经济高效的、能量有效的电源供应器所面临的挑战

不断上升的电源和冷却成本使能效成为数据中心经理关注的一个战略焦点。虽然数据中心经理可以灵活地选择多种不同的系统部件在性能和能效之间实现最有利的均衡，但电源供应器选项却是有限的。工业界标准的实践是以一种电源供应器设计，涵盖一个指定服务器的所有配置和负载。多年来，经济高效性是电源供应器设计考虑的主要因素，而能效则为次要的关注焦点。

在长期致力于优化数据中心能效的过程中，Dell确认电源供应器以及风扇、处理器和内存为通常损耗一台服务器中大多数能量的部件。2006年夏天进行的一项Dell电源使用研究表明，一台典型的数据中心服务器中，20%的能量损耗来自于低效的电源供应器。很明显，提高电源供应器效率为降低数据中心服务器的电费成本提供了良机。

Dell已经将减少电源供应器中的能量损耗和提高能效列为高优先项目。Dell正在与腾讯科技(Artesyn Technologies)、台达电子(Delta Electronics)和Astec Power等重要的电源生产商合作，帮助改进电源设计和发展电源技术。

了解电源供应器规范

系统工程师确定一台企业级服务的电源供应器需求时，采用的方法与土木工程师设计一条隧道是类似的。即使大部分通过这条隧道的交通工具可能是汽车，但隧道还是必须能够支撑重型卡车。同样，工业界根据最大系统配置和负载需求，为每台服务器提供一个电源供应器。

理论上，系统工程师可以为每种服务器配置提供一个不同的电源供应器，但设计采用多种电源供应器规范会受到成本限制。事实上，生产商通常购买大量的单一电源供应器以降低成本，并将节约下来的成本回馈给客户。

至于电源供应器设计，均衡成本、性能和效率是一项长期挑战。Dell一直在权衡提高能效的需求和不断上升的成本。除了成本和能效因素之外，Dell承诺提供最灵活的、可行的服务器配置。

根据当前的电源供应器设计指导方针，系统工程师的目标是规定一个最大的电源供应器输出级别，它可以满足各种的配置选项和大负载需求。例如，一台DellTM PowerEdgeTM 2950服务器可以配置如下：处理器、内存和硬盘驱动器电源需求可以高达480瓦。（其它配置选项，如I/O适配器、内置存储控制器和磁带备份，会进一步增加负载需求。）虽然这一实例中最小服务器部件配置仅需60瓦，最大服务器配置则需540瓦，今天工业界的做法是为这两种配置提供一个电源供应器。

比较电源供应器输出级别

即使我们考虑不同的部件供应商、系统配置和设计原则，发布的输出数据规范

表明整个行业中最大电源供应器级别相对统一。图1显示了发布的可比较的企业级服务器的电源供应器输出级别，注意处理器、内存类型、机箱大小、以及是否支持冗余电源。每家服务器制造商都必须支持广泛的配置选项，使得提高电源供应器效率成为了一项行业挑战。虽然不同的制造商可能会联合类似的电源供应器部件，但是，仔细选择配置灵活性和整体电源供应器输出会导致在能效中出现显著差异。

使设计规范和能效相配合

满足一台灵活、可配置的企业级服务器的电源需求的同时提高能效要求电源供应器设计规范的根本性转变。这一行业中所有企业都面临相同的挑战，需要消除导致今天的电源供应器设计低效的起因。当谈到效率时，电源供应器可比作为内部的内燃机,与红灯时停车但仍旧在燃烧燃料的汽车一样，在待机时电源供应器会使用确保运行需要的能源。同样，与在高速公路上行驶的汽车一样，在高负载的状况下电源供应器会展现较高的效率。

但这并不表明电源供应器在较高的负载时会更有效能。而是待机的能量损耗变成总能源损耗中的一小部分。这正是反映在功耗/较高的效率。换句话说，当一个电源供应器负载低于峰值时，这正可以描述最低配置的服务器或一台空闲服务器的状态，待机状态所损耗的能量在总能源中占了比较大的百分比，它导致相应的效率下降。本文中的"冗余成本：可用性和能源使用比较"部分阐述了一个常见的电源供应器效率曲线，并解释了为何使用冗余电源会增加能量损耗。油电混合动力技术可能解决了汽车空驶时低效这一时退两难的局面，但需要一种不同的方法来改进电源供应器效率。

由于部署的每台服务器不会经常发生峰值负载，设计工程师正在努力改进整个电源供应器输出范围的能效。为了实现这一目标，Dell与电源供应器制造商密切合作，采取必要的措施来提高电源供应器效率。例如，更改部件原材料和电路设计有助于控制能量损耗，因为低电阻晶体管或晶体管可以并行工作。另外，电源设计人员可以采用比当前实践更高效率的新技术。Dell致力于在整个电源供应器输出范围实现超过80%的效率，以尽量地减少能量损耗，此改进与服务器配置或工作负载无关。市场上有技术来实现这一目的，但很少有技术能够提高效率而不增加成本。更昂贵的电路原材料增加了前期电源供应器的采购价格。随着能源成本的一路攀升，越来越多的企业会发现能效投资特有所值。有许多实例反应出，长期能源成本节约可以抵消较高的高效率部件的前期成本。

从数据中心的能效中受益

通过有效的电源供应器设计和原材料对不同负载下的能源效率的最优化可以最大限度地减少数据中心服务器的能量损耗，尤其是在服务器群和其它密集计算环境中,整体上可减少数据中心的电力和冷却的需求。通过最大限度地减少能量损耗，高效率的电源供应器有助于降低数据中心的能源成本和总拥有成本(TCO)。今天，许多Dell产品和服务都可以用来帮助企业在整个数据中心提高生命周期中的电力使用效率。例如，您可以从www.dell.com/calc获得Dell Datacenter Capacity Planner。这一工具可以帮助数据中心经理通过拖动操作配置服务器、存储和外围设备来生成报告，已消去了各种与数据中心无关的电力和冷却配置需求。

尽管Capacity Planner可以帮助数据中心经理了解电力和冷却的配置需求，但Dell自身关注于优化数据中心所有级别的能效。电源供应器的能效是构建一个关注能量的可靠、可扩展和高度可用的数据中心的众多因素之一。