电压补偿系统、压降补偿方法与多节点系统与流程

本发明关于多节点机箱的电源系统。更具体地，本发明的观点关于利用远端感测反馈系统来补偿多节点系统的功率损耗。
背景技术：
：随着应用于运算程序的云端的出现，增加了离站(off-site)安装的需求。云端也称为数据中心，用以储存数据并执行由远端连线的电脑装置使用者所存取的应用程式。典型的数据中心具有电源与通讯连接的物理机箱结构。每一机架可能承载多个网路装置，如伺服器，并可能构成一多节点伺服系统。一般的多节点伺服系统通常包含机箱管理控制器、复数运算节点、硬盘组(可称为储存节点)、电源分配板(powerdistributionboard，pdb)上的所有电源供电单元(powersupplyunit，psu)组以及连接所有功能板的中间板。各运算节点可包含基板管理控制器(baseboardmanagementcontroller，bmc)、平台路径控制器(platformcontrollerhub，pch)以及一或多个中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)。机箱管理控器(chassismanagementcontroller，cmc)用以通过智能平台管理界面(intelligentplatformmanagementinterface，ipmi)指令和各节点的基板管理控制器进行通讯。机箱管理控器可取得关于多节点系统的信息以控制或监视电源分配板上的电源供电单元。电源供应单元提供电力给整个多节点伺服系统。电源供应单元的主要功能是将来自交流电源的电力转换成正确的直流电压与直流电流以供电给多节点伺服系统上的组件。当电源供应单元接收到交流电源时，电源供应单元将提供备用电源给系统。此外，电源供应单元通常会执行启动程序，以先确认输入的交流电源是否正常运行。如果是正常运行的情况，电源供应单元可提供代表输入的交流电源正常运行的信号给主机。之后，当电源供应单元收到启动电源信号时，电源供应单元可提供直流电源给系统。电源供应单元于运行中可通过本地感测或远端感测来感测直流电源的电压准位。如果直流电源的电压准位上升到系统电压范围的90％，电源供应单元可提供代表直流电源正常运行的信号给主机。另一方面，当电源供应单元因未接收到交流电源或因直流电源未被激活而处于错误模式中时，电源供应单元可产生警示信号给主机。而此些情况可能是因保护电源供应单元的过电压或欠电压保护的执行所产生的。电源供应单元一般利用感测技术以输出正确的直流电压位准给伺服系统。目前，许多传统的电源供应单元利用反馈感测信号来根据预期电压输出和实际电压输出之间的差值调整其电压输出。如果反馈控制电压机制可正常运行，实际电压输出将会非常接近于预期电压输出而无需进行任何调整。在一种特定的感测技术，如本地感测中，电源供应单元可简单地量测其连接至伺服系统以提供电力的输出端的输出电压。然而，本地感测无法解释因电线至伺服系统的远端节点的电阻所产生的压降。因此，本地感测仅校正或补偿在电源供应单元的输出端的输出电压准位。然而，因电源供应单元与节点间的电阻，伺服系统中的节点的输入端可能存在较低的电压准位。在诸多伺服器的设计中，电源供应单元常面临跨大范围印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)传输电源的挑战。为了补偿电路路径上的电阻性压降，电源供应单元常使用另一种感测技术，如远端感测来确认压降。在此技术中，电源供应单元可通过反馈信号的调整来补偿系统的压降。然而，在大多数的电流伺服器的设计中，反馈信号一般无法从一节点连接或传输至另一节点。因此，反馈信号难以连接到两个以上的节点，且可能会有压降出现但电源供应单元却未感测到压降。由于电源供应单元无法通过反馈控制来提供足够的电源以补偿远端节点的压降，而导致伺服操作的潜在中断。如第1所示的电压补偿系统10，远端感测可通过提升电源供应单元的输出电压位准来校正压降。电压补偿系统10包含电源供应单元12、节点14以及将电源供应单元12连接至节点14的电源路径16。电阻rpath为电源路径16的总电阻。电源路径16可包含机械组件、电子组件以及印刷电路板。电源供应单元12可根据压降反馈信号的调整来补偿输出电压准位。电源供应单元12包含电压调节器20以及运算放大器22。运算放大器22具有耦合至节点14的负载28的电压输入24的输入与耦合至电压输出26的输入。因此，运算放大器22的输出为节点14的输入电压与输出电压之间的差值，并构成了压降反馈信号。表一示出电源供应单元的输出电压范围的一实施例。表一参数说明最小典型最大单位+12vdc11.4012.0012.60伏特(v)12v备用11.4012.0012.60伏特(v)电源供应的过电压保护可在本地感测到。于电源供应的直流输出处发生过电压情况时，电源供应可进入闭锁模式而关闭。此闭锁可通过滑槽(sled)切换的电源开启信号(psonsignal)或交流输入重新循环/重新插拔来清除。表二示出在过电压保护(over-voltageprotection，ovp)情况下的最大输出电压准位与最低输出电压准位。电源供应单元的输出电压准位是在具有最小输出负载与最大输出负载的电源供应单元的卡缘插座的接脚处量测而得。表二在伺服系统中，设计者常面临到跨大范围印刷电路板传输电源的挑战。为了将宝贵的电路板空间提供给关键组件，如特定应用集成电路(asic)与中央处理器(cpu)，电源供应单元常设置于印刷电路板或机箱的角落或边缘。此种摆放需要更长的电线以提供电源给印刷电路板以及设置于此种印刷电路板上的组件。为了补偿电源路径至组件的电阻性压降，常使用如图1所示的远端感测系统，特别是用于低电压高电流的应用。图2为在伺服器设计的一实施例上的压降分析的内部电阻图30。因此，内部电阻图30可用于决定最大压降补偿值以确保在电源供应单元运作于低电压范围时系统可运作。内部电阻图30包含代表电源供应单元的方块32，且方块32显示出相应的电压输出。内部电阻图30也包含一连串代表多节点伺服设计的组件的压降的方块，如电源分配板方块34、中间板方块36、一系列的节点方块38a-38d(代表节点0至节点3)、硬盘驱动背板(harddiskdrivebackplane，hddbp)方块40以及风扇板方块42。