СИСТЕМНАЯ ПЛАТА

Заявленная полезная модель относится к устройствам цифровых вычислений и обработки данных и может быть использована при проектировании серверных платформ, предназначенных для проведения высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования.
Известна, выбранная в качестве ближайшего аналога, системная плата, содержащая вычислительный модуль, в состав которого входят центральный процессор, соединенный с запоминающим устройством и северным мостом, который соединен с южным мостом (патент на изобретение США №7082039, классы Н05К 7/14, Н05К 7/18)
Недостатком данной платы является то, что в ней для осуществления вычислений применяется только один центральный процессор, что существенно ограничивает скорость и объем производимых вычислений. При линейном увеличении количества процессоров системная плата подвергается перегреву и выходит из строя.
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание системной платы способной выполнять большой объем вычислений с высокой скоростью без перегрева.
Технический результат достигается тем что в системной плате, содержащей вычислительный модуль, в состав которого входят центральный процессор, соединенный с оперативным запоминающим устройством и основным контроллером системной логики, который соединен с центральным графическим процессором, вспомогательным набором микросхем, и коммутатором Infiniband, введены дополнительный центральный процессор соединенный с центральным процессором, дополнительным оперативным запоминающим устройством и дополнительным контроллером системной логики, который соединен с центральным графическим процессором, коммутатором Infiniband и коммутатором Ethernet, а основной и дополнительный контроллеры системной логики соединены друг с другом.
Заявленная полезная модель поясняется при помощи схем приведенных на фиг.1-2.
На фиг.1 представлена структурная схема системной платы;
на фиг.2 представлена топология системной платы, соответствующая настоящей полезной модели.
На фиг.1-2 приняты следующие обозначения:
1 - вычислительный модуль;
2 - центральный процессор (ЦП);
3 - дополнительный центральный процессор (ЦП);
4 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
5 - дополнительное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
6 - основной контроллер системной логики;
7 - дополнительный контроллер системной логики;
8 - центральный графический процессор;
9 - коммутатор Infiniband;
10 - дополнительный центральный графический процессор;
11 - коммутатор Infiniband;
12 - вспомогательный набор микросхем;
13 - коммутатор Ethernet;
14 - системный разъем с интерфейсами, доступными пользователю.
Заявленная системная плата состоит из вычислительного модуля 1, соединенного с системным разъемом 14 с интерфейсами доступными пользователю. В состав вычислительного модуля входят ЦП 2 соединенный с ОЗУ 4 и дополнительный ЦП 3 соединенный с дополнительным ОЗУ 5, при этом ЦП 2 и дополнительный ЦП 3 соединены между собой и соединены соответственно с основным 6 и дополнительными 7 контроллерами системной логики, также основной контроллер системной логики 6 соединен с центральным графическим процессором 8, коммутатором Infiniband 9 и вспомогательным набором микросхем 12, а дополнительный контроллер системной логики 7 соединен с центральным графическим процессором 10, коммутатором Infiniband 11 и коммутатором Ethernet 13.
Коммутатор 13 Ethernet представляет собой специализированный набор микросхем или одну микросхему, обеспечивающую коммутацию сигналов Ethernet как между функциональными узлами системной платы так и внешними устройствами подключенными к системному разъему 14 с интерфейсами доступными пользователю. Коммутаторы 9 и 11 InfiniBand сигналов нужны для организации высокоскоростной шины обмена данными между нодами кластеров. Здесь под нодой понимается единая составная вычислительная часть выполненная в виде вычислительного модуля 1.
Вспомогательный, набор микросхем 12 содержит в себе различные дополнительные интерфейсы, такие как USB, VGA, RS-232, SATA, uSD и т.д.
Заявленная системная плата реализуется следующим образом.
Каждые ЦП 2, 3 и Центральные графические процессоры 8, 10 осуществляют ряд вычислительных операций в составе единой системы, осуществляющей расчеты, например, в составе серверной платформы. При этом ЦП 2 и 3 обращаются к ОЗУ 4 и 5, которые предназначены для временного хранения данных и команд, необходимых ЦП 2 и 3 для выполнения ими операций, а Центральные графические процессоры 8, 10 обращаются к встроенным ОЗУ. Коммутация сигналов между функциональными узлами одной системной платы и внешними устройствами, подключенными к системному разъему 14 с интерфейсами доступными пользователю, обеспечивается при помощи коммутатора 13 Ethernet. Для организации высокоскоростной шины обмена данными между несколькими вычислительными модулями 1, образующими единую систему, осуществляющую расчеты, используются коммутаторы 9, 11 InfiniBand. Управление коммутатором 13 Ethernet и коммутаторами 9, 11 InfiniBand осуществляют контроллеры 6, 7 системной логики по командам ЦП 2 и 3. Коммутатор 13 Ethernet и коммутаторы 9, 11 InfiniBand взаимодействуют с вычислительными модулями 1 других системных плат через разъем 14 с интерфейсами доступными пользователю. Вспомогательный набор микросхем 12 при необходимости и по командам ЦП 2 и 3 осуществляет взаимодействие с различными периферийными устройствами через разъем 14 с интерфейсами доступными пользователю.
В процессе работы одной системной платы происходит значительное выделение тепла центральными процессорами 2 и 3 и центральными графическими процессорами 8 и 10, при этом если выделяемое тепло не будет отводиться с поверхности системной платы, она может быстро выйти из строя. Как правило проблема отвода тепла в системных платах, содержащих два и более процессора, решается за счет водяного охлаждения, однако при выходе из строя водяной системы охлаждения подвергается угрозе выхода из строя целиком единая система, осуществляющая расчеты. Система воздушного охлаждения в данном случае менее эффективна, но более надежна, так как она состоит из множества охлаждающих вентиляторов и при выходе из строя одного вентилятора, его можно быстро заменить.
Для получения высокой эффективности при воздушном охлаждении, был проведен подбор положения двух ЦП 2, 3 и центральных графических процессоров 8, 10 на системной плате. Наиболее эффективным оказалось расположение ЦП 2 и 3 и центральных графических процессоров 8 и 10, при котором через центры ЦП 2 и центрального графического процессора 10 проходит одна параллельная продольной оси системной платы прямая, а через центры ЦП 3 и центрального графического процессора 8 другая, также параллельная продольной оси системной платы.
Таким образом, за счет введения в состав системной платы двух центральных процессоров и двух центральных графических процессоров, расположенных на поверхности платы таким образом, что прямая, проведенная через центр одного из ЦП и одного из центральных графических процессоров, параллельна прямой, проведенной через центры другого ЦП и центрального графического процессора, и обе эти прямые параллельны продольной оси системной платы, за счет чего обеспечивается рассредоточение в плоскости системной платы основных источников тепла, что позволяет увеличить эффективность воздушного охлаждения, обеспечиваемого несколькими параллельными воздушными потоками, направленными вдоль плоскости системной платы, что дает возможность системной плате выполнять большой объем вычислений с высокой скоростью без значительного перегрева.