ITUD20130151A1 - Architettura di supercalcolo modulare - Google Patents

Description

Descrizione

"ARCHITETTURA DI SUPERCALCOLO MODULARE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un’architettura di supercalcolo modulare.

STATO DELLA TECNICA

È noto realizzare architetture di supercalcolo modulari, raffreddabili a liquido, come ad esempio descritte in WO-A-2012/014058 oppure in WO-A-2012/066414 od ancora in WO-A-2013/050813.

Le architetture di supercalcolo modulari note possono presentare limiti od inconvenienti in termini di manutenzione, installazione e/o riparazione, con il rischio di influenzare negativamente, riducendolo, il tempo di attività di tali architetture, anche detto “uptime”, il che si traduce in costi indesiderati da minimizzare. Tale limite è maggiormente enfatizzato nel caso di architetture con raffreddamento a liquido, essendo coinvolte problematiche di gestione, affidabilità e sicurezza del circuito idraulico del liquido refrigerante.

Le soluzioni note che tentano di mantenere un minimo grado di usabilità nelle possibili condizioni operative del sistema, prevedono moduli di computazione, anche chiamati “node cards”, provvisti di piastre di raffreddamento ed interconnessione con piani posteriori di connessione (configurazione detta a “blades”). Tuttavia, sorgono comunque problemi di usura, sforzi e trazioni meccaniche, specialmente in condizioni di installazione, manutenzione o riparazione degli anzidetti blades, con conseguente rischio di perdite di liquido, connessioni elettriche non stabili e, in definitiva, riduzione della capacità di calcolo disponibile nel migliore dei casi, il che è una questione cruciale nelle architetture di supercalcolo di cui si discute.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un’architettura di supercalcolo modulare che sia agevolmente scalabile, facilmente gestibile e che consenta di intervenire, in caso di manutenzione, installazione e/o riparazione, in modo agevole e rapido, in particolare anche nel caso di raffreddamento a liquido, senza penalizzare le prestazioni computazionali del sistema.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un’architettura di supercalcolo modulare i cui singoli moduli di calcolo elettronico possano essere utilizzati indipendentemente dalla presenza di altri moduli nel sistema.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un’architettura di supercalcolo che permetta di ottenere gli scopi sopra esposti, potendo utilizzare anche schede elettroniche interne al modulo di calcolo elettronico aventi adeguati standard fissati per garantire l’interoperabilità tra schede elettroniche commerciali compatibili (standard form factor).

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente, mentre le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

In accordo con il suddetto scopo, viene prevista un’architettura di supercalcolo modulare che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti. In accordo con forme di realizzazione, l’architettura di supercalcolo modulare include una pluralità di moduli di calcolo elettronico tra loro comunicanti in rete e raffreddati a liquido. In accordo con la presente descrizione, ciascun modulo di calcolo elettronico comprende a bordo un nodo di calcolo, uno o più autonomi dispositivi di raffreddamento a liquido del nodo di calcolo, un dispositivo di alimentazione elettrica ed un contenitore scatolare che racchiude e protegge al suo interno almeno il nodo di calcolo, il dispositivo di alimentazione elettrica, e l’uno o più dispositivi di raffreddamento a liquido. In accordo con la presente descrizione, ciascun modulo di calcolo elettronico è indipendente idraulicamente, elettricamente, in termini di comunicazione di rete e meccanicamente almeno dagli altri moduli di calcolo elettronico, essendo inseribile e/o removibile o sostituibile a caldo da detta architettura. In questo modo, ciascun modulo elettronico di calcolo può operare normalmente quando sue interfacce esterne, di alimentazione elettrica e di collegamento idraulico, sono opportunamente collegate a rispettive sorgenti compatibili di energia elettrica e di liquido di raffreddamento.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vista frontale di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 2 è una vista in pianta dall’alto di parte di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 3 è una vista frontale di fig. 2;

- la fig. 4 è una vista laterale di fig. 2;

- la fig. 5 è una vista prospettica di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 6 è una vista frontale a parti separate di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 7 è una vista posteriore a parti separate di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 8A è una rappresentazione schematica di interconnessione di componenti di un modulo di calcolo elettronico in accordo con la presente descrizione,

- le figg. 8B e 8C sono viste prospettiche di parti di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 9 è una vista schematica frontale di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 10 è una vista schematica in pianta dall’alto di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 11 è una vista schematica frontale di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 12 è una vista schematica frontale di forme di realizzazione di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 13 è una vista schematica frontale di una parte di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 14 è una vista schematica frontale di forme di realizzazione di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 15 è una vista schematica frontale di forme di realizzazione di un’altra parte di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 16 è una vista schematica prospettica di forme di realizzazione di un circuito di raffreddamento collegato a dispositivi di raffreddamento di un nodo di calcolo di un modulo di calcolo elettronico di un’architettura di supercalcolo modulare in accordo con forme di realizzazione qui descritte.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un’ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sarà comprensivo di tali modifiche e varianti.

La fig. 1 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione di un’architettura di supercalcolo modulare 10 in accordo con la presente descrizione. In particolare, forme di realizzazione qui descritte sono relative ad un’architettura di supercalcolo modulare 10 scalabile a livelli di capacità computazionale superiore ad 1 PetaFlops, ovvero un sistema di elaborazione ad elevata capacità, o “supercalcolatore”, (di seguito HPC -High Performance Computer), utilizzabile in vari campi applicativi di calcolo intensivo, come ad esempio nel campo della fisica quantocromodinamica, nelle simulazioni fluidotermodinamiche o in altri scenari di calcolo dove sono richieste elevate capacità di elaborazione.

L’architettura di supercalcolo modulare 10 include una pluralità di moduli di calcolo elettronico 12, o moduli di elaborazione elettronica.

L’elaborazione complessiva richiesta dalle applicazioni che sono eseguite sull’architettura di supercalcolo modulare 10 può essere distribuita in modo coordinato ai singoli moduli di calcolo elettronico 12 che, quindi, si occupano di eseguire un sottoinsieme di operazioni richieste dall’applicazione.

Ciascuno dei moduli di calcolo elettronico 12 è previsto per effettuare un insieme predefinito di operazioni di calcolo ed elaborazione. I moduli di calcolo elettronico 12 possono essere collegati tra loro mediante un apparato di comunicazione, od architettura di rete, in modo da poter ricevere dati in ingresso da elaborare e trasmettere in uscita ad una o più unità di elaborazione i dati di output relativi ai risultati dell’elaborazione, oltre ad informazioni di gestione e coordinamento del sistema.

Questo collegamento di rete consente di distribuire l’elaborazione fra più moduli di calcolo elettronico 12, in modo flessibile ed adatto alle specifiche applicazioni eseguite, ottimizzando l’utilizzo della capacità di elaborazione dell’architettura di supercalcolo modulare 10.