方块44代表来自连接器或电源供应单元和电源分配板间的电线的压降。方块46代表来自连接器或电源分配板和中间板间的电线的压降。方块48代表来自连接器或中间板方块36和节点方块38a-38d、硬盘驱动背板方块40以及风扇板方块42之间的压降。如内部电阻图30所示，每一组件因内部电阻而产生一定的压降。在一实施例的内部电阻图30中，最大压降补偿值为750毫伏(mv)。在此实施例中，电源供应单元可各自输出12.75伏(v)的固定电压。在传统伺服器设计中，机箱管理控器或基板管理控制器是将电源供应单元的输出编程为固定电压准位，如12.75v，以匹配并补偿内部电阻降需求。如果伺服系统中的电源供应单元并不支援这种的编程功能，节点3的终端电压(来自节点方块38d)将为低电压准位，例如12v-0.75v＝11.25v。因此，在节点3上，系统电压是在低电压准位，且某种程度上会导致在节点中的装置，如开放运算项目(opencomputeproject，ocp)卡及/或周边组件高速互连(peripheralcomponentinterconnectexpress，pcie)卡不稳定或完全无法运作。ocp卡电源轨需求定义于表三中。表三从表三中可看出，150瓦(w)ocp卡的电压容错度的最差情况为+/-8％(例如，11.04v-12.96v)。表四为根据图四代周边组件高速互连标准(pci-egen4standard)的电源轨供电需求。表四当pci-egen4卡支援150w电源轨时，+12v电压容错度定义为+/-5％/-8％(例如，最大值为12.6v且最小值为11.04v)。第3a与图3b为2u-4n机箱伺服系统50的一实施例的方块图。机箱伺服系统50包含一系列的电源供应单元52、电源分配板54、中间板56、一系列的节点58a-58d(可称为运算节点)以及硬盘驱动背板60。各电源供应单元52包含电源输出62与旁带信号输出64。各电源供应单元52通过接地故障连接器66连接至电源分配板54。电源分配板54包含机箱管理控器(cmc)68。电源供应单元52所提供的电源经由一系列的电源连接器70传输于电源分配板54与中间板56之间。旁带连接器72允许控制信号与感测信号通过电源分配板54传输。节点58a-58d与硬盘驱动背板60通过板对板连接器74接收电源。各节点58a-58d包含基板管理控制器(bmc)76、平台路径控制器(pch)78以及一或多个中央处理器(cpu)80。如图3a所示，电源供应单元的远端感测可通过中间板56的感测点82或附近连接器进行。如图3b所示，电源供应单元的远端感测亦可从电源分配板54的感测点84或附近的连接器进行。电压准位感测信号输入至电源供应单元的脚位rs+/脚位rs-。远端感测广泛地用于伺服应用中以达到伺服系统的电压准位精确度需求。为了补偿电源路径的电阻性压降，在伺服系统设计中常使用远端感测来调整电源供应单元所输出的电源准位。只要不超过电气规范，例如电源供应单元的输出电压范围，在图1的电源供应单元12中的差动放大器22也可作为提供电气规范的电压缓冲器。所采用的远端感测不允许补偿或校正感测点82、84和节点58a-58d或硬盘驱动背板60之间的掉线效应(linedropeffect)。此外，长绕线轨道将耦合噪声到模拟信号，且此噪声会反馈至电源供应单元。多节点系统，如图3a、图3b所示的机箱伺服系统50采用机箱管理控制器68来管理电源与其他运作功能。机箱管理控制器为用于多节点伺服器的热插拔系统管理软件与硬件的解决方案。在过去的设计中，机箱管理控制器可为具有记忆体的微处理器(mcu)以提供远端管理能力与电源控制功能。机箱管理控制器可发出和温度、硬件配置错误、交流/直流电源不可用与风扇速度控制相关的警示或错误的警示信号。大部分的远端感测电路能补偿电源路径上的0.25v至0.75v的压降。然而，在电源供应单元数据表中的最大远端感测补偿范围决定了电源供应单元的最大范围。远端感测自动地增加电源供应单元的输出端的输出电压准位，以补偿在具有满载系统电流的系统电源路径上的任何不必要的压降。同样地，当所需求的系统电流降低时，远端感测系统会降低电源供应的输出电压准位。在一些应用中，电源供应输出需要由使用者调整至高于其标称值的电压(例如，标称值12v，调整至12.75v)。于量测伺服系统的中间板或电源分配板的电压准位时，电源供应输出准位始终被调整。此外，希望确保远端感测功能不会将系统电压准位推至跳脱过电压保护(ovp)设定点并在满载下关闭的更高电压。因此，伺服器设计者总会查看电源供应单元的使用说明书，以了解电源供应单元的调整范围以及过电压保护设定点。图4为用于多节点系统，如图3a、图3b所示的机箱伺服系统50的典型远端感测电路100的等效电路图。图4所示的远端感测电路100为多节点机箱伺服系统的传统四线远端感测压降补偿的等效电路。远端感测电路100包含电源供应单元102、电源路径104、电源分配板或中间板106以及电源路径108。远端感测电路100包含节点110、112、114、116以及各节点110、112、114、116相应的负载。远端感测电路100也包含硬盘驱动背板120及其相应的负载和风扇板122及其相应的负载。电源路径104包含代表电源分配板或中间板106的电阻值的电阻rpath_pdb。电源路径108包含代表节点110、112、114、116的电阻值的电阻rpath_node。因此，电阻rpath_node代表节点110、112、114、116、硬盘驱动背板120与风扇板122的电线与机械组件。远端感测电路100可反馈至运算放大器130以通过控制电压供应132来补偿输出电压准位。运算放大器130检测自电源供应单元102至电源分配板或中间板106的压降(电阻rpath_pdb与负载电流的乘积)。传统的压降补偿机制仅根据感测点134的输入电压与输出电压间的差值来补偿电源分配板或中间板106的一侧。此种传统的压降补偿电路因无法感测远端压降而无法补偿单一节点、多节点或硬盘驱动背板的压降(电阻rpath_node与负载电流的乘积)。因此，系统电源轨无法提供所需的电压范围给节点、硬盘驱动背板及/或风扇板。节点、硬盘驱动背板、风扇板与远端负载电压会低于电源分配板或中间板的源极电压准位。不幸的是，电源路径的传输线电阻与节点负载变化引入了会限制可实现效能的压降不确定性，且机箱伺服系统可能变得不稳定。