本實用新型涉及計算機(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)對計算機(jī)的計算速度、計算效率、計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，沒有萬億次以上的計算能力是無法解決的。與此同時，我們在日常應(yīng)用中面臨的圖形與數(shù)據(jù)計算也是越來越復(fù)雜，對計算速度提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而GPU（圖形處理器）以其高性能成為當(dāng)前高性能集群計算機(jī)系統(tǒng)主要構(gòu)成部件，GPU在處理能力和存儲器帶寬上相對CPU有明顯的優(yōu)勢，在成本上也不需要付出太大的代價，另外由于其高可靠性、計算能力強、高性價比等優(yōu)勢，從而為這些問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功耗問題，GPU集群由多個GPU構(gòu)成，每個GPU的任務(wù)不同，功耗也是不同的，對GPU的功耗進(jìn)行監(jiān)測，可以了解不同應(yīng)用程序的對于GPU功耗的消耗，從而可以針對性的優(yōu)化GPU，進(jìn)而可以減小GPU的功耗，但是目前對于GPU集群的GPU功耗監(jiān)測還沒有行之有效的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能監(jiān)測GPU集群中的各個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)問題，本實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，及多個傳感節(jié)點，由多個GPU構(gòu)成的GPU集群；

所述傳感節(jié)點包括節(jié)點控制器、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)點控制器的電流采集端口，Zigbee通信模塊通過通信線與節(jié)點控制器互聯(lián)；

所述Zigbee協(xié)調(diào)器通過通信線與主監(jiān)控終端互聯(lián)，各個傳感節(jié)點中的Zigbee通信模塊以Zigbee通信方式與Zigbee協(xié)調(diào)器互聯(lián)；

各個傳感節(jié)點中的節(jié)點控制器通過通信線與從監(jiān)控終端互聯(lián)，各個傳感節(jié)點中的霍爾電流傳感器分別套置在各個GPU的供電線路上。

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

附圖說明

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

具體實施方式

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

如圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種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，及多個傳感節(jié)點U3，由多個GPU（圖形處理器）U4構(gòu)成的GPU集群；

所述傳感節(jié)點U3包括節(jié)點控制器、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)點控制器的電流采集端口，Zigbee通信模塊通過通信線與節(jié)點控制器互聯(lián)；

所述Zigbee協(xié)調(diào)器U2通過通信線與主監(jiān)控終端U1互聯(lián)，各個傳感節(jié)點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)；

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

本實用新型實施例中，Zigbee協(xié)調(diào)器采用了型號為CC2530的芯片來負(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)行存儲并實時顯示，傳感節(jié)點還可以將采集的數(shù)據(jù)傳送到從監(jiān)控終端，由從監(jiān)控終端進(jìn)行存儲、顯示；傳感節(jié)點中的節(jié)點控制器采用的是型號為MSP430的微處理芯片，MSP430微處理芯片內(nèi)含12個12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非常適合傳感節(jié)點的應(yīng)用；傳感節(jié)點中的Zigbee通信模塊采用的是型號為CC2530的芯片，CC2530芯片結(jié)合了RF收發(fā)器及增強型8051 CPU，CC2530芯片具有不同的運行模式，特別適合超低功耗要求的系統(tǒng)，并且運行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短，進(jìn)一步確保了低能源消耗；傳感節(jié)點中的霍爾電流傳感器的型號為WHB-LSP5S2H，霍爾電流傳感器主要測量GPU供電線路的電流，并將測得的電流值傳送給節(jié)點控制器，由節(jié)點控制器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

傳感節(jié)點負(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量GPU的供電電流，即可算出GPU的功耗。

本實用新型實施例所提供的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)點設(shè)定兩種工作模式，其中的一種工作模式為無線模式，另一種工作模式為無線模式；

主監(jiān)控終端通過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線模式、有線模式，BGC數(shù)據(jù)包中的dm為傳感節(jié)點采集GPU供電電流的采樣間隔時間，ed為指令結(jié)束標(biāo)識；

傳感節(jié)點工作在無線模式時通過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)包為無線通信數(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，BGA數(shù)據(jù)包中的dev為傳感節(jié)點的節(jié)點編號，BGA數(shù)據(jù)包中的val為霍爾電流傳感器所測得的GPU供電電流數(shù)字量；

Zigbee協(xié)調(diào)器通過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)點工作在有線模式時通過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，BGP數(shù)據(jù)包中的dev為傳感節(jié)點的節(jié)點編號，BGP數(shù)據(jù)包中的val為霍爾電流傳感器所測得的GPU供電電流數(shù)字量；

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

傳感節(jié)點收到Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)來的BGC數(shù)據(jù)包后，對BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值進(jìn)行判別；如果傳感節(jié)點工作在有線模式，并且BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值代表的是無線模式，則將傳感節(jié)點的工作模式切換為無線模式；如果傳感節(jié)點工作在無線模式，并且BGC數(shù)據(jù)包中的wx的值代表的是有線模式，則將傳感節(jié)點的工作模式切換為有線模式；

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

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

傳感節(jié)點工作在無線模式時，將模數(shù)轉(zhuǎn)換所得的GPU供電電流數(shù)字量與傳感節(jié)點的節(jié)點編號封裝成一個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)器對接收到的通信數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測，如果接收到的通信數(shù)據(jù)包是傳感節(jié)點發(fā)送來的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為M_cur，然后再將BGP數(shù)據(jù)包的接收時間、M_cur及所提取的dev封裝為一個BGS數(shù)據(jù)包存儲在本地，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)點工作在有線模式時，將模數(shù)轉(zhuǎn)換所得的GPU供電電流數(shù)字量與傳感節(jié)點的節(jié)點編號封裝為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為S_cur，然后再將BGP數(shù)據(jù)包的接收時間、S_cur及所提取的dev封裝為一個BGS數(shù)據(jù)包存儲在本地，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。