Considerando che i sistemi moderni di calcolo parallelo stanno evolvendo in potenza complessiva di calcolo nell’ordine del Petaflop (1 Petaflop=10<15>operazioni al secondo), l’architettura di supercalcolo modulare 10 può prevedere l’utilizzo di un numero elevato di moduli di calcolo 12 per installazione, ad esempio 256 moduli di calcolo elettronico installati in 4 armadi per una potenza di calcolo complessiva di circa 1 PetaFlops.

Come sopra esposto, in possibili implementazioni può essere prevista un’architettura di rete utilizzabile per la comunicazione tra i differenti moduli di calcolo elettronico 12 che fanno parte dell’architettura di supercalcolo modulare 10, che può essere di tipo noto, ad alta velocità e bassa potenza, ad esempio di tipo standard Infiniband. Un esempio di possibile architettura di rete è descritta nella domanda internazionale WO-A-20 12/066414 a nome della Richiedente e qui incorporata interamente come riferimento.

In possibili implementazioni, gli anzidetti moduli di calcolo elettronico 12 possono essere disposti e raggruppati spazialmente secondo una configurazione in righe e colonne. Ad esempio, ciascuna riga di moduli di calco 12 può includere due, tre, quattro, cinque od anche più di cinque moduli di calcolo elettronico 12. Inoltre, ad esempio, può essere prevista un’unica riga di moduli di calcolo elettronico 12, oppure può essere prevista una pluralità di righe di moduli di calcolo elettronico 12 impilate le une sopra le altre, a definire ad esempio differenti livelli in verticale di righe di moduli di calcolo elettronico 12. In possibili esempi realizzativi, possono essere previste due, tre, quattro, cinque, sei, sette, otto od anche più di otto, righe di moduli di calcolo elettronico 12, definenti quindi rispettivi livelli verticali 13 di moduli di calcolo elettronico 12. Tale disposizione può essere ripetuta nello spazio, ad esempio possono essere previste due colonne di moduli di calcolo elettronico 12, secondo una disposizione fronte-retro, ma anche tre, quattro, cinque, sei o più di sei colonne, fronte-retro ed affiancate.

In possibili implementazioni, descritte con riferimento ad esempio alla fig. 1, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può includere un rack, od armadio di contenimento, 14, per contenere, raggruppati ad esempio come sopra descritto, i moduli di calcolo elettronico 12. Più armadi di contenimento 14 possono essere anche previsti, contenenti ciascuno i propri moduli di calcolo elettronico 12, secondo uno sviluppo modulare dell’architettura di supercalcolo modulare 10 di cui si discute. Ad esempio, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può essere inserito, in modo selettivamente removibile, nell’armadio di contenimento 14. A tale scopo, è possibile prevedere che ciascun modulo di calcolo elettronico 12 sia provvisto, ad esempio esternamente lungo i lati, di guide di scorrimento configurate per cooperare con contro-guide, ad esempio tipo rotaie, dell’armadio di contenimento 14 per posizionamento ed inserimento/estrazione del modulo di calcolo elettronico 12 nell’armadio di contenimento 14 stesso. Inoltre, come spiegato in dettaglio nel prosieguo, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può essere inserito nell’armadio di contenimento 14 ed autonomamente connesso sia elettricamente, sia idraulicamente a rispettive forniture di alimentazione elettrica e di liquido di raffreddamento, nonché con una rete di comunicazione dati con l’esterno. Ciò realizza nella pratica la natura modulare dell’architettura di supercalcolo modulare 10 in accordo con la presente descrizione, in quanto ciascun modulo di calcolo elettronico 12, che può essere anche considerato metaforicamente come un mattone, o “brick”, péri realizzare l’architettura stessa, può essere accoppiato ad “n” altri moduli di calcolo elettronico 12 in maniera scalabile, vantaggiosamente senza limite superiore, soddisfacendo, per ciascun modulo di calcolo elettronico 12, almeno le necessità di connessione elettrica e di raffreddamento, nonché di comunicazione dati con l’esterno.

Inoltre, data la natura modulare, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può essere agevolmente rimosso per interventi di riparazione, manutenzione o controllo, ed anche sostituito, definitivamente o temporaneamente. In sostanza, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può essere indipendente rispetto agli altri moduli e collegabile e scollegabile rapidamente a caldo (“hot swap”), cioè senza spegnere o disattivare il sistema.

A tale fine, in possibili forme di realizzazione, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può prevedere un circuito elettrico di interfaccia di alimentazione di tipo hot swap, circuiti idraulici a disconnessione rapida, interconnessioni interne ottimizzate in modo da ridurre le connessioni di interfaccia con l’esterno ad un numero ridotto di elementi, ad esempio quattro elementi, di cui connessione di alimentazione elettrica, connessione di rete dati, ingresso ed uscita del circuito refrigerante. Inoltre, sempre al fine di ottenere un modulo di calcolo elettronico 12 collegabile e scollegabile rapidamente, è prevista un’organizzazione spaziale meccanica delle connessioni di interfaccia che massimizza la sicurezza delle operazioni di connessione/disconnessione del modulo di calcolo elettronico 12 nell’architettura 10.

In possibili implementazioni, descritte con riferimento alla fig. 1, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può includere una pluralità di switch di comunicazione di rete 16 per la comunicazione tra i vari moduli di calcolo elettronico 12. Ad esempio, alcuni switch di comunicazione di rete 16 possono essere previsti per la comunicazione fronte-retro tra i moduli di calcolo elettr possono essere previsti per la comunicazione retro-fronte tra i moduli di calcolo elettronico 12. Tali switch di comunicazione di rete 16 possono ad esempio implementare una comunicazione di rete secondo lo standard FDR Infiniband, di seguito IB, a larga banda (56 Gbps per nodo) ed a bassa latenza, minore di circa 1 microsecondo. Ad esempio, gli switch di comunicazione di rete 16 possono includere switch FDR IB (Infiniband), ad esempio in numero di uno, due, tre, quattro od anche più di quattro, ciascuno switch con una pluralità di porte, ad esempio da 36 porte. Ad esempio, ciascuno switch FDR IB può includere una pluralità di porte IB interne, connesse ad altrettante porte IB dei moduli di calcolo elettronico 12, ed una pluralità di porte IB esterne, offerte su connettori esterni per interconnessioni esterne. Con riferimento ad esempio a fig. 1, gli switch di comunicazione di rete 16 per la comunicazione tra i vari moduli di calcolo elettronico 12 possono essere montati su una delle pareti esterne dell’armadio di contenimento 14.

In possibili implementazioni, descritte con riferimento alla fig. 1, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può includere una pluralità di switch ethernet 18, per la comunicazione di rete con l’esterno. Ad esempio, possono essere previsti uno, due, tre, quattro od anche più di quattro switch ethemet 18. Con riferimento ad esempio a fig.

1, gli switch ethernet 18 possono essere disposti superiormente, ad esempio all’interno dell’armadio di contenimento 14, nella fattispecie sopra una rispettiva colonna di moduli di calcolo elettronico 12.