因此，需要跨特定节点的多节点系统的所有节点的反馈压降回报，以调整电源。还需要节点运作数据的远端回报，而不仰赖于本地反馈信号。更需要在热插拔节点被添加至多节点系统时，提供电源信号补偿以消除突波电流。技术实现要素：在一实施例中，一种用以补偿压降的电压补偿系统，其适用于具有远端节点的装置。电压补偿系统包含具有可调的电压输出及反馈电路的电源供应单元。电压输出可根据反馈电路的输出进行调整。电源路径耦合于电源供应单元。电源路径可操作地将电源供应单元的电压输出提供至远端节点。开关具有耦合至反馈电路的输出。开关切换输出于耦合至电源路径的图一输入和耦合至远端节点的第二输入之间。控制器耦合于开关。控制器可操作地控制开关的切换，以使得电源供应单元的反馈电路补偿电压输出给电源路径或远端节点上的压降。在另一实施例中，一种压降补偿方法，其适用于电压补偿系统。电压补偿系统包含电源供应单元、耦合至电源供应单元的电源路径、由电源供应单元经由电源路径供电的远端节点，以及具有耦合至反馈电路的输出的开关。开关具有耦合至电源路径的第一输入以及耦合至远端节点的第二输入。通过控制器切换开关至第二输入以确认远端节点的压降。根据远端节点至电源供应单元的压降输出反馈信号。根据反馈信号调整电源供应单元的电压输出以补偿压降。在另一实施例中，一种多节点系统包含电源分配板。电源供应单元设置于电源分配板上。电源供应单元包含反馈电路以及可调的电压输出。复数节点中的每一者耦接于电源供应单元的电压输出。控制器设置于电源分配板上。控制器接收复数节点中的每一者的压降数据。开关具有表示耦合至反馈电路的压降的输出。输出切换于耦合至电源分配板的第一输入和耦合至控制器的第二输入之间，以接收复数节点中的至少一者的压降数据。电源供应单元调整电压输出以补偿反馈电路所接收到的压降。以上概论并不代表本发明的各个实施例或各个观点，而仅仅提供了本发明所述的一些新颖的观点与特征的实施例。本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点，可从以下用于实施本发明的代表性实施例与模式的详细说明搭配附与申请专利范围而变得显而易见。附图说明图1通过以下示例性的实施例连同参考附图的说明，本发明可变得更好理解，其中：图1为检测本地压降的现有感测电路；图2为现有伺服系统中内部电阻性压降的方块图；图3a至图3b为现有伺服系统的方块图，其显示出不同的本地感测点不允许电压输入的远端感测至伺服系统中的节点；图4为现有感测电路的等效电路图，其允许在多节点系统中远端感测电压；图5为多节点系统的一实施例的方块图，其允许用于压降的检测的分布式反馈；图6a为用于单节点系统的远端感测系统的一实施例的等效电路图；图6b为用于多节点系统的远端感测系统的一实施例的等效电路图；图7a为图6a电路中的远端感测节点的电路图；图7b为图6b电路中的远端感测节点的电路图；图8a至图8b为图5系统中的机箱管理控制器于启动时所执行的程序的流程图；图9为多节点系统上的负载的等效电路图；图10为电源信号的电压图，其用以防止在插入热插拔节点后，流至负载的突波电流所导致的过电压；图11为在多节点系统的组件的启动期间中的致能信号与电源信号的电压时序图；图12a至图12b为机箱管理控制器所执行的程序的流程图，以确定所施加的电压补偿准位；图13为用以学习较佳电压补偿准位的神经网路；图14为图13中神经网路的一节点，其用以决定较佳的权重向量给学习过程中的神经网路；图15为用以训练图13的神经网路的训练过程的流程图；图16为用于图15的训练过程中的训练数据的一系列图式；及图17为图13的神经网路去计算补偿值所遵循的程序的流程图。本发明容许各种修改和替代形式，并已通过图式中的例示示出了一些代表性的实施例，且将在此进行详细描述。然而，应理解的是，本发明所公开的特定形式并非用以限定本发明，在不脱离本发明的精神与后附的申请专利范围所界定的范围而作的修改、等效与替换，皆应涵盖于本发明的范畴内。具体实施方式本发明可以诸多不同形式实施。图式中显示出代表性的实施例，并且将在此进行详细描述。本发明的公开内容为本发明的原理的例示或说明，且并非用以将本发明的广泛方面限缩成所示的实施例。在此情况下，例如在摘要、
发明内容和实施方式所述部分中公开但未在申请专利范围中明确阐述的要素和限制，不应通过暗示、推断或其他等方式而单独或集体地并入申请专利范围中。除非特别声明，为了详细描述的目的：单一形式可包含复数个，反之亦然；“包含”是指“包含但不限于”。此外，本文中可使用诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“近似”等近似的词语，其意义上可例如为“接近或接近于”、“3-5％的”或“可接受的制造公差”，或其任何符合逻辑的组合。本发明的系统提供了一种有效补偿多节点伺服系统中的系统压降的机制。本发明的方法与系统允许多节点系统中的所有节点去回报节点的运作信息给机箱管理控制器(cmc)。其中，运作信息包含电压。各节点上的基板管理控制器(bmc)可利用智能平台管理界面(ipmi)指令来发送运作信息。机箱管理控制器可根据所接收到的运作信息得知各节点的状态。用于电源供应单元的远端感测信号的反馈控制可实时补偿多节点伺服系统的压降。因此，此机制可避免噪声耦合至长走线上的远端感测信号，且更稳固的补偿来自电源路径的传输线电阻的压降以及多节点负载变异。图5为2u-4n的机箱伺服系统500的一实施例的方块图。机箱伺服系统500包含用以补偿各远端节点上的压降的反馈系统以及用于电源路径上的压降的本地反馈。机箱伺服系统500包含电源供应单元模块502、电源分配板504、中间板506以及装置模块508。在本实施例中，电源供应单元模块502包含四个电源供应单元510、512、514、516。各电源供应单元510、512、514、516转换交流电源成直流电源，并且通过gf连接器518提供直流输出电压至电源分配板504。电源分配板504包含机箱管理控制器520、电源感测点522以及单极双投模拟开关(spdt)524。电源连接器526连接电源分配板504至中间板506。旁带连接器528提供输入信号至机箱管理控制器520。装置模块508包含运算节点530、532、534、536(可称为节点530、532、534、536)。