保障供电设备的正常运行，能够保障高性能通信计算平台的正常工作。

1 高性能计算

高性能计算是当前计算机科学中的一个重要分支，主要研究的是在并行算法、软件开发等高性能计算机中的主要技术。当前高性能计算已经是被认为计算机中的核心数据处理关键技术之一，更是被应用最为广泛的计算手段。

高性能计算通信计算平台是将很多的处理器或者集群中的计算机集合计算环境和系统，它包括从小型计算机到大型的专用硬件设备等，这都能够为企业提供更加快速的网络服务，更高的计算机处理速度。

高性能计算机通常被认为是价格较高、服务性能较为好的一个服务器，它具备高性能、多功能的优势。高性能计算机在很多领域都广泛应用，能够有效的增强一个国家的科技竞争力，提高创新能力。高性能计算机核心功能是为网络环境中主机提供服务，而在当前大量数据的情况下，大部分的计算流量都会流向高性能服务器中，因此高性能计算平台的建立也是符合当前数据发展的趋势。

高性能计算平台是将要处理的数据进行并行处理的方式，并以此来获得更好的计算速度的方式。高性能计算平台对于功率消耗越来越大，由于当前的高性能计算平台电能损耗非常大，还会散发大量的热量，这就需要在配置高性能机房过程中配备大功率的空调系统才能保持机房的运转，光是这两个因素都会造成高性能计算平台整体电能消耗非常巨大，维护成本也很大。同时高性能计算平台在一定程度上使用的高性能计算机也是比较多，这在研发高端高性能计算机系统时，就必须要十分重视系统的能耗问题。因此对于高性能计算平台的供电系统的研究将是促进当前的技术发展关键核心技术，不仅能确保计算平台正常的运行，增强当前的计算处理能力，还能大大的提高网络拓扑结构等各个方面的快速发展，以此达到高吸能通信计算平台的快速发展。

2 高性能计算平台供电系统的研究

2.1 双路供电模块的设计

和网络通信设备所承担的都是关键行业的关键应用，对系统的可靠性有非常高的要求。在各种影响可靠性的因素中，供电系统的安全是最重要的。如果供电系统的可靠性得不到保证，系统可靠性就无从谈起，其他可靠性措施也将形同虚设。对于供电系统的可靠性一般从如下几个方面加强措施：电源模块的可靠性、输出冗余供电、输入冗余供电。

高性能通信计算平台双路供电模块的工作原理为设计了两套智能切换电路。首先第一路是将主电路切换为A主输入，然后电源B为辐输入，两者共同供电给电源模块A；第二路则将电源A、B进行互换，A为辅电源，B为主电源，两者共同供电给电源模块B。接下来还需对电源电路的输入进行检测，由此设计了检测控制电路来随时观察两者的状态：若控制电路发现了异常，则会自动进行切换；若无异常出现，在正常状况下，则电源模块会相应的提供给对应的电路电量，例A电源供电给A电路，B电源供电给B电路。但若A电路出现异常，则会将B电路连接到A组电源模块中；反之B电路异常，将A电路接入到B组电源模块中。

高性能通信计算平台双路供电模块克服现有产品的设计缺陷，当一路输入出现断电故障时，在确保系统稳定的前提下，快速切换到另外一路，确保切换后不出现供电功率降低，确保切换瞬间不发生断电重启等故障现象。成功实现了安全型、智能型、冗余输入供电方式，保证了系统的可靠性，进而为保障高性能计算平台的快速发展提供了稳定的电源配置，能够确保其能够在一定程度上达到更快发展目的。

2.2 电源管理模块设计

为了适应下一代网络对高速数据处理和高速数据通信的应用要求，工业计算机的体系结构正在发生巨大的变化。在一台设备之内，将采用大量的高性能处理器、网络处理器、多核处理器和高速通信集成电路，实现效率更高的分布式处理、并行处理和数据通信。这些处理器和通信集成电路的功率密度很大，单板功耗从原来的20W-30W提高到200W-300W，主工作电压从3.3V、5V提高到12V或者48V。这样的变化在可靠性，成本控制方面对系统设计提出了更高的要求。

高性能通信计算平台按需供电模块是可独立运行的电源管理模块，在电源输出功能板卡之间进行供电管理，确保供电安全；设计“主动”型保护机制，在确保安全的条件下才进行上电操作，减少热拔插过程的浪涌干扰，防止对系统造成的损坏。设计“智能型”上电机制，避免同时上电出现的大电流冲击，降低供电成本，减少故障隐患。

设计“模块级”待机功耗管理模式，最大限度降低系统的待机功耗。利用这种技术方案，能够非常有效的实现高性能、智能、安全的供电管理模式，这就能够高效的确保了供电系统的高可靠性，也能非常好的减少电源的成本，进而提高了系统的可利用率。该模块已开始应用于下一代工业计算机和网络通信设备的系统设计之中，取得了较好的使用效果。

2.3 三级供电系统结构

为了更好的管高性能计算平台的供电系统，对计算平台中进行三级供电管理配置，也方便进行配电系统的设计和管理。

第一级供电主要是指计算平台中的配电接入层，该层主要实现对电力系统的市电配电部分接入计算平台机房的部分。

第二级供电则主要指计算平台机房中的USP配电部分，这就是使用模块化配电，以此隔离开辅助设备的用电。

第三级供电主要是对于计算平台中每个高性能计算的配电管理，通常服务器配电到负载的位置。

同时还以总体的供电系统模块化设计为主体，实现智能的计算平台供电系统管理，能够更好的简化配电工程，有效的确保系统的可靠性、维护性、扩展性。

3 结论

随着高性能计算的快速发展，全国各地都在建设高性能通信计算平台，而在高性能计算平台建设过程中，对于电力系统的要求越来越高。高性能计算平台中的高性能计算机和服务器的功率越来越大，相对应的平台中配备的辅助电能设备的功率要求也越来越高，例空调设备等，因此为了保障高性能通信计算平台的正常稳定运行，设计了一个双路供电系统，该系统克服了当前产品的缺陷，在一路出现电故障时，快速切换到另一路系统中，以此来保障不出现断电重启的现象，进而为保障高性能计算平台的快速发展提供了稳定的电源配置，能够确保其在一定程度上达到更快发展目的。

参考文献

[1]廖湘科,肖侬.新型高性能计算系统与技术[J].中国科学:信息科学,2016,46(09):1175-1210.

[2]蔡斌,袁宝和,陈雪,刘桂华.离心机供电系统不间断供电备用线路的设计[J].过滤与分离,2013,23(04):39-42+50.

[3]李永宁. 采用双电源系统两路供电,提高通信系统用电可靠性[A]. 中国通信学会.中国通信学会第五届学术年会论文集[C].中国通信学会:,2008:6.