本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是涉及一種GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，大量的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、計(jì)算效率、計(jì)算可靠性要求不斷的增加。而且數(shù)據(jù)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了TB甚至PB量級(jí)，沒(méi)有萬(wàn)億次以上的計(jì)算能力是無(wú)法解決的。與此同時(shí)，我們?cè)谌粘?yīng)用中面臨的圖形與數(shù)據(jù)計(jì)算也是越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)計(jì)算速度提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而GPU（圖形處理器）以其高性能成為當(dāng)前高性能集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要構(gòu)成部件，GPU在處理能力和存儲(chǔ)器帶寬上相對(duì)CPU有明顯的優(yōu)勢(shì)，在成本上也不需要付出太大的代價(jià)，另外由于其高可靠性、計(jì)算能力強(qiáng)、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)勢(shì)，從而為這些問(wèn)題提供了新的解決方案。但是大規(guī)模的GPU集群同樣存在著一個(gè)功耗問(wèn)題，GPU集群由多個(gè)GPU構(gòu)成，每個(gè)GPU的任務(wù)不同，功耗也是不同的，對(duì)GPU的功耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以了解不同應(yīng)用程序的對(duì)于GPU功耗的消耗，從而可以針對(duì)性的優(yōu)化GPU，進(jìn)而可以減小GPU的功耗，但是目前對(duì)于GPU集群的GPU功耗監(jiān)測(cè)還沒(méi)有行之有效的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能監(jiān)測(cè)GPU集群中的各個(gè)GPU的功耗的GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供的一種GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括主監(jiān)控終端、從監(jiān)控終端、Zigbee協(xié)調(diào)器，及多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，由多個(gè)GPU構(gòu)成的GPU集群；

所述傳感節(jié)點(diǎn)包括節(jié)點(diǎn)控制器、霍爾電流傳感器、Zigbee通信模塊，其中的霍爾電流傳感器接到節(jié)點(diǎn)控制器的電流采集端口，Zigbee通信模塊通過(guò)通信線(xiàn)與節(jié)點(diǎn)控制器互聯(lián)；

所述Zigbee協(xié)調(diào)器通過(guò)通信線(xiàn)與主監(jiān)控終端互聯(lián)，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)中的Zigbee通信模塊以Zigbee通信方式與Zigbee協(xié)調(diào)器互聯(lián)；

各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)中的節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)通信線(xiàn)與從監(jiān)控終端互聯(lián)，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)中的霍爾電流傳感器分別套置在各個(gè)GPU的供電線(xiàn)路上。

本實(shí)用新型提供的GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，利用傳感節(jié)點(diǎn)中的霍爾電流傳感器測(cè)量GPU的供電電流，并通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能利用從監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)本地高密度數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，能準(zhǔn)確測(cè)量GPU集群中的各個(gè)GPU的功耗，從而可以為GPU集群的功耗優(yōu)化提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型，凡是采用本實(shí)用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型中的頓號(hào)均表示和的關(guān)系。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括主監(jiān)控終端U1、從監(jiān)控終端（圖中未示）、Zigbee協(xié)調(diào)器U2，及多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)U3，由多個(gè)GPU（圖形處理器）U4構(gòu)成的GPU集群；

所述傳感節(jié)點(diǎn)U3包括節(jié)點(diǎn)控制器、霍爾電流傳感器、Zigbee通信模塊，其中的霍爾電流傳感器接到節(jié)點(diǎn)控制器的電流采集端口，Zigbee通信模塊通過(guò)通信線(xiàn)與節(jié)點(diǎn)控制器互聯(lián)；

所述Zigbee協(xié)調(diào)器U2通過(guò)通信線(xiàn)與主監(jiān)控終端U1互聯(lián)，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)U3中的Zigbee通信模塊以Zigbee通信方式與Zigbee協(xié)調(diào)器U2互聯(lián)；