运算节点530、532、534、536可为伺服器或其他设置在可拆卸滑槽的运算装置。可拆卸滑槽及其对应的运算节点可热插拔于机箱伺服系统500。运算节点530、532、534、536都包含基板管理控制器540。运算节点530、532、534、536都从板对板连接器542汲取电源。装置模块508也可包含储存装置背板，如硬盘驱动背板550，其安装如硬盘驱动器的储存装置。可以使用其他如固态硬盘(ssd)的储存装置来取代。装置模块508也包含冷却装置，如设置在风扇板552上的风扇。硬盘驱动背板550包含电压感测器554。风扇板552包含电压感测器556。如前所述，所有装置是由电源供应单元模块502中的电源供应单元510、512、514、516进行供电。汇流排560允许基板管理控制器540和在电源分配板504上的机箱管理控制器520进行通讯。在一实施方式中，汇流排560可为智能平台管理汇流排(ipmb)。因此，机箱管理控制器520可通过汇流排560上的智能平台管理界面指令来和热插拔节点，如运算节点530进行通讯。当滑槽插入至机箱伺服系统500中时，机箱管理控制器520可提供基板管理控制器节点号码给节点。各基板管理控制器540监控主板状态，包含电压、电流、温度以及更多用于其节点的信息。各基板管理控制器540通过汇流排560所连接的旁带连接器528提供节点的主板信息给机箱管理控制器520。机箱管理控制器520可接收来自电压感测器554的输入信号以监控硬盘驱动背板550的电压，并且通过风扇板552上的电压感测器556监控风扇板552上的风扇。机箱管理控制器520也通过电源管理汇流排监控电源供应单元510、512、514、516以及来自机箱伺服系统500的其他运作数据。图6a为用于单节点机箱伺服系统中远端感测组件的压降补偿的等效电路600的一实施例中。在此系统中的基板管理控制器可利用感测电压的数字信号，并且转换、滤波以及平均模拟信号去补偿压降。等效电路600包含电源供应单元等效电路602、电源路径等效电路604、代表主板的负载606、代表硬盘驱动背板的负载608以及代表风扇板的负载610。电源路径等效电路604包含连接至负载606、608、610以进行远端感测的基板管理控制器620。电阻622代表电源路径等效电路604的电阻。如后方所述，单极双投模拟开关(spdt)624连接至运算放大器630的一输入。运算放大器630的另一输入连接至电源供应单元的输出电压轨。单极双投模拟开关624的输出可切换于远端负载电压或电源路径等效电路604的本地电压之间。运算放大器630的输出作为反馈信号以允许根据本地电阻或来自远端负载的电阻来调整电源632。图6b为用于如图5的机箱伺服系统500的多节点机箱伺服系统中组件的远端感测的压降补偿等效电路650的一实施例。等效电路650包含电源供应单元等效电路652、电源分配板的电源路径等效电路654、电源分配板等效电路656以及节点的电源路径等效电路658。等效电路650包含代表伺服节点的负载660、662、664、666、代表硬盘驱动背板的负载668以及代表风扇板的负载670。电源分配板等效电路656包含连接至负载660、662、664、666、668、670以进行远端感测的机箱管理控制器680。单极双投模拟开关684的输出连接至运算放大器690的一输入。运算放大器690的另一输入连接至电源供应单元的输出电压轨。单极双投模拟开关684的输出可切换于远端负载电压或电源分配板等效电路656的本地电压之间。运算放大器690的输出作为反馈信号以允许根据本地电阻或来自远端负载的电阻调整电源692。如在等效电路600、650中所见，电源是从电源供应单元提供至负载与代表耗电组件的等效电路，如主板、节点、硬盘驱动背板以及风扇板。如上所述，单节点或多节点系统遭受到电源路径电阻与负载变异可能引入系统电压的不确定性。等效电路600、650包含切换于压降的本地感测与压降的远端感测之间的单极双投模拟开关，以允许对来自电源供应单元的电源输出进行更精确的电压调整。图7a为用于图6a中单节点机箱伺服系统的压降补偿的等效电路600的感测系统700的详细电路图。图7b为用于图6b中多节点机箱伺服系统的压降补偿的等效电路650的感测系统750的详细电路图。图7a至图7b中和图6a至图6b中相同的元件是以相同符号进行标示。如图7a所示，运算放大器630的二输入分别连接于正电源轨702的输出与单极双投模拟开关624的输出704。基板管理控制器620包含压降补偿演算法722、模拟数字转换器(adc)724以及数字模拟转换器(dac)726。基板管理控制器620连接于系统管理汇流排(smbbus)730，其连接至模拟数字转换器732的输出。模拟数字转换器732的输入连接至代表节点，如图6a中的主板的负载606的压降。因此，基板管理控制器620感测各负载的电压并且确认出最大电压负载。基板管理控制器620根据来自最大负载的压降的值确定出偏移值。在本实施例中，基板管理控制器620可执行人工智能系统，如多层认知(multi-layerperceptron，mlp)神经网路、循环神经网路(recurrentneuralnetwork，rnn)或人工神经网路(artificialneuralnetwork，ann)，以输出偏移值或常数的结果来调整补偿值。单极双投模拟开关624具有耦合至数字模拟转换器726的输出的输入734，以及耦合至低电源轨738的输入736。压降补偿演算法722实现了智能虚拟远端感测程序，以补偿因单节点伺服系统中电源路径传输线的电阻与组件负载变异所造成的压降。当未连接至热插拔节点时，单极双投模拟开关624将切换或维持输入736连接至输出704。因此，运算放大器630的反馈输出将允许补偿图6a中从电源供应单元的输出端至电源路径等效电路604的压降。在默认位置之下，基板管理控制器620也可利用模拟数字转换器724去读取来自正电源轨702的电压信号，以自我校正而可进行更精确的检测与补偿。当有任何负载，如图6a中的主板的负载606或硬盘驱动背板的负载608置入且通电而开始消耗功率时，基板管理控制器620可控制单极双投模拟开关624从输出704连接至输入736改切换连接到输入734，以进行智能虚拟远端感测。因此，负载606的压降是经由系统管理汇流排730输入至基板管理控制器620。