一种多功率CPU的过流保护方法、装置、设备及可读介质

技术领域

本发明涉及过流保护技术领域，尤其涉及一种多功率CPU的过流保护方法、装置、设备及可读介质。

背景技术

随着云计算技术的不断兴起，互联网业务量不断增加，对机房服务器的数据处理能力、存储容量都提出了更高的要求。作为传统机房中的单元-机柜系统，要求部署在机柜内部服务器计算节点的数据处理能力越来越强，部署密度越来越高。

随着互联网用户业务的增长，网络数据吞吐量也越来越大，服务器作为数据中心的基本数据处理单元，工作负荷也越来越大。尤其是服务器内部的CPU芯片，其工作负载电流越来越大，电流可达100至400A。

当前的服务器供电结构采用PSU(Power Supply Unit，电源供应器)的12V直入主板，经P12V EFUSE(Electronic Fuse，电子保险丝)转出给CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、内存等部件供电。随着部件负载电流的增加，电子保险丝所承载的电流也在增加，相应的构建电子保险丝路线的MOS管数量也在增加，过流保护垫的设置也会调高。MOS管数量的增加会带来产品设计成本的增加，给主板PCB空间布局带来挑战。一般支持2颗95W的CPU对应的P12V电子保险丝使用MOS管数量为2颗；支持2颗270W的CPU对应的P12V电子保险丝使用的MOS管数量为6颗。同时，过流保护点设置过高，会降低电子保险丝的保护作用，可能会发生负载端出现过流着火时电子保险丝仍不会切断供电路径，从而降低主板供电的可靠性。

然而，实际出货的服务器产品，其配置CPU的功率规格有高有低，有的单颗标称功率95W，瞬时功率240W，有的单颗标称功率270W，在超频工作时对应的瞬间电流高达700W。

图1示出的是现有技术中主板CPU供电结构的示意图，包括：1+1冗余供电的PUS0和PUS1、BMC、P12V_EFUSE、CPU、CPU VR。PUS0和PUS1组成1+1冗余电源输出p12V_PSU直入主板，经P12V_EFUSE，再经CPU VR转换给CPU供电。其中，BMC通过PMBUS总线与PSU通信，可实现对服务器系统整机功耗的监控，同时PSU功率监控单元通过设定功耗门限可实现系统功率限制调节策略，CPU在做超频时，当系统功耗超出功率门限值，PSU功耗监控模块会发出ALERT信号触发CPU降频。其中，PMBUS为BMC与PSU通信交互总线，实现对PSU包括电压、电流、功耗、温度等工作状态的监控及管理；ALERT信号时PSU发出的告警信号，用来实现PSU限制功率控制CPU降频。

现有技术的缺点包括：主板搭配高规格的CPU时，在超频工作状态，因BMC通过PMBUS检测功耗到启动降频动作需要一段时间降额，存在瞬间触发P12V_EFUSE过流保护掉电的风险；同时，为了支持高规格CPU，保证超频性能，P12V_EFUSE线路中，采用的MOS数量需求会增加，OCP保护点会抬高，会导致在主板搭配低规格CPU时，P12V_EFUSE线路的过设计，增加设计成本，且减弱P12V_EFUSE过流保护功能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种多功率CPU的过流保护方法、装置、设备及可读介质，通过识别CPU类型并根据CPU类型调节过流保护电流值，兼顾支持少量高规格CPU供电，满足其超频性能的同时，降低电子保险丝线路MOS管的数量，增强产品性价比，同时支持主流较低规模CPU供电，自适应调节电子保险丝线路的保护点，增强过流保护能力。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种多功率CPU的过流保护方法，包括以下步骤：获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段；根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值；实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值；以及响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电；响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电。

在一些实施方式中，获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段包括：由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD；由CPLD根据规格信息判断CPU对应的功率段；根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值包括：由CPLD基于功率段生成对应的控制信号并将控制信号发送至过流保护电路；由过流保护电路根据控制信号设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值。

在一些实施方式中，由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD包括：由BMC通过I2C总线访问CPU内部的产品信息存储器中的存储单元数据，以获取CPU的功率数据；由BMC将功率数据通过I2C总线反馈给CPLD。

在一些实施方式中，根据对应的功率段设置过流等效电阻包括：由过流调节单元根据对应的功率段设置过流等效电阻，过流调节单元由电阻网络结构组成，其中每个并联支路包含一个电阻和最多一个MOS管。

在一些实施方式中，实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值包括：由电流监测单元实时监测供电链路的工作电流，将电流监测单元两端的差分信号发送给EFUSE芯片；由EFUSE芯片通过差分信号获取工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值。