In possibili implementazioni, descritte con riferimento alla fig. 1, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può includere una pluralità di unità di fornitura di energia (Power Supply Unit, PSU) 20. Tali unità di fornitura di energia 20 possono essere configurate per la connessione ed alimentazione elettrica ai moduli di calcolo elettronico 12, nonché ai possibili switch di comunicazione di rate 16 e switch ethemet 18. Ad esempio, con riferimento a fig. 1, tali unità di fornitura di energia 20 possono essere disposte all’interno de armadio di contenimento 14, tra la sommità di una rispettiva colonna di moduli di calcolo elettronico 12 e gli anzidetti switch ethernet 18. In particolare, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 è provvisto di un proprio sistema di alimentazione elettrica, come descritto nel prosieguo.

Con riferimento a forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 1, combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può prevedere un sistema di raffreddamento a liquido, per dissipare calore prodotto dai moduli di calcolo elettronico 12. In particolare, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 è provvisto di un proprio sistema di raffreddamento a liquido, come descritto nel prosieguo. Secondo forme di realizzazione qui descritte, ciascun modulo di calcolo elettronico 12 può essere pertanto autonomo almeno in termini di alimentazione elettrica e di raffreddamento a liquido rispetto agli altri moduli di calcolo elettronico 12.

Le figg. 2, 3 e 4 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione di gruppi, ad esempio due gruppi, uno fronte ed uno retro, di moduli di calcolo elettronico 12 di un determinato livello verticale 13 dell’architettura di supercalcolo modulare 10 qui descritta. Con riferimento a fig. 2, possono essere previsti ad esempio quattro moduli di calcolo elettronico 12 in riga frontali e quattro moduli di calcolo elettronico 12 in riga posteriori.

Con riferimento a forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 2, e combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può prevedere, ad esempio per ciascun livello verticale 13 di moduli di calcolo elettronico 12, uno, due o più connettori elettrici principali 22, a cui afferiscono le connessioni elettriche dei moduli di calcolo elettronico 12 del rispettivo livello, quando inseriti in sede nell’armadio 14. Può essere previsto un connettore elettrico principale 22 frontale per i moduli di calcolo elettronico 12 frontali ed un connettore elettrico principale 22 posteriore per i moduli di calcolo elettronico 12 posteriori. Ad esempio, i connettori elettrici principali 22 possono essere previsti ad esempio per un’alimentazione a 12 Vdc 1000 A, nel case esemplificativo di connessione di quattro moduli di calcolo elettronico 12.

Con riferimento a forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 2, e combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, l’architettura di supercalcolo modulare 10 può prevedere, ad esempio per ciascun livello verticale di moduli di calcolo elettronico 12, almeno due o più connettori idraulici principali 24, almeno uno di mandata ed uno di ritorno, a cui afferiscono le connessioni idrauliche di sistemi o dispositivi di raffreddamento a liquido 60 di ciascuno dei moduli di calcolo elettronico 12 del rispettivo livello, come ad esempio connettori idraulici 56 meglio descritti nel prosieguo. Può essere prevista una coppia frontale di connettori idraulici principali 24 per i moduli di calcolo elettronico 12 frontali ed una coppia posteriore di connettori idraulici principali 24 per i moduli di calcolo elettronico 12 posteriori. Ad esempio, i connettori idraulici principali 24 possono essere a disconnessione veloce e privi di gocciolamento. Ad esempio, tali connettori idraulici principali 24 possono essere connettori “quick disconnect zero spillage”, i quali sono ad esempio provvisti di una doppia valvola di chiusura, che al momento della disconnessione meccanica interrompe i rispettivi circuiti idraulici, impedendo la fuoriuscita di liquido termo vettore.

Inoltre, in forme di realizzazione in accordo con la presente descrizione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, ciascun modulo elettronico di calcolo 12 comprende a bordo un proprio disposito di alimentazione elettrica 74 (si veda fig. 7), che ad esempio può essere provvisto di un connettore di alimentazione principale 76, per il quale nel prosieguo verranno descritte alcune possibili forme di realizzazione esemplificative.

Le figg. 5, 6 e 7 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione, combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, di un modulo di calcolo elettronico 12 utilizzabile nell’architettura di supercalcolo modulare 12 qui descritta. Il modulo di calcolo elettronico 12 può includere un contenitore scatolare 32 contenente a bordo un rispettivo nodo di calcolo 40, che essenzialmente realizza l’unità di computazione del modulo di calcolo elettronico 12.

In accordo con la presente descrizione, il modulo di calcolo elettronico 12, ed in particolare il nodo di calcolo 40, può includere una molteplicità di schede elettroniche e/o altri componenti elettronici adatti al suo funzionamento, che verranno meglio descritti nel prosieguo.

In possibili forme di realizzazione, tali schede elettroniche o componenti elettronici possono essere realizzati specificatamente per assolvere allo scopo richiesto e quindi in maniera ottimale per massimizzare l’integrazione del nodo di calcolo 40 e quindi l’ingombro complessivo e massimizzarne le prestazioni complessive.

In altre forme di realizzazione vantaggiose, il modulo di calcolo elettronico 12 in accordo con la presente descrizione può essere realizzato utilizzando schede elettroniche e componenti elettronici rispondenti a predefiniti standard commerciali che ne fissano le principali caratteristiche, quali standard form factor ed interfaccia elettrica e meccanica, permettendo una più semplice realizzazione del modulo elettronico. In tale modo, è possibile ad esempio, oltre che contenere i costi, soddisfare anche la necessità sempre più sentita di semplificare e facilitare la modularità dei sistemi di supercalcolo attuali, utilizzando a tale fine schede elettroniche e componenti disponibili sul mercato, rispondenti a standard intemazionali riconosciuti ed idonei allo scopo quali, per citarne alcuni in modo esemplificativo e non esaustivo, PCI express (PCIe), COM express (COMe), Versa Module Eurocard (VME), ed altri. In questi casi di adesione a standard prefissati, l’ingombro, standard form factor ed interfaccia delle singole schede elettroniche e componenti del nodo di calcolo 40, possono essere caratteristiche fissate imprescindibili e possono vincolare le soluzioni da adottare per massimizzare l’integrazione e le prestazioni del modulo di calcolo elettronico 12.

In possibili forme di realizzazione, il nodo di calcolo 40 può essere ad esempio inserito in una rispettiva camera interna di contenimento 38 delimitata dal contenitore scatolare 32, alla quale si può accedere attraverso un’apertura di inserimento 39 frontale. Il contenitore scatolare 32 è configurato per racchiudere e proteggere dall’ambiente esterno il nodo di calcolo 40. Ad esempio, può essere previsto un pannello frontale 34 di chiusura, posizionabile a chiusura dell’apertura di ingresso 39, così come una parete, o pannello, posteriore 36 di chiusura. Il pannello frontale 34 può essere ad esempio removibile, per consentire l’inserimento e disinserimento del nodo di calcolo 40, così come ad esempio interventi di manutenzione, controllo od anche riparazione sul nodo di calcolo 40 alloggiato nella camera interna di contenimento 38.