基板管理控制器620通过数字模拟转换器726输出压降值至单极双投模拟开关624的输入734。基板管理控制器620可利用数字模拟转换器726的输出来通过远端感测实现压降补偿。数字模拟转换器726的输出代表在主板的负载606的压降，且电源供应单元等效电路602现在可以通过单极双投模拟开关624的输出感测远端节点，如主板的负载606的压降。用于多节点伺服系统的等效电路650也以类似的方式运作。如图7b所示，运算放大器690的输入分别连接至正电源轨752的输出以及单极双投模拟开关684的输出754。机箱管理控制器680包含压降补偿演算法762、模拟数字转换器764以及数字模拟转换器766。机箱管理控制器680连接至智能平台管理汇流排(ipmb)770，且智能平台管理汇流排770连接至在感兴趣的节点上的基板管理控制器772。为了便于说明，图7b仅显示出连接到一个基板管理控制器的智能平台管理汇流排770。然而，应理解的是，智能平台管理汇流排770可连接至多节点伺服系统中所有节点的基板管理控制器。基板管理控制器772通过系统管理汇流排774连接至模拟数字转换器776，且模拟数字转换器776连接至代表节点，如图6b中伺服器的负载660。因此，机箱管理控制器680感测每一负载的电压并确认最大电压负载，且通过本实施例中的神经网路确认出偏移值或常数。单极双投模拟开关684具有耦合至数字模拟转换器766的输出的输入784，以及耦合至负电源轨788的输入786。在连接至热插拔节点或硬盘驱动背板时，相应的基板管理控制器772可通过系统管理汇流排界面量测热插拔节点的直流电源电压准位，以读取模拟数字转换器776所输出的电压值。基板管理控制器772可通过智能平台管理汇流排界面回报电压给机箱管理控制器680。机箱管理控制器680可读取所有节点和硬盘驱动背板的电压值，以根据此些节点的各压降的最大压降来计算压降值。补偿演算法限制了补偿，使其不超过电源供应单元的最大输出。参阅图7b，压降补偿演算法762实现了智能虚拟远端感测程序，以补偿因多节点伺服系统中电源路径传输线的电阻与节点负载变异所造成的压降。当未连接至热插拔节点时，单极双投模拟开关684将切换或维持输入786连接至输出754。因此，运算放大器690的反馈输出将允许补偿图6b中从电源供应单元652的输出端至电源分配板656的压降。在默认位置之下，机箱管理控制器680也可利用模拟数字转换器764去得到来自正电源轨752的电压信号，以自我校正而可进行更精确的检测与补偿。当有任何负载，如伺服节点或硬盘驱动背板置入且通电而开始消耗功率时，机箱管理控制器680可控制单极双投模拟开关684从输出754连接至输入786改切换连接到输入784，以进行智能虚拟远端感测。机箱管理控制器680可利用数字模拟转换器766的输出去输出低电压信号，以控制电源供应单元等效电路652的电源输出，来实现通过远端感测的压降补偿。图8a至图8b为由图5中机箱管理控制器520执行的用以在多节点伺服系统中调整供应电压准位的智能程序的一实施例的流程图。智能程序的一实施例包含传统的启动功能、热插拔节点的智能压降补偿以及通过配线路径(例如，用于节点、风扇、硬盘驱动背板或电源分配板)的电阻的系统的健康状态预测。基于计算的电阻所获得的健康状态预测可用于印刷电路板或系统的机构组件。此些组件的状态可显示于网路使用者界面上以突显出不同组建的老化速率。此可允许操作员去预测何时须更换特定组件。智能程序的一实施例也可使用压降信息来教导如下所述的多层认知神经网路。机箱管理控制器520于确认电源供应单元510、512、514、516是否致能待机电源供应电源给机箱管理控制器520与基板管理控制器540(步骤800)后，机箱管理控制器520可通过电源管理汇流排(pmbus)读取各电源供应单元510、512、514、516的状态(步骤802)。接下来，机箱管理控制器520激活单极双投模拟开关(spdt)524连接至机箱管理控制器520，以校正机箱管理控制器520的模拟数字转换器与数字模拟转换器的零直流电压准位(步骤804)。之后，机箱管理控制器520确认是否连接至热插拔节点或硬盘驱动背板(步骤806)。如过未连接时，则程序返回至检查电源供应单元的待机电源(步骤802)。如果连接到热插拔节点时，机箱管理控制器520等待节点的基板管理控制器540上线(步骤808)后，机箱管理控制器520和基板管理控制器540通讯并提供节点号码(步骤810)。之后，机箱管理控制器520确认是否接收到节点的通电信号(步骤812)。如果未收到通电信号时，程序返回确认待机电源是否为可用(步骤802)。如果收到通电信号时，机箱管理控制器520暂停一预定量的时间，如一秒(步骤814)。接下来，机箱管理控制器520确认是否接收到来自电源供应单元510、512、514、516的直流电源正常信号(步骤816)。如果未接收到直流电源正常信号时，机箱管理控制器520将重置电源供应单元510、512、514、516(步骤818)。之后，机箱管理控制器520于载入错误事件(步骤820)后，返回确认待机电源是否为可用(步骤802)。如果接收到来自电源供应单元510、512、514、516的直流电源正常信号，机箱管理控制器520执行风扇板552和电源供应单元510、512、514、516上的状态检测(步骤822)。接下来，机箱管理控制器520于激活单极双投模拟开关524将输入切换至机箱管理控制器520的数字模拟转换器输出后，机箱管理控制器520启动压降补偿演算法以补偿系统的电源路径电阻(步骤824)。之后，机箱管理控制器520接通至风扇板552上的风扇的电源(步骤826)。机箱管理控制器520根据储存的风扇表控制风扇转速以提供节点所需的冷却(步骤828)。机箱管理控制器520接通至热插拔节点的电源(步骤830)。机箱管理控制器520接通至硬盘驱动背板550的电源(步骤832)。机箱管理控制器520确认是否接收到关于风扇的警示(步骤834)。如果接收到关于风扇的警示，机箱管理控制器520载入风扇警示事件(步骤836)。之后，程序返回确认启动电源是否为可用的(步骤802)。如果未接收到关于风扇的警示，机箱管理控制器520确认是否接收到关于电源供应单元的警示(步骤838)。如果接收到关于电源供应单元的警示，机箱管理控制器520载入电源供应单元警示事件(步骤840)。