在一些实施方式中，电流监测单元由精密电阻或多颗精密电阻并联构成。

在一些实施方式中，响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电包括：响应于工作电流未达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE高电平信号，控制负载切换以打开MOS管供电；响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电包括：响应于工作电流达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE低电平信号，控制负载切换以关断MOS管供电。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种多功率CPU的过流保护装置，包括：第一模块，配置用于获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段；第二模块，配置用于根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值；第三模块，配置用于实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值；以及第四模块，配置用于响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电；第五模块，配置用于响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电。

本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现以下步骤：获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段；根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值；实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值；以及响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电；响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电。

在一些实施方式中，获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段包括：由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD；由CPLD根据规格信息判断CPU对应的功率段；根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值包括：由CPLD基于功率段生成对应的控制信号并将控制信号发送至过流保护电路；由过流保护电路根据控制信号设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值。

在一些实施方式中，由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD包括：由BMC通过I2C总线访问CPU内部的产品信息存储器中的存储单元数据，以获取CPU的功率数据；由BMC将功率数据通过I2C总线反馈给CPLD。

在一些实施方式中，根据对应的功率段设置过流等效电阻包括：由过流调节单元根据对应的功率段设置过流等效电阻，过流调节单元由电阻网络结构组成，其中每个并联支路包含一个电阻和最多一个MOS管。

在一些实施方式中，实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值包括：由电流监测单元实时监测供电链路的工作电流，将电流监测单元两端的差分信号发送给EFUSE芯片；由EFUSE芯片通过差分信号获取工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值。

在一些实施方式中，电流监测单元由精密电阻或多颗精密电阻并联构成。

在一些实施方式中，响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电包括：响应于工作电流未达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE高电平信号，控制负载切换以打开MOS管供电；响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电包括：响应于工作电流达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE低电平信号，控制负载切换以关断MOS管供电。

本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。

本发明具有以下有益技术效果：通过识别CPU类型并根据CPU类型调节过流保护电流值，兼顾支持少量高规格CPU供电，满足其超频性能的同时，降低电子保险丝线路MOS管的数量，增强产品性价比，同时支持主流较低规模CPU供电，自适应调节电子保险丝线路的保护点，增强过流保护能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为现有技术中主板CPU供电结构的示意图；

图2为本发明提供的多功率CPU的过流保护方法的实施例的示意图；

图3为本发明提供的主板CPU供电结构的示意图；

图4为本发明提供的多功率CPU的过流保护方法的实施例的电路结构示意图；

图5为本发明提供的多功率CPU的过流保护装置的实施例的示意图；

图6为本发明提供的计算机设备的实施例的示意图；

图7为本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了多功率CPU的过流保护方法的实施例。图2示出的是本发明提供的多功率CPU的过流保护方法的实施例的示意图。如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：

S01、获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段；

S02、根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值；

S03、实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值；以及

S04、响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电；

S05、响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电。

在本实施例中，提出一种兼容多功率CPU的高性价比的过流保护方法。图3示出的是本发明提供的主板CPU供电结构的示意图，包括：1+1冗余供电的PSU0和PSU1、P12V_EFUSE、CPLD、BMC、CPU VR、CPU及PIROM。其中PSU(Power Supply Unit)为电源供应器，EFUSE(Electronic Fuse)为电子保险丝，BMC(Baseboard Management Controller)为基板管理控制器，CPU(Central Processing Unit)为中央处理器，VR(Voltage Regulator)为电压调整器，PIROM(Processor Information ROM)为产品信息存储器。

主流CPU规格较低，Pmax小，在主板搭配主流CPU时，P12V_EFUSE线路需要采用M颗外置MOS管；高规格Pmax大，在主板搭配高规格CPU时，P12V_EFUSE线路需要采用M+N颗外置MOS管(N≥1)。由于Pmax为瞬时功耗，持续时间短。因此，M颗MOS管能保证搭配高规格CPU的持续供电电流能力，在由M颗外置MOS管构成的P12V_EFUSE线路中，引入OCP(Over CurrentProtection，过流保护)自适应调整机制。

在本发明的一些实施例中，获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段包括：由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD；由CPLD根据规格信息判断CPU对应的功率段；根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值包括：由CPLD基于功率段生成对应的控制信号并将控制信号发送至过流保护电路；由过流保护电路根据控制信号设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值。