Alternativamente, il contenitore scatolare 32 può essere rimosso sfilandolo dall’elettronica contenuta nel modulo di calcolo elettronico 12, essenzialmente rappresentata dal nodo di calcolo 40, in modo da accedere completamente a tutti gli elementi interni, schede elettroniche o analoghi componenti elettronici, del modulo di calcolo elettronico 12.

In possibili implementazioni, ciascun nodo di calcolo 40 può includere almeno una scheda di elaborazione centrale, o CPC (Central Processin Card), 46.

Inoltre, ciascun nodo di calcolo 40 può includere almeno una scheda, o controllore, di rete 48, quale ad esempio un controller Infmiband (IB), che può ad esempio avere con banda massima complessiva di circa 56 Gbps.

Ulteriormente, ciascun nodo di calcolo 40 può includere una o più schede di accelerazione di calcolo o CAC (Computational Accelerating Card), 44, che vantaggiosamente provvedono all’accelerazione delle computazioni parallele. Ad esempio, possono essere previste due, tre, quattro od anche più di quattro schede di accelerazione di calcolo 44.

In forme di realizzazione, le anzidette scheda di elaborazione centrale CPC 46, scheda di rete 48 e schede di accelerazione di calcolo CAC 44 possono essere di tipo “custom”, cioè realizzate specificamente per svolgere la relativa funzione ad uso specifico del modulo di calcolo elettronico 12 per l’architettura di supercalcolo modulare 10.

In forme di realizzazione vantaggiose, le suddette scheda di elaborazione centrale CPC 46, scheda di rete 48 e schede di accelerazione di calcolo CAC 44 possono essere realizzate secondo standard internazionali riconosciuti come tali e quindi acquistabili come componenti disponibili sul mercato.

In particolare, le suddette scheda di elaborazione centrale CPC 46, scheda di rete 48 e schede di accelerazione di calcolo CAC 44 possono essere scelte vantaggiosamente appartenenti allo stesso standard, ad esempio utilizzando esclusivamente schede di tipo PCI express. Alternativamente, per questioni di opportunità, disponibilità sul mercato o soluzione tecnica adottata, alcune schede elettroniche, ad esempio, la scheda di elaborazione centrale CPC 46 e la scheda di rete 48, possono essere di tipo standard PCIe mentre dette una o più schede di accelerazione di calcolo CAC 44 possono essere aderenti allo standard COMe.

Ad esempio, la CPC 46 e l’una o più schede di accelerazione di calcolo 44, così come ad esempio la scheda di rete 48 od altre possibili schede presenti, possono presentare componenti elettronici 89 che rappresentano punti caldi (“hot spots”) da raffreddare (si veda ad esempio figg. 9, 10 e 11).

In possibili implementazioni, ciascun nodo di calcolo 40 può includere almeno una scheda I/O 50, ad esempio configurata per fornire connessioni di rete aggiuntive, video port ed altre possibili interfacce di monitoraggio e/o manutenzione del nodo di calcolo 40.

Forme di realizzazione vantaggiose del presente trovato possono essere previste per soddisfare l’esigenza di “mascherare” la possibile complessità o comunque pluralità di schede elettroniche presenti all’interno del modulo di calcolo elettronico 12 rispetto all’esterno, ad esempio, in termini di comunicazione di rete, gestione dei segnali in ingresso ed uscita ed alimentazione elettrica.

In particolare, è possibile fare sì che il modulo di calcolo elettronico 12 venga visto esternamente non come un assieme di differenti schede elettroniche e componenti di variabile complessità ed output, ma come un’unica entità che fornisce outputs uniformi e gestibili in modo efficiente come tali in termini di modularità.

In particolare, il presente trovato può consentire di rendere equivalente, nei confronti dell’esterno, ad un unico modulo di calcolo, di complessità più o meno accentuata, una pluralità di componenti e schede elettronici organizzati in gruppi ed associati al modulo di calcolo elettronico stesso. Ciò in particolare per rispondere ad esigenze di reale modularità dell’architettura di supercalcolo 10 di cui si discute. A tale fine, forme di realizzazione del presente trovato possono prevedere la scelta di un’idonea rete di comunicazione interna 95 al modulo di calcolo elettronico 12 ed in particolare al nodo di calcolo 40, che renda efficiente la comunicazione tra i vari componenti e schede elettroniche e renda disponibile, verso l’esterno, un output di segnale confrontabile od assimilabile con l’output che avrebbe un modulo di calcolo singolo e non complesso.

In accordo con possibili forme di realizzazione, ciascun nodo di calcolo 40 può includere una piastra di base, o “midplane”, 42 configurata per consentire almeno la connessione per alimentazione elettrica, la comunicazione interna tra le schede e componenti del nodo di calcolo 40 e la comunicazione di rete del nodo di calcolo 40 verso l’esterno. Ad esempio, la piastra di base 42 può essere disposta ed eventualmente fissata ad un fondo 33 del contenitore scatolare 32 (si veda ad esempio figg. 6 e 9).

La piastra di base 42, pertanto, è configurata per fornire funzionalità di base alle schede componenti il nodo di calcolo 40, in particolare può ricevere l’alimentazione elettrica primaria e la connessione di rete, e le può condizionare e distribuire alle singole schede del nodo di calcolo 40. In particolare, la piastra di base 42 può includere l’anzidetto dispositivo di alimentazione elettrica 74. Ad esempio, la piastra di base 42 può prevedere circuiteria elettronica attiva necessaria per fornire l’alimentazione elettrica dall’esterno alle schede o componenti del modulo di calcolo elettronico 12, quali ad esempio il connettore di alimentazione principale 76 del dispositivo di alimentazione elettrica 74, vantaggiosamente disposto posteriormente (si veda ad esempio fig. 7).

In accordo con possibili forme di realizzazione, descritte ad esempio con riferimento alle figg. 8B e 8C, il connettore di alimentazione principale 76 può essere disposto su una mini scheda posteriore 77 prevista sul lato posteriore della piastra di base 42 che, eventualmente, può comprendere ad esempio anche un selettore indirizzi 78 per impostare l’indirizzo hardware corrispondente al elettronico 12 installato. In particolare, il selettore indirizzi 78 può includere una pluralità di dipswitch 79 che possono essere opportunamente impostati per codificare l’informazione di indirizzo hardware voluto. Tale informazione può essere fornita al modulo di calcolo elettronico 12 ad esempio con il connettore di alimentazione principale 76, mediante altri pin dedicati. L’anzidetta circuiteria elettronica della piastra di base 42 può anche comprendere eventualmente componenti di gestione logica della connessione elettrica che viene distribuita alla schede e di monitoraggio della potenza assorbita e di collegamento a caldo (“hot-plug”).

Vantaggiosamente, la piastra di base 42 può implementare la citata rete di comunicazione interna 95 tra i componenti e le schede elettroniche del nodo di calcolo 40. Ad esempio possono essere previsti componenti per gestire un bus di comunicazione tra le varie schede componenti il nodo di calcolo 40, connettori 62 di supporto e collegamento elettrico delle schede e la necessaria logica di gestione, controllo e supervisione di detta rete di comunicazione interna 95.