之后，程序返回确认启动电源是否为可用的(步骤802)。如果未接收到关于电源供应单元的警示，机箱管理控制器520确认电源供应单元是否接收到任何交流电源损耗(步骤844)。如果检测到交流电源损耗，机箱管理控制器520将关闭至风扇板552的电源(步骤846)。之后，机箱管理控制器520可载入交流电源损耗事件(步骤848)。如果未检测到交流电源损耗，机箱管理控制器520将返回并确认是否连接到热插拔节点(步骤806)。机箱管理控制器520可周期性地确认节点连接以确保在负载变动时可执行电压补偿。图9显示出图5中多节点机箱伺服系统500的2u/4n机箱伺服系统的等效电路900。电阻902代表电源路径至节点的电阻。负载开关910连接至代表图5中风扇板552的负载930。负载开关912连接至代表图5中硬盘驱动背板550的负载932。四个负载开关914、916、918、920分别连接至代表图5中节点530、532、534、536的负载934、936、938、940。负载开关910、912、914、916、918、920为可在伺服系统通电后用以控制电源供应轨的导通/截止时序的电子继电器。在本实施例中，负载开关910、912、914、916、918、920是位在图5中电源分配板504上。机箱管理控制器520控制至负载开关910、912、914、916、918、920的切换信号以启动不同的节点。如果省略了负载开关，机箱伺服系统500的节点的启动将引起突波电流，且因无提供通过改变电压准位的过电流保护突波电流可能会损坏系统组件。因此，在本实施例中，图5中机箱管理控制器520可控制并致能各负载开关910、912、914、916、918、920的时序，以避免突波电流且降低压降。当图5中机箱伺服系统500的组件是个别通电时，机箱管理控制器520可接收来自不同远端位置，如风扇板552、硬盘驱动背板550与节点530、532、534、536的压降。机箱管理控制器520可读取来自电源供应单元502的电流值。因此，机箱管理控制器520可通过读取到的压降和电流值确认路径至图5中风扇板552、硬盘驱动背板550与节点530、532、534、536的电阻。此些计算到的电阻可以图9中的电阻950、952、954、958、960来表示。如下所述，电阻可输入至由机箱管理控制器520所运行的多层认知神经网路中以输出补偿值kcompensation_biase至压降补偿演算法。补偿值kcompensation_biase可用以补偿老化对于机械组件，如电源连接器、导线或airmax连接器的影响。老化可能会增加组件的电阻，使得压降随着时间变大。当置入并启动热插拔节点时，机箱管理控制器520可提供预增强电压以避免因突波电流所造成的压降。图10显示出于置入热插拔节点时的一系列的电压准位。电压图1000显示出了当置入热插拔节点时由突波电流所导致的压降。电压图1010显示出了预增强信号，其包含由图5中机箱管理控制器520在一定时间间隔内调节电压供应准位的增加量。电压图1020显示出了在施加预增强信号1010后产生的压降。如电压图1020所示，在预增强信号补偿了启动期间的压降后，系统电源将具有较小的电源涟波与噪声。在电压图1020中，此较小的电源涟波的峰对峰值δv<100mv。图11显示出了由图5中机箱伺服系统500的机箱管理控制器520控制并施加的所得预增强电压以避免突波电流的压降的电压时序图。如图11所示，接通不同的致能信号可激活不同的组件。图一致能信号1100启动风扇板552后，第二致能信号1102接通并启动硬盘驱动背板550。之后，节点530、532、534、536依序由致能信号1104、1106、1108、1110启动。在致能信号的序列的期间中，机箱管理控制器520调整给伺服系统的电压，如迹线1120所示，以补偿突波电流。因此，当致能信号1100接通给风扇板552时，预增强准位1120可被致能以补偿所得的压降。当致能信号1102接通给硬盘驱动背板550时，预增强准位1122可被致能以补偿所得的压降。当各致能信号1104、1106、1108、1110被接通时，供应电源信号可被提升至附加的预增强准位1124、1126、1128、1130。如第11所示，预增强准位1122、1124、1126、1128、1130根据学习到的必要准位而不同，以补偿因组件出现于线上所产生的突波电流。图12a至图12b为决定用于调整图5中机箱伺服系统500的启动电源的参数的流程图。首先，单极双投模拟开关524连接到映射如节点或风扇板的远端组件的压降的输入(步骤1200)。机箱管理控制器520根据输入电流与感测电压计算电源分配板的路径电阻(步骤1202)。之后，机箱管理控制器520根据输入电流与感测电压计算至硬盘驱动背板550的路径电阻(步骤1204)。接下来，机箱管理控制器520根据输入电流与感测电压计算至风扇板552的路径电阻(步骤1206)。之后，机箱管理控制器520根据输入电流与相应的感测电流计算各节点的路径电阻(步骤1208)。接下来，机箱管理控制器520判断伺服系统是否已初次启动(步骤1210)。如果伺服系统启动了，机箱管理控制器520将如图11中给风扇板552、硬盘驱动背板550以及节点530、532、534、536的一系列的致能信号初始化(步骤1212)。之后，机箱管理控制器520以预增强电压准位的形式提供电压补偿给各致能信号(步骤1214)。如果伺服系统未启动，机箱管理控制器520读取热插拔节点的延迟时间并提供致能信号给节点(步骤1216)。因此，对于具热插拔节点安装于机箱伺服系统中的初次启动，机箱管理控制器520将根据常规的启动程序中的时序去致能节点的负载开关。因此，机箱管理控制器520将根据激活负载开关的时序以及来自电源供应单元的输出电压的负载开关的预增强电压设定去避免突波电流与压降效应。当热插拔节点中的一者已于机箱伺服系统中启动且使用者想要置入另一个节点至机箱伺服系统时，机箱管理控制器520将延迟负载开关的启用以避免突波电流或压降，并通过控制给电源供应单元的反馈信号来提升电压准位(vpre-emphasis)。接下来，机箱管理控制器520提供电压补偿给致能信号(步骤1218)。之后，机箱管理控制器520从节点530、532、534、536上的基板管理控制器、硬件驱动背板550以及风扇板552读取远端感测电压(步骤1220)。