各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)U3中的節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)通信線(xiàn)與從監(jiān)控終端互聯(lián)，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)U3中的霍爾電流傳感器分別套置在各個(gè)GPU的供電線(xiàn)路上。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，Zigbee協(xié)調(diào)器采用了型號(hào)為CC2530的芯片來(lái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組建、數(shù)據(jù)包和指令的轉(zhuǎn)發(fā)；傳感節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集GPU功耗數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包后經(jīng)過(guò)Zigbee協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)到主監(jiān)控終端，由主監(jiān)控終端進(jìn)行存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示，傳感節(jié)點(diǎn)還可以將采集的數(shù)據(jù)傳送到從監(jiān)控終端，由從監(jiān)控終端進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示；傳感節(jié)點(diǎn)中的節(jié)點(diǎn)控制器采用的是型號(hào)為MSP430的微處理芯片，MSP430微處理芯片內(nèi)含12個(gè)12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非常適合傳感節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用；傳感節(jié)點(diǎn)中的Zigbee通信模塊采用的是型號(hào)為CC2530的芯片，CC2530芯片結(jié)合了RF收發(fā)器及增強(qiáng)型8051 CPU，CC2530芯片具有不同的運(yùn)行模式，特別適合超低功耗要求的系統(tǒng)，并且運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，進(jìn)一步確保了低能源消耗；傳感節(jié)點(diǎn)中的霍爾電流傳感器的型號(hào)為WHB-LSP5S2H，霍爾電流傳感器主要測(cè)量GPU供電線(xiàn)路的電流，并將測(cè)得的電流值傳送給節(jié)點(diǎn)控制器，由節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

傳感節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集GPU功耗數(shù)據(jù)的原理如下：

根據(jù)電路的基本原理，功耗=電壓×電流，由于GPU的供電電壓為固定的12V，所以只需要利用霍爾電流傳感器測(cè)量GPU的供電電流，即可算出GPU的功耗。

本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的GPU集群功耗監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于，具體步驟如下：

為傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)定兩種工作模式，其中的一種工作模式為無(wú)線(xiàn)模式，另一種工作模式為無(wú)線(xiàn)模式；

主監(jiān)控終端通過(guò)BGC數(shù)據(jù)包向Zigbee協(xié)調(diào)器下發(fā)控制指令，BGC數(shù)據(jù)包由wx、dm、ed組成，BGC數(shù)據(jù)包中的wx為工作模式指令，wx的值有兩種，wx的兩種值分別代表無(wú)線(xiàn)模式、有線(xiàn)模式，BGC數(shù)據(jù)包中的dm為傳感節(jié)點(diǎn)采集GPU供電電流的采樣間隔時(shí)間，ed為指令結(jié)束標(biāo)識(shí)；

傳感節(jié)點(diǎn)工作在無(wú)線(xiàn)模式時(shí)通過(guò)BGA數(shù)據(jù)包向Zigbee協(xié)調(diào)器上傳采集數(shù)據(jù)，BGA數(shù)據(jù)包為無(wú)線(xiàn)通信數(shù)據(jù)包，BGA數(shù)據(jù)包由st、dev、val組成，BGA數(shù)據(jù)包中的st為BGA數(shù)據(jù)包的起始標(biāo)識(shí)，BGA數(shù)據(jù)包中的dev為傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，BGA數(shù)據(jù)包中的val為霍爾電流傳感器所測(cè)得的GPU供電電流數(shù)字量；

Zigbee協(xié)調(diào)器通過(guò)BGP數(shù)據(jù)包向主監(jiān)控終端上傳采集數(shù)據(jù)，傳感節(jié)點(diǎn)工作在有線(xiàn)模式時(shí)通過(guò)BGP數(shù)據(jù)包向從監(jiān)控終端上傳采集數(shù)據(jù)，BGP數(shù)據(jù)包為串行通信數(shù)據(jù)包，BGP數(shù)據(jù)包由st、dev、val組成，BGP數(shù)據(jù)包中的st為BGP數(shù)據(jù)包的起始標(biāo)識(shí)，BGP數(shù)據(jù)包中的dev為傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，BGP數(shù)據(jù)包中的val為霍爾電流傳感器所測(cè)得的GPU供電電流數(shù)字量；