Nel caso esemplificativo di utilizzo di sole schede elettroniche componenti il nodo di calcolo 40, ad esempio di tipo PCIe, un’architettura della rete di comunicazione interna 95 efficiente può essere quella illustrata in fig. 8A e può richiedere ad esempio almeno un controllore e switch PCIe 87 ed connettori 62, ad esempio connettori standard PCIe 75.

I connettori 62 possono essere installati sulla piastra di base 42, e questa può essere a sua volta associata al fondo 33 del contenitore scatolare 32, mediante viti di fissaggio 63 (si veda ad esempio fig. 9). Ad esempio, la CPC 46, così come le possibili scheda, o controllore, di rete 48 ed una o più schede di accelerazione di calcolo 44, possono essere connessi all’anzidetta piastra di base 42 tramite i citati connettori schede 62.

In possibili implementazioni, possono essere previste due coppie di schede di accelerazione di calcolo 44 affiancate, disposte ai lati del nodo di calcolo 40, ed una coppia di schede formata da CPC 46 e scheda di rete 48, con eventuale possibile scheda I/O 50, in posizione intermedia.

Il nodo di calcolo 40 è collegabile, mediante idonei connettori e cavi di connessione elettrica, ad una fornitura di energia elettrica esterna, facendo capo ad esempio ai citati connettori elettrici principali 22. Per collegare fisicamente via cavo il nodo di calcolo 40 all’alimentazione elettrica può essere prevista una finestra di connessione elettrica 54 nel contenitore scatolare 32, ad esempio realizzata nella parete posteriore 36, che può essere configurata per esporre verso l’esterno il connettore di alimentazione principale 76 della piastra di base 42, il quale tipicamente può essere a filo di tale finestra di connessione elettrica 54, oppure leggermente sporgente.

In possibili implementazioni, nel contenitore scatolare 32 può essere prevista una finestra di connessione idraulica 52, ad esempio realizzata nella parete posteriore 36, per il sistema di raffreddamento a liquido del modulo di calcolo elettronico 12. Ad esempio, presso tale finestra di connessione idraulica 52 possono essere previsti supporti 58, quali ad esempio staffe o simili, per i citati connettori idraulici 56. Tali connettori idraulici 56 possono essere previsti per il collegamento da un lato a condotti provenienti dal sistema di raffreddamento proprio del nodo di calcolo 40, e dall’altro lato a condotti o connettori che poi si collegano ad esempio ai connettori idraulici principali 24 di cui sopra. Anche i connettori idraulici 56 possono essere del tipo a connessione rapida e privi di gocciolamento come sopra descritto.

Vantaggiosamente, i connettori idraulici 56 possono essere previsti in posizione maggiormente sporgente dal corpo del contenitore scatolare 22, rispetto al dispositivo di alimentazione elettrica 74, quale il connettore di alimentazione principale 76 della piastra di base 42, che invece è più arretrato e ad esempio può essere esposto presso la finestra di connessione elettrica 54. La voluta sporgenza o posizione avanzata dei connettori idraulici 56 può essere ottenuta ad esempio prevedendo che i supporti 58 siano di adeguata lunghezza, estendendosi oltre la parete posteriore 36.

Tale soluzione tecnica può essere molto vantaggiosa in quanto fa sì che, in virtù della loro posizione geometrica maggiormente sporgente, con l’inserimento del modulo di calcolo elettronico 12 nell’armadio 14 vengano collegati prima i connettori idraulici 56 alla sorgente di liquido di raffreddamento e solo successivamente, una volta che la connessione idraulica è stabilita, a tenuta e sicura, viene collegata l’alimentazione elettrica al connettore di alimentazione principale 76, che è in posizione più arretrata, sì che viene massimizzata la sicurezza del sistema. Ciò valendo anche in caso di estrazione e scollegamento del modulo di calcolo elettronico 12, in quanto prima, con movimento opposto alPinserimento, viene scollegata l’alimentazione elettrica e solo successivamente il circuito idraulico. Di conseguenza, può essere definita una configurazione spaziale univoca, ad esempio a destra la parte sporgente per il collegamento al circuito di raffreddamento ed a sinistra la parte arretrata per la connessione elettrica, il che, oltre a fornire la garanzia di sicurezza di cui sopra, può anche consentire di individuare una posizione di inserimento corretta ed univoca per il modulo di calcolo elettronico 12.

Forme di realizzazione in cui il contenitore scatolare 32 è aperto, prevedendo ad esempio la finestra di connessione idraulica 52 e la finestra di connessione elettrica 54, possono essere vantaggiose in termini di costo economico, adatta per soluzioni in ambienti di installazione non critici od aggressivi.

Invece, forme di realizzazione in cui il contenitore secolare 32 è completamente chiuso, cioè senza la finestra di connessione idraulica 52 e la finestra di connessione elettrica 54, possono essere previste ad esempio in ambienti di installazione non controllati, critici od aggressivi, in cui è necessario garantire un elevato livello di protezione delle schede ed altri componenti nel modulo di calcolo elettronico 12. Le figg. 9, 10 e 11 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione, combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, di un possibile sistema di raffreddamento a liquido previsto in un modulo di calcolo elettronico 12 in accordo con la presente descrizione. In particolare, il sistema di raffreddamento può includere uno o più dispositivi di raffreddamento a liquido 60 a bordo del modulo elettronico di calcolo 12, ciascuno dei quali può essere ad esempio dedicato ad un rispettivo componente del nodo di calcolo 40. In particolare, può essere previsto un dispositivo di raffreddamento a liquido 60 presso la CPC 46, così come possono essere previsti dispositivi di raffreddamento a liquido 60 presso le schede di accelerazione di calcolo 44, ed anche possibilmente presso la scheda di rete 48. Ad esempio, può essere previsto un dispositivo di raffreddamento a liquido 60 tra due schede di accelerazione di calcolo 44, così come un dispositivo di raffreddamento a liquido 60 tra la CPC 46 e la scheda di rete 48. Ad esempio, può essere previsto realizzare una struttura a strati, o sandwich, per ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60 e le rispettive schede di accelerazione di calcolo 44, oppure la CPC 46 e scheda di rete 48. Ad esempio, può essere prevista una struttura di raffreddamento a sandwich 64, formata da due schede di accelerazione di calcolo 44 affacciate ed in mezzo tra esse un dispositivo di raffreddamento a liquido 60. Tale struttura di raffreddamento a sandwich schede di accelerazione di calcolo 64 può essere duplicata sui due lati del nodo di calcolo 40. Così come si può prevedere una struttura di raffreddamento a sandwich CPC/rete 65 formata dalla CPC 46 e di rete 48 affacciate, ed in mezzo tra esse un dispositivo di raffreddamento a liquido 60. Tale struttura di raffreddamento a sandwich CPC/rete 65 può essere ad esempio intermedia nel nodo di calcolo 40, tra due strutture di raffreddamento a sandwich 64.