步骤1200中所得的远端感测电压信息以及步骤1202、1204、1206、1208中所得的电阻被输入至神经网路中以确定出补偿基值(步骤1222)。之后，计算出的补偿基值与远端测电压信息用以确定出压降补偿(步骤1224)。压降补偿被决定成最大的远端电压与补偿基值，以不超过电源供应单元的最大电源输出。压降补偿是由机箱管理控制器520所运行的神经网路实时执行。机箱管理控制器520也判断总电源消耗是否小于电源供应单元的全电源(步骤1226)。如果总电源消耗小于全电源，则结束程序。如果总电源消耗大于全电源，则程序返回至确定远端感测电压(步骤1220)因此，当伺服系统在运行且系统负载是随机时，机箱管理控制器520将通过和风扇板552或硬件驱动背板550上的电压感测器的串列通讯来取得压降信息。实时的压降信息会输入至神经网路中。机箱管理控制器或基板管理控制器可使用压降的参数与电源路径的电阻作为多层认知神经网路的输入。基于多层认知神经网路的结果，可取得包含连接器的连接与印刷电路板的绕线的电源路径的健康状态预测以及预增强电压准位，以防止突波电流。多层认知神经网路1300的一实施例如图13所示。多层认知神经网路1300是一种前馈人工神经网路。多层认知神经网路1300包含至少三层节点。图一组节点1310构成一输入层(其中第一组节点1310可称为输入层节点1310)，第二组节点1320构成一隐藏层(其中第二组节点1320可称为隐藏层节点1320)，且第三组节点1330构成一输出层(其中第三组节点1330可称为输出层节点1330)。如第13所示，输入层节点1310的输入值1340构成如图5中由机箱管理控制器520所计算得到的节点530、532、534、536的电阻值以及由各节点的各基板管理控制器所回报的压降信息。各输入层节点1310与各隐藏层节点1320为使用诸如s函数(sigmoid)或softmax函数的非线性激励函数的神经元。在本实施例中，输出层节点1330根据相应于不同输入所生的权重来输出补偿值kcompensation_biase。图14显示出隐藏层节点1400的一实施例。隐藏层节点1400具有输出自图13中的输入层节点1310的一系列输入1410。如图13所示，所有输入层节点1310的输出会输入至每一个隐藏层节点1320。隐藏层节点1400可根据和输入值的重要度成比例的权重向量产生输出。在本实施例中，隐藏层节点1400是一种产生非线性激励函数1420的加总函数。图13中的多层认知神经网路1300可根据反向传递演算法训练权重向量。预测健康演算法以基于训练数据组的监控学习为基础。训练数据集包含给多层认知神经网路1300去学诸如给各隐藏层节点(如图14中所示的隐藏层节点1400)的权重向量w1j、wij、wnij的解决方案，其可称为标签。从训练数据集学习的这种演算法机制类似于监督学习过程的导师。通过正确的答案，演算法可循环的对训练数据进行预测，并且交由导师改正。当演算法达到可接受的效能水准时，则停止学习。图15显示了用以训练多层认知神经网路1300去计算补偿值kcompensation_biase的反向传递程序的流程图。通过随机数值来初始化给隐藏层节点1320的权重向量(步骤1500)。循环计数器的值设置为零(步骤1502)。程序判断循环次数是否小于代表完整通过训练数据集(纪元(epoch))的循环次数(步骤1504)。如果循环次数大于纪元的循环次数，程序可接下来判断错误参数是否小于可接受的预期错误值(步骤1506)。当错误参数小于预期错误值时，结束程序。而当错误参数大于预期错误值，则程序返回至以随机数值初始化权重(步骤1500)。如果循环次数小于纪元的循环次数，程序可于初始化错误参数(步骤1508)后，设定样式(patterns)的循环次数为零(步骤1510)。接下来，程序判断样式的循环次数是否小于训练数据集的批次(步骤1512)。之后，程序根据从训练数据集的输入值所输出的各隐藏层节点的输出函数确定离线训练的输出值(步骤1514)。在本实施例中，输出值可以后式表示：output_t＝fo(neteach_hidden_layer_output_t)。其中，neteach_hidden_layer_output_t＝∑wj_taj_t，aj_t＝fhidden(∑wij_txi_t)，fo()与为fhidden()为非线性激励函数，且xi_t为测试样式的输入。接下来，程序于计算错误值(步骤1516)后，程序可根据反向传递演算法更新权重向量以最小化错误值(步骤1518)。之后，程序将样式的循环次数增加一(步骤1520)，并且返回至判断样式的循环次数是否达到最大值(步骤1512)。如果样式的循环次数达到最大值，程序将循环次数增加一(步骤1522)，并且返回确认循环次数是否达到最大值(步骤1504)。图16显示出关于用以训练图13中多层认知神经网路1300的训练数据集的一实施例的系列图。图16包含绘制了电阻对铜面积的关系图1600。图16包含绘制了电阻对不同走线绕线长度的重量的关系图1610。图16包含绘制了不同电源供应单元的输出电压对温度的关系图1620。图16包含绘制了由消耗不同功率的不同负载(例如，节点、硬盘驱动背板以及风扇板)所产生的压降对功率的关系图1630。关系图1600、1610、1620、1630中的数据点皆是系统所测量的大数据集中导出的数据。由于数据集非常广泛，可使用群组分析、数据探勘(datamining)与预测分析来预测系统的健康状态以及用于压降的适当补偿。结果可从标准梯度下降法中导出以导出用于多层认知神经网路1300的反向传递学习演算法。图17显示了图13中多层认知神经网路1300于确认补偿值kcompensation_biase所用的程序的流程图。首先，多层认知神经网路1300于初始化给隐藏层节点1320的训练权重(步骤1700)后，多层认知神经网路1300对诸如感测压降与节点、硬盘驱动背板与风扇板的路径电阻等的所有输入进行取样(步骤1702)。接下来，多层认知神经网路1300根据各隐藏层节点的输出函数计算出补偿值kcompensation_biase(步骤1704)。之后，多层认知神经网路1300输出用于补偿值kcompensation_biase的函数的结果(步骤1706)。图8a、图8b、图12a与图12b中的流程图为用于图5中机箱管理控制器520启动系统组件的机器可读指令的代表性实施例。在本实施例中，机器可读指令包含由：(a)处理器；(b)控制器；及/或(c)一或多个其他合适的处理装置所执行的演算法。演算法可实施于储存在诸如快闪记忆体、光碟片(cd-rom)、软性磁碟、硬盘、数字光碟片(dvd)或其他记忆装置的有形媒体中的软件。然而，本