Zigbee協(xié)調(diào)器與傳感節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功后，如果Zigbee協(xié)調(diào)器收到主監(jiān)控終端發(fā)來(lái)的BGC數(shù)據(jù)包，則將BGC數(shù)據(jù)包發(fā)送給傳感節(jié)點(diǎn)；

傳感節(jié)點(diǎn)收到Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的BGC數(shù)據(jù)包后，對(duì)BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值進(jìn)行判別；如果傳感節(jié)點(diǎn)工作在有線(xiàn)模式，并且BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值代表的是無(wú)線(xiàn)模式，則將傳感節(jié)點(diǎn)的工作模式切換為無(wú)線(xiàn)模式；如果傳感節(jié)點(diǎn)工作在無(wú)線(xiàn)模式，并且BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值代表的是有線(xiàn)模式，則將傳感節(jié)點(diǎn)的工作模式切換為有線(xiàn)模式；

傳感節(jié)點(diǎn)收到Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的BGC數(shù)據(jù)包后，將采集GPU供電電流的采樣間隔時(shí)間設(shè)定為BGC數(shù)據(jù)包中的dm的值；

傳感節(jié)點(diǎn)與Zigbee協(xié)調(diào)器組網(wǎng)成功后，根據(jù)設(shè)定的采樣間隔時(shí)間，通過(guò)節(jié)點(diǎn)中的霍爾電流傳感器對(duì)GPU供電電流進(jìn)行采集，并對(duì)采集到GPU供電電流模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

傳感節(jié)點(diǎn)工作在無(wú)線(xiàn)模式時(shí)，將模數(shù)轉(zhuǎn)換所得的GPU供電電流數(shù)字量與傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)封裝成一個(gè)BGA數(shù)據(jù)包，然后再將封裝好的BGA數(shù)據(jù)包發(fā)送給Zigbee協(xié)調(diào)器；

Zigbee協(xié)調(diào)器對(duì)接收到的通信數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測(cè)，如果接收到的通信數(shù)據(jù)包是傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的BGA數(shù)據(jù)包，則先從BGA數(shù)據(jù)包中提取dev及val，再將所提取的dev、val重新封裝為BGP數(shù)據(jù)包，并將封裝好的BGP數(shù)據(jù)包發(fā)送給主監(jiān)控終端；

主監(jiān)控終端收到BGP數(shù)據(jù)包后，先從BGP數(shù)據(jù)包中提取dev及val，再將所提取的val中的小于0的異常值剔除后存儲(chǔ)為M_cur，然后再將BGP數(shù)據(jù)包的接收時(shí)間、M_cur及所提取的dev封裝為一個(gè)BGS數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在本地，BGS數(shù)據(jù)包的內(nèi)容也可以根據(jù)需要輸出至數(shù)值顯示界面或描繪到圖形界面；

傳感節(jié)點(diǎn)工作在有線(xiàn)模式時(shí)，將模數(shù)轉(zhuǎn)換所得的GPU供電電流數(shù)字量與傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)封裝為BGP數(shù)據(jù)包，并將封裝好的BGP數(shù)據(jù)包發(fā)送給從監(jiān)控終端；

從監(jiān)控終端收到BGP數(shù)據(jù)包后，先從BGP數(shù)據(jù)包中提取dev及val，再將所提取的val中的小于0的異常值剔除后存儲(chǔ)為S_cur，然后再將BGP數(shù)據(jù)包的接收時(shí)間、S_cur及所提取的dev封裝為一個(gè)BGS數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在本地，BGS數(shù)據(jù)包的內(nèi)容也可以根據(jù)需要輸出至數(shù)值顯示界面或描繪到圖形界面。