Con riferimento a forme di realizzazione qui descritte può essere previsto un dispositivo di dispersione calore a piastre 67 per disperdere, distribuire e rimuovere almeno parzialmente il calore generato da componenti elettronici 89, cioè punti caldi (“hot spots”), sul lato delle schede non in contatto con il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 e quindi non dissipato a liquido.

In possibili implementazioni, il dispositivo di dispersione calore a piastre 67 può comprendere, per ciascuna scheda da raffreddare, un’unica piastra di dissipazione accoppiata lateralmente a contatto con una relativa scheda, quale la CPU 46 e scheda I/O 50, oppure le schede di accelerazione di calcolo 44, rispettivamente nella struttura di raffreddamento a sandwich CPU/rete 65 o struttura di raffreddamento a sandwich schede di accelerazione di calcolo 64.

In forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 9, tale dispositivo di dispersione calore a piastre 67 può essere ad esempio formato da una piastra piegata su sé stessa a definire due pareti di supporto 69 laterali contrapposte, eventualmente collegate da un tratto di raccordo 72 per definire un alloggiamento 73 in cui inserire il rispettivo dispositivo di raffreddamento a liquido 60 e le eventuali schede di accelerazione di calcolo 44, oppure CPC 46 e scheda di rete 48 (si veda ad esempio fig. 9). L’ anzidetto tratto di raccordo 72, e l’alloggiamento 73 così definito, possono essere di dimensioni tali da mantenere in contatto la scheda da raffreddare con il dispositivo di dispersione calore a piastre 67 quando in uso.

Ad esempio, l’anzidetta piastra piegata che può realizzare il dispositivo di dispersione calore a piastre 67 può essere sagomata essenzialmente a “U” rovescia e, in possibili implementazioni, otenuta ad esempio mediante piegatura di un’unica piastra o lamiera, ad esempio in alluminio, o simile metallo termicamente conduttivo o leghe adatte all’uso.

In particolare, il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 può essere inserito all’interno del dispositivo di dispersione calore a piastre 67, come detto ad esempio nel citato alloggiamento 73, ad esempio al centro, rispetto alle facce interne del dispositivo di dispersione calore a piastre 67.

Ad esempio, il tratto di raccordo 72 del dispositivo di dispersione calore a piastre 67 può chiudere superiormente la zona dove è inserito il dispositivo di raffreddamento a liquido 60, mentre le pareti di supporto 69 la delimitano lateralmente.

Possono essere previsti organi di fissaggio 66, ad esempio viti, per vincolare il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 ad esempio alla CPC 46, e/o scheda di rete 48, oppure alle schede di accelerazione di calcolo 44, ed al dispositivo di dispersione calore a piastre 67, in particolare alle pareti di supporto 69 (si veda anche fig. 15). La CPC 46 e scheda di rete 48, oppure le schede di accelerazione di calcolo 44 possono essere disposte all’interno del dispositivo di dispersione calore a piastre 67, in particolare lateralmente sulle facce interne del dispositivo di dispersione calore a piastre 67, a contatto con esse. Anche in questo caso, possono essere previsti organi di fissaggio 68 per vincolare la CPC 46 e scheda di rete 48, oppure le schede di accelerazione di calcolo 44, a contatto con il dispositivo di dispersione calore a piastre 67.

In possibili forme descrite utilizzando le figg. 10 e 11, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, tra il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 e le CPC 46 e scheda di rete 48 possono ad esempio essere previsti uno o più bloccheti sporgenti di dissipazione e scambio termico 70, anche detti “Local Thermal Link”, ad esempio tipicamente disposti a contatto da un lato con una rispettiva CPC 46 e dall’altro lato con una faccia del dispositivo di raffreddamento a liquido 60, a compensare le differenze di altezza tra i vari componenti. Tali blocchetti sporgenti di dissipazione e scambio termico 70 possono anche essere disposti ad esempio tra dispositivo di dispersione calore a piastre 67 e scheda di accelerazione di calcolo 44 (sì veda ad esempio fig. 10).

Secondo forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, i blocchetti sporgenti di dissipazione e scambio termico 70 possono essere disposti in maniera coordinata alla posizione componenti, o punti caldi, da raffreddare, schede di accelerazione di calcolo 44, CPC 46 e/o scheda di rete 48, e presentano forma e dimensioni coniugate a quelle di tali componenti elettronici dai quali estrarre il calore durante il loro funzionamento.

In forme di realizzazione, possono essere previsti uno o più strati di materiale di interfaccia termica 71, anche detto TIM (Thermal Interface Material), ad esempio di tipo in sé noto. Tali uno o più strati di materiale di interfaccia termica 71 possono essere interposti ad esempio tra un dispositivo di raffreddamento 60 ed un corrispondente componente elettronico 89 da raffreddare, ad esempio delle schede di accelerazione di calcolo 44, oppure di CPC 46 e/o di scheda di rete 48, in modo da aumentare l’efficacia del trasferimento di calore per conduzione termica il dispositivo di raffreddamento a liquido 60, e/o associati od anche affiancati ad uno o più degli anzidetti blocchetti sporgenti di dissipazione e scambio termico 70, ad esempio tra una schede di accelerazione di calcolo 44 ed un relativo blocchetto sporgente di dissipazione e scambio termico 70.

Tali strati di materiale di interfaccia termica 71 e/o blocchetti sporgenti di dissipazione e scambio termico 70 possono presentare uno spessore trasversale tale da contattare direttamente o indirettamente, in uso, un associato componente o punto caldo.

In accordo con la presente descrizione e con riferimento ad esempio a forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 9, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, risulta che ciascun nodo di calcolo 40 è completamente racchiuso e protetto dal contenitore scatolare 32 del modulo di calcolo elettronico 12. In questo modo, dovesse essere necessario un intervento di riparazione, manutenzione, sostituzione o controllo sul nodo di calcolo 40 o su suoi componenti, è possibile sostituire a caldo, cioè senza spegnere o disattivare il sistema, ed in modo sicuro il relativo modulo di calcolo elettronico 12 con uno nuovo e/o sostitutivo, estraendo completamente il contenitore scatolare 32 dal luogo di installazione e trasportarlo, chiuso e protetto, presso un luogo adatto, che può essere vantaggiosamente diverso, con condizioni operative più favorevoli e più sicuro dall’ambiente di installazione, dove viene effettuata l’operazione prevista di riparazione, manutenzione, sostituzione o controllo. Di conseguenza, è possibile massimizzare l’uptime del sistema, senza interruzione di servizio. Inoltre, anche se il modulo di calcolo elettronico 12 e l’architettura di supercalcolo modulare 10 sono istallati in ambienti estremi od ostili in termini ad esempio di inquinamento, polveri, temperatura di esercizio, pulizia o simile, non vi è il rischio di danneggiare il contenuto del modulo di calcolo elettronico 12 durante l’estrazione, trasporto ed apertura dello stesso per effettuare le operazioni suddette.