技术领域：
中具有通常知识者可易理解整个及/或部分的演算法可替代地由处理器之外的其他装置及/或以众所周知的方式实现的韧体或专属硬件执行(例如，由特殊应用集成电路(asic)、可程式逻辑装置(pld)、现场可程式逻辑装置(fpld)、现场可程式闸阵列(fpga)、离散逻辑等实现)。举例而言，界面的任何或所有组件可由软件、硬件及/或韧体来实现。此外，虽然参考图8与图12所示的流程图描述了示例性的演算法，然而本
技术领域：
中具有通常知识者易理解可替代地使用许多其他方法来实现示例性的机器可读指令。例如，可改变方块的执行顺序及/或可改变、消除或组合某一些方块。本发明中所用的技术用语，如“组件”、“模块”、“系统”等通常是电脑相关实体、硬件(例如，电路)、硬件与软件的组合、软件或与具有一或多个特定功能的操作机器相关的实体。举例而言，组件可为但不限于处理器(例如，数字信号处理器)所执行的程序、处理器、物件、可执行程序、执行线程、程式及/或电脑。作为说明，在控制器上执行的应用程式和控制器都可以是组件。一或多个组件可驻留在程序及/或执行线程之中，且组件可被本地化在电脑上及/或分布在两个或多个电脑之间。此外，装置可以特定设计硬件、通过执行硬件上的软件以使硬件能够执行特定功能的特定化的通用硬件、储存在电脑可读媒体上的软件或其组合的形式出现。本发明中所用的用语仅以描述特定实施例为目的，而并非用以限制本发明。如本发明中所用的单数形式“一”以及“该”也可能包含复数形式，除非上下文中另有明确指出。此外，在实施方式及/或申请专利范围中所用的“包含”、“具有”、“附于”或其变化用语是以类似于用语“包括”的方式包含于其中。除非另有定义，本发明所用的全部用语(包含技术及科学用语)具有与本
技术领域：
中具有通常知识者通常理解的相同涵义。此外，例如在通常使用的字典中定义的用语，应解读成具有与相关技术的上下文中一致的意思，除非在本发明中特别定义，否则不应以理想化或过度正式的方式解读。虽然本发明的技术内容已经以各种实施例公开如上，然而其仅作为示例而非用以限制本发明。尽管本发明已经以一或多个实施方式进行显示与描述，但本
技术领域：
中具有通常知识者在参酌本发明并理解本发明说明书与附图后可想到或知道如何等效替换与修改。此外，虽然本发明的特定特征可能仅针对一些实施例中的一个而被公开，但这样的特征对于任何给定的或特定的应用可能是所期望并有利的，而可与其他实施例的一或多个其他特征组合。因此，本发明范畴不应受任何上述实施例的限制。相反的，本发明的范畴应根据后附的申请专利范围或等效物来定义。[符号说明]10电压补偿系统12电源供应单元14节点16电源路径20电压调节器22运算放大器24电压输入26电压输出28负载30内部电阻图32方块34电源分配板方块36中间板方块38a-38d节点方块40硬盘驱动背板方块42风扇板方块44、46、48方块50机箱伺服系统52电源供应单元54电源分配板56中间板58a-58d节点60硬盘驱动背板62电源输出64旁带信号输出66接地故障连接器68机箱管理控器70电源连接器72旁带连接器74板对板连接器76基板管理控制器78平台路径控制器80中央处理器82感测点84感测点100远端感测电路102电源供应单元104、108电源路径106电源分配板或中间板110、112节点114、116节点120硬盘驱动背板122风扇板130运算放大器132电压供应134感测点500机箱伺服系统504电源分配板502电源供应单元模块506中间板508装置模块510、512电源供应单元514、516电源供应单元518gf连接器520机箱管理控制器522电源感测点524单极双投模拟开关526电源连接器528旁带连接器530、532运算节点534、536运算节点(节点)540基板管理控制器542板对板连接器550硬盘驱动背板552风扇板554、556电压感测器560汇流排600等效电路602电源供应单元等效电路606负载604电源路径等效电路608、610负载620基板管理控制器622电阻624单极双投模拟开关630运算放大器632电源650等效电路660、662负载652电源供应单元等效电路664、666负载654电源路径等效电路668、670负载656电源分配板等效电路680机箱管理控制器658电源路径等效电路690运算放大器684单极双投模拟开关692电源700、750感测系统702正电源轨704输出722压降补偿演算法724模拟数字转换器726数字模拟转换器730系统管理汇流排732模拟数字转换器734、736输入738负电源轨752正电源轨754输出762压降补偿演算法764模拟数字转换器766数字模拟转换器770智能平台管理汇流排772基板管理控制器774系统管理汇流排776模拟数字转换器784、786输入788负电源轨800～848步骤900等效电路902电阻910、912负载开关914、916负载开关918、920负载开关930、932负载934、936负载938、940负载950、952电阻954、958电阻960电阻1000、1010电压图1020电压图1100、1102致能信号1104、1106致能信号1108、1110致能信号1120迹线1120、1122预增强准位1124、1126预增强准位1128、1130预增强准位1200～1226步骤1340输入值1300多层认知神经网路1400隐藏层节点1410输入1420非线性激励函数1500～1522步骤1600、1610关系图1620、1630关系图1700～1706步骤rpath电阻rpath_pdb电阻rpath_node电阻rs+、rs-脚位1310第一组节点(输入层节点)1320第二组节点(隐藏层节点)1330第三组节点(输出层节点)kcompensation_biase补偿值w1j、wij、wnij权重向量当前第1页12