在本实施例中，参考图3，通过BMC识别到CPU的规格信息传递给CPLD后，由CPLD做出判断，并自动产生控制信号来调节P12V_EFUSE的OCP保护点。当BMC识别到低功耗CPU时，会通知CPLD做出裁决，将P12V_EFUSE的OCP保护点调低；当BMC识别到高功耗CPU时，会通知CPLD做出裁决，将P12V_EFUSE的OCP保护点调高。

在本发明的一些实施例中，由BMC识别CPU的规格信息，并将规格信息传递给CPLD包括：由BMC通过I2C总线访问CPU内部的产品信息存储器中的存储单元数据，以获取CPU的功率数据；由BMC将功率数据通过I2C总线反馈给CPLD。

在本发明的一些实施例中，根据对应的功率段设置过流等效电阻包括：由过流调节单元根据对应的功率段设置过流等效电阻，过流调节单元由电阻网络结构组成，其中每个并联支路包含一个电阻和最多一个MOS管。

在本实施例中，图4示出的是本发明提供的多功率CPU的过流保护方法的实施例的电路结构示意图。如图4所示，包括：EFUSE控制单元100、电流侦测单元200、OCP调节单元300、负载切换单元400。其中，OCP调节单元300由电阻网络结构组成，由Ri与信号MOS:qi(i＝1,2,…,n)构成的串联支路与电阻R0并联在一起构成电阻网络，再与电阻R串联。通过控制MOS的开通或关闭来调节电阻网络的等效电阻Re。由于P12V_EFUSE的OCP保护点I_trip与Re成正比。因此，通过通过控制MOS的开通或关闭，即可实现对EFUSE过流保护的调整。

在本发明的一些实施例中，实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值包括：由电流监测单元实时监测供电链路的工作电流，将电流监测单元两端的差分信号发送给EFUSE芯片；由EFUSE芯片通过差分信号获取工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值。

在本发明的一些实施例中，电流监测单元由精密电阻或多颗精密电阻并联构成。

在本实施例中，继续参考图4，电流侦测单元200由精密电阻或多颗精密电阻并联构成。通过在精密电阻两个PAD拉出差分信号，反馈给EFUSE芯片，即可实现供电链路工作电流的实时侦测。

在本发明的一些实施例中，响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电包括：响应于工作电流未达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE高电平信号，控制负载切换以打开MOS管供电；响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电包括：响应于工作电流达到过流保护电流值，由EFUSE芯片发出GATE低电平信号，控制负载切换以关断MOS管供电。

在本实施例中，继续参考图4，负载切换单元400由多颗MOS(Qi,i＝1,2,…,M)并联构成，由EFUSE芯片输出GATE信号来控制MOS的开通和关断。

在本发明的一些实施例中，同时参考图3和图4，以N＝2为例。

首先BMC通过I2C总线来访问CPU内部的PIROM存储单元数据，从而可获取CPU的型号及功率数据P_CPU。

然后，BMC将CPU的功率数据P_CPU，通过I2C总线反馈给CPLD。

接着，CPLD会依据裁决策略做出判断：

若0

若P_L

若P_M

若P_H

下一步，由电流侦测单元将电流信息I_load反馈至EFUSE芯片。

最后，EFUSE芯片会根据OC等效电阻Re确定OCP保护点Itrip，将I_load与Itrip进行比较：

若Iload

若Iload≥Itrip,EFUSE芯片发出GATE低电平信号，控制负载切换单元，关断MOS供电。

需要特别指出的是，上述多功率CPU的过流保护方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于多功率CPU的过流保护方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种多功率CPU的过流保护装置。图5示出的是本发明提供的多功率CPU的过流保护装置的实施例的示意图。如图5所示，本发明实施例包括如下模块：第一模块S11，配置用于获取CPU的规格信息，并基于规格信息判断CPU对应的功率段；第二模块S12，配置用于根据对应的功率段设置过流等效电阻，并根据过流等效电阻确定过流保护电流值；第三模块S13，配置用于实时监测供电链路的工作电流，并判断工作电流是否达到过流保护电流值；以及第四模块S14，配置用于响应于工作电流未达到过流保护电流值，控制负载切换以开启电路供电；第五模块S15，配置用于响应于工作电流达到过流保护电流值，控制负载切换以关闭电路供电。

在本发明的一些实施例中，还可用在带有全规格CPU配置的服务器、存储等产品供电应用场合。

基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备。图6示出的是本发明提供的计算机设备的实施例的示意图。如图6所示，本发明实施例包括如下装置：至少一个处理器S21；以及存储器S22，存储器S22存储有可在处理器上运行的计算机指令S23，指令由处理器执行时实现以上方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质。图7示出的是本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。如图7所示，计算机可读存储介质存储S31有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序S32。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，多功率CPU的过流保护方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。