Inoltre, con riferimento a forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 9, 10 e l i, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, può essere previsto che ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60 sia sempre intervallato da un componente “caldo”, quale schede di accelerazione di calcolo 44, CPC 46, scheda di rete 48, rispetto ad un altro dispositivo di raffreddamento a liquido 60 del nodo di calcolo 40, evitando dispositivi di raffreddamento a liquido 60 direttamente adiacenti e/o accostati. Si ritiene, in questo modo, che la configurazione del nodo di calcolo 40 sia più flessibile, posizionando le varie schede elettroniche, ad esempio schede di accelerazione di calcolo 44, CPC 46, scheda di rete 48, scheda I/O 50, più vicine, senza l’interferenza tra due circuiti di raffreddamento a liquido affacciati. Inoltre, in questo modo è possibile semplificare la realizzazione del dispositivo di raffreddamento a liquido 60, cioè realizzarne un solo tipo per qualsiasi scheda da raffreddare ed orientarlo sempre nello stesso modo rispetto al modulo di calcolo elettronico 12, così da disporre mandata ed uscita del liquido di raffreddamento tutti dallo stesso lato del modulo di calcolo elettronico 12, ad esempio verso il lato posteriore, essendo così più agevoli da gestire e collegare.

Le figg. 12, 13 e 14 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, di un dispositivo di raffreddamento a liquido 60 utilizzabile in accordo con la presente descrizione e comprendente un dispositivo a piastre di raffreddamento 80. Ad esempio tale dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere formato da due pareti di raffreddamento 81 affiancate. Ad esempio, il dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere realizzato come una piastra piegata su sé stessa che definisce le anzidette pareti di raffreddamento 81, che risultano affacciate e contrapposte.

In ulteriori forme di realizzazione, descritte ad esempio utilizzando le figg. 12, 13 e 14, il dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere formato da due distinte pareti o piastre affiancate tra loro, ai lati della scheda o componente da raffreddare. Possibili forme di realizzazione in cui il dispositivo a piastre di raffreddamento 80 ed il dispositivo di dispersione calore a piastre 67 sono formati da rispettive e distinte pareti o piastre affiancate ai lati della scheda da raffreddare, a definire una semplice struttura a sandwich, sono ad esempio descritte nella domanda di brevetto per invenzione industriale depositata in Italia numero VI2013A000273 a nome della Richiedente.

In forme di realizzazione, descritte ad esempio utilizzando le figg. 12, 13 e 14 e combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 può comprendere, inoltre, una pluralità di condotti di raffreddamento 82 incorporati, integrati, annegati o comunque interni e contenuti in tale dispositivo a piastre di raffreddamento 80 ed organizzati in accordo con un circuito di raffreddamento che si sviluppa tra una o più entrate ed una o più uscite. Ad esempio, ciascuna delle pareti di raffreddamento 81 del dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può presentare un proprio circuito idraulico di raffreddamento formato da propri condotti di raffreddamento 82, con un proprio ingresso ed una propria uscita del liquido di raffreddamento. Tali condotti di raffreddamento 82 sono configurati per ricevere un liquido di raffreddamento, che può, così, fluire attraverso tali condotti di raffreddamento 82 ed ottenere il voluto raffreddamento.

In possibili implementazioni in accordo con la presente descrizione, tale dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere ad esempio realizzato, come detto, da una piastra piegata che può essere sagomata essenzialmente a “U” rovescia e, ad esempio, con le due pareti di raffreddamento 81 rivolte una verso l’altra ed un tratto superiore di raccordo 85 (si veda fig. 12 ad esempio). In possibili implementazioni, tale dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere ottenuto ad esempio mediante piegatura di un’unica piastra o lamiera, ad esempio in alluminio, o simile metallo termicamente conduttivo o leghe adatte all’uso, in particolare con proprietà di scambio termico adatte allo scopo.

Oppure, come detto, in altre possibili implementazioni tale dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere formato da due distinte pareti o piastre ai lati della scheda da raffreddare.

In possibili forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, il dispositivo di raffreddamento a liquido 60 può essere realizzato ad esempio con la tecnologia “roll-bond”, tipicamente utilizzando pannelli di alluminio, od equivalente materiale metallico a scambio termico, che vengono lavorati ed accoppiati reciprocamente realizzando internamente il circuito per il liquido di raffreddamento. In possibili implementazioni, descritte ad esempio con riferimento alla struttura di raffreddamento a sandwich CPC/rete 65, ma ad esempio applicabile anche alla struttura di raffreddamento a sandwich schede di accelerazione di calcolo 64, il dispositivo a piastre di raffreddamento 80 può essere provvisto di una lama ripiegata di raffreddamento base 83, ad un’estremità inferiore, che può essere dello stesso materiale termicamente conduttivo, e che può contribuire al raffreddamento della piastra di base 42 mediante conduttività termica. Tale lama ripiegata di raffreddamento base 83, che può essere a contatto diretto od indiretto con la piastra di base 42, può anche fornire un punto di fissaggio, ad esempio tramite viti 63, alla piastra di base 42 stessa (si veda ad esempio fig. 15).

Con riferimento a forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 15, esemplificativamente per il caso della CPC 46 e scheda di rete 48, e combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, la lama ripiegata di raffreddamento base 83 può essere utilizzata per dissipare calore generato da un componente elettronico presente sulla piastra di base 42, ad esempio il controllore PCIe 87.

La fig. 16 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, del di raffreddamento di un modulo di calcolo elettronico 12 mediante dispositivi di raffreddamento a liquido 60 in accordo con la presente descrizione e che prevede un unico collettore di mandata 88 del liquido di raffreddamento ed un unico collettore di uscita 90 del liquido di raffreddamento, cui vantaggiosamente afferiscono ciascuno di detti dispositivi di raffreddamento a liquido 60. In particolare, tali collettore di mandata 88 e collettore di uscita 90 sono configurati per servire tutti i dispositivi di raffreddamento a liquido 60 del modulo di calcolo elettronico 12, ad esempio tre, che ad esempio formano tipicamente due strutture di raffreddamento a sandwich schede di accelerazione di calcolo 64 ai lati ed una intermedia, o centrale, struttura di raffreddamento a sandwich CPC/rete 65.

In possibili implementazioni, il collettore di mandata 88, così come il collettore di uscita 90, possono essere provvisti di un rispettivo connettore principale di mandata 92 e di un rispettivo connettore principale di uscita 94. In questo modo, il collettore di mandata 88 può essere collegato ad una fornitura di liquido di raffreddamento tramite il connettore principale di mandata 92, mentre il collettore di uscita 90 può essere collegato ad uno scarico del liquido di raffreddamento esausto, tramite il connettore principale di uscita 94, per essere ripristinato a bassa temperatura. Ad esempio, il connettore principale di mandata 92, così il connettore principale di uscita 94, possono essere collegati, tramite apposite tubazioni, agli anzidetti connettori idraulici principali 24 dell’architettura di supercalcolo modulare 10 (si veda d esempio figg. 2 e 4).

In accordo con forme di realizzazione qui descritte, il connettore principale di mandata 92 ed il connettore principale di uscita 94 possono essere fissati sulla parete, o pannello, posteriore 36 di chiusura del contenitore scatolare 32, in modo da realizzare i connettori idraulici 56 sopra descritti, per definire un’interfaccia rigida di aggancio meccanico e collegamento idraulico tra l’interno del modulo di calcolo elettronico 12 ed i connettori idraulici principali 24 del circuito principale del sistema di raffreddamento a liquido dell’architettura 10.

In accordo con forme di realizzazione qui descritte, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, sia il connettore principale di mandata 92, sia il connettore principale di uscita 94, possono essere di tipo privo di gocciolamento, o “quick disconnect zero spillage”.

In possibili implementazioni, il collettore di mandata 88 può essere provvisto di condotti di mandata 84 per fornire il liquido di raffreddamento al rispettivo dispositivo di raffreddamento a liquido 60, in particolare uno o più condotti di mandata 84 per ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60 da servire. Ad esempio, nel caso di dispositivo di raffreddamento a liquido 60 comprendente un dispositivo a piastre di raffreddamento 80 formato da due pareti di raffreddamento 81 con rispettivi condotti di raffreddamento 82 interni, possono essere previsti due condotti di mandata 84, uno per ciascuna parete di raffreddamento 81 di ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60.

Analogamente, in possibili implementazioni, il collettore di uscita 90 può essere provvisto di condotti di uscita 86, per ricevere ed estrarre il liquido di raffreddamento esausto dal rispettivo dispositivo di raffreddamento a liquido 60, ad esempio uno o più condotti di uscita 86 per ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60 da servire. Ad esempio, nel caso di dispositivo di raffreddamento a liquido 60 comprendente una dispositivo a piastre di raffreddamento 80 formato da due pareti di raffreddamento 81 con rispettivi condotti di raffreddamento 82 interni, possono essere previsti due condotti di uscita 84, uno per ciascuna parete di raffreddamento 81 di ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido 60.

In possibili implementazioni, i condotti di mandata 84 e/o i condotti di uscita 86 possono essere realizzati come tubi connettori, ad i da un lato a ciascun dispositivo a piastre di raffreddamento 80, ad esempio alle rispettive pareti di raffreddamento 81, in corrispondenza dei rispettivi condotti di raffreddamento 82, e dall’altro lato ai rispettivi collettori di mandata 88 e di uscita 90. È chiaro che all’architettura di supercalcolo modulare 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

E anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz’altro realizzare molte altre forme equivalenti di all’architettura di supercalcolo modulare, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Architettura di supercalcolo modulare comprendente una pluralità di moduli di calcolo elettronico (12) tra loro comunicanti in rete e raffreddati a liquido, caratterizzata dal fatto che ciascun modulo di calcolo elettronico (12) comprende a bordo: - un nodo di calcolo (40); - uno o più autonomi dispositivi di raffreddamento a liquido (60) del nodo di calcolo (40); - un dispositivo di alimentazione elettrica (74), - un contenitore scatolare (32) che racchiude e protegge al suo interno almeno il nodo di calcolo (40), il dispositivo di alimentazione elettrica (74), e l’uno o più dispositivi di raffreddamento a liquido (60), sì che ciascun modulo di calcolo elettronico (12) sia indipendente idraulicamente, elettricamente, in termini di comunicazione di rete e meccanicamente almeno dagli altri moduli di calcolo elettronico (12), essendo inseribile e/o removibile a caldo o sostituibile a caldo da detta architettura.
2. 2. Architettura come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto contenitore scatolare (32) delimita una camera interna di contenimento (38) che contiene il nodo di calcolo (40), e che è provvista di un’apertura di inserimento (39) frontale, un pannello frontale (34) di chiusura, ed una parete posteriore (36) di chiusura.
3. 3. Architettura come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che ciascun nodo di calcolo (40) comprende almeno una scheda di elaborazione centrale (46), almeno una scheda di rete (48), una o più schede di (44) ed una possibile scheda I/O (50).
4. 4. Architettura come nella rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che prevede una pluralità di dispositivi di raffreddamento a liquido (60), ciascuno disposto rispettivamente presso ciascuna di dette scheda di elaborazione centrale (46), scheda di rete (48), ed una o più schede di accelerazione di calcolo (44).
5. 5. Architettura come nella rivendicazione 3 o 4, caratterizzata dal fatto che ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido (60) accoppiato a rispettive una o più schede di accelerazione di calcolo (44), e/o scheda di elaborazione centrale (46) e scheda di rete (48), definisce rispettive strutture di raffreddamento a sandwich schede di accelerazione di calcolo (64) e/o strutture di raffreddamento a sandwich scheda di elaborazione centrale/rete (65).
6. 6. Architettura come nella rivendicazione 3, 4 o 5, caratterizzata dal fatto che ciascun nodo di calcolo (40) comprende una piastra di base (42) configurata per consentire almeno una connessione per alimentazione elettrica mediante il dispositivo di alimentazione elettrica (74), una comunicazione interna al nodo di calcolo (40) mediante una rete di comunicazione interna (95) ed una comunicazione di rete del nodo di calcolo (40) verso l’esterno.
7. 7. Architettura come nella rivendicazione 3, 4, 5 o 6, caratterizzata dal fatto che comprende dispositivi di dispersione calore a piastre (67) associati ai rispettivi dispositivi di raffreddamento a liquido (60) e dette scheda di elaborazione centrale (46), scheda di rete (48), ed una o più schede di accelerazione di calcolo (44).
8. 8. Architettura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascun dispositivo di raffreddamento a liquido (60) comprende un dispositivo a piastre di raffreddamento (80) provvisto di una pluralità di condotti di raffreddamento (82) definenti un circuito di raffreddamento a liquido.
9. 9. Architettura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascun modulo di calcolo elettronico (12) comprende un unico collettore di mandata (88) di liquido di raffreddamento ed un unico collettore di uscita (90) di liquido di raffreddamento, cui afferiscono ciascuno di detti dispositivi di raffreddamento a liquido (60).
10. 10. Architettura come nelle rivendicazioni 2 e 9, caratterizzata dal fatto che il collettore di mandata (88) ed il collettore di uscita (90) sono provvisti di un rispettivo connettore principale di mandata (92) e di un rispettivo connettore principale di uscita (94), fissati sulla parete posteriore (36) di chiusura realizzando connettori idraulici (56) per un aggancio meccanico e collegamento idraulico con connettori idraulici principali (24).
11. 11. Architettura come nella rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che i connettori idraulici (56) sono in posizione maggiormente sporgente dal contenitore scatolare (32), rispetto al dispositivo di alimentazione elettrica (74).
12. 12. Architettura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un armadio di contenimento (14) in cui sono inseriti, in modo selettivamente removibile, detti moduli di calcolo elettronico (12), autonomamente connessi sia elettricamente, sia idraulicamente a rispettive forniture di alimentazione elettrica e di liquido di raffreddamento,