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在前篇文章” OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a与2.0比较与分析 (上) ”中，已为各位就 NVM Express Requirements、PCIe Requirements、Reliability、Endurance 这几个项目进行比较分析，同时也可以了解到在NVMe requirements的部份修改新增最多。从中也能了解到OCP 2.0部份想要补强原先1.0a不足的部份，新增的定义更是为了对应未来server环境规划需求而生。而本篇延续上篇验证项目比较分析，持续为各位带来后续测试项目， 比较分析OCP 1.0a与2.0之间的差异与新增项目。 OCP 1.0a与2.0之间的差异与新增项目 1.Thermal: 此章节针对Thermal热适应需求为主，因datacenter SSD长时间在server环境内使用，对于SSD高温下的控制有着较严苛的标准，以保障SSD在高温环境下能长时间稳定运作。以下为OCP 1.0a与2.0之间变更的项目。 2.Form Factor Requirements: 此章节针对Form Factor Requirements datacenter SSD接口规范为主，因OCP server设计特性，除了常见的M.2 SSD以外，EDSFF这类特殊外观设计的SSD便是server基本规格。以下为OCP 1.0a与2.0之间变更的项目。 3.Out-of-Band Management (SMBUS) Support: 此章节针对Out-of-Band Management (SMBUS)控制为主，Out-of-Band Management在datacenter SSD中透过SMBUS进行存取，因Out-of-Band Management透过独立的SMBUS存取，可以在SSD出现故障无法正常读取时，透过SMBUS进行SSD存取以厘清SSD故障问题点。以下为OCP 1.0a与2.0之间变更的项目。 4.Security: 此章节针对Security安全性规范为主，定义OCP server安全规范，以确保datacenter SSD符合OCP安全规范。以下为OCP 1.0a与2.0之间变更的项目。 5.Device Profiles: 此章节针对Device Profiles，也就是datacenter SSD配置为主，为OCP 2.0新增项目。此章节目的在于让设备供货商在制造设备时透过韧体设定来进行设备配置。设备可以配置为A型或B型或两个设置的混合体。每个客户都必须提供他们对每个设备配置所设置的 A/B 选择以符合OCP 2.0规范。A和B型态相关配置需求请参考spec。 6.Labeling: 此章节针对Labeling，也就是SSD上面的标签设置方式为主，定义SSD上的标签内容与图例，以确保标签呈现符合OCP规范。以下为OCP1.0a与2.0之间重要的差异。除了对应的容量从GB到了TB，在OCP2.0中更是增加了卷标内容格式以及卷标图例使用定义，让SSD标签上有更详细一致的规范。 7.Compliance: 此章节针对ROHS Compliance以及ESD compliance，确保OCP SSD能符合ROHS以及ESD规范。这两项规范在OCP 2.0中延续OCP 1.0a，使用相同的规范。 8.Shock and Vibration: 此章节针对SSD震动冲击耐受度规范。这两项规范在OCP 2.0继续沿用原先1.0a中对于shock and vibration测试规范以及测试流程。 9.NVMe Linux CLI Plug-In Requirements: 此章节针对NVMe Cli command为主，NVMe Cli command为Linux下常用来控制NCMe SSD的utility，由NVMe express 协会开发，一般可利用NVMe cli在Linux环境下监控SSD健康度，更新firmware，以及secure erase SSD。以下为OCP 1.0a与2.0之间重要的差异。可以看出来nvme cli已成熟，所以在OCP 2.0中多是针对先前1.0a补充说明，基本上并无太大变动。 10.Revision History: 这部分为版本修定历史纪录，纪录OCP 2.0中主要新增重点项目，OCP2.0中新增内容如下: Latency Monitoring, Device Capabilities, Unsupported Requirements, Datacenter SSD Power States, Multiple Namespaces, Sanitize, NVMe-MI, Write Zeroes, Compare, Fused, Write Uncorrectable, Device Profiles, SPDM and additional security requirements…等。 11.Appendix: 最后附录部份分为两大项目，为Facebook以及Microsoft各别针对各自对于自家需求所提出的项目。OCP project目前主要是Facebook以及Microsoft在维护，基本上这两间公司所架构的server及其零组件皆需符合OCP规范。 以下分别列出这两项appendix在OCP 1.0a与2.0之间的差异。 Appendix A – Facebook Specific Items Appendix B – Microsoft Specific Items 结语： 本篇就OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a与2.0后半段项目进行比对，可以发现在form factor requirements以及security变动较大，新的OCP 2.0更是新增了E3 form factor以及U.2/U.3 (SFF-8639) form factor以对应未来新型态的SSD，而security部份OCP 2.0更进一步加强资安部份，确保资料安全性，而部份关于震动摔落等环测项目部份，较无明显变更。相信未来能支持OCP 2.0的SSD能更受server厂商青睐，大量部属在其server中。

在先前的文章 Meta开放运算计划(OCP)标准验证程序Cloud SSD 1.0a compliance test 中，已为各位介绍了OCP相关源由以及测试项目。相信大家对于OCP的相关验证项目已有了大致上的了解，而OCP 1.0a compliance test主要依循”OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a”这本specification为主。随着server需求的日与俱增，硬件迭代升级是必然会遭遇到的环节，OCP的标准化规范通常会根据需要程度而进行更新，当原先的1.0a版本逐渐不敷使用，新的2.0版本便自然应运而生。 如同前面所说，2.0版本的目标是为了满足市场需求，以及为了未来的创新而做准备，因此OCP 2.0是基于OCP 1.0a为基础而进行改进。那么2.0版本对比先前的1.0a版本有何差异与变动呢？ 今天的文章就会针对specification内容所提到的 NVM Express Requirements、PCIe Requirements、Reliability、Endurance等 几个重点项目依序进行比较分析。 NVM Express Requirements 此章节以NVMe spec需求为主，OCP SSD spec主要基于NVMe spec为基础发展，以此为基础增加在server上运用的功能。以下为OCP 1.0a与2.0版本间的重要差异。我们可以发现，除了NVMe spec从原本的1.4转成1.4b，也多了一些有关server应用的需求加入。其中OCP 2.0部份更是将原先vendor specific的非必须字段也新增了指定需求。可以看出OCP 2.0在NVMe express requirements这块补充了原先所缺乏的部份。 PCIe Requirements 此章节则以PCIe spec需求为主。NVMe SSD底层主要是透过PCIe沟通，OCP spec也针对此部份定义其需求，基本上PCIe底层变动不大，在PCIe requirements这块的变更较少。 Reliability 此章节针对Reliability可靠度为主，除了一般Reliability需求外，因SSD长时间在server环境内使用，故OCP在这方面会特别着重在「温度」以及「上下电」这部份可靠度的需求，以下为OCP 1.0a与2.0之间的版本差异。 Endurance 此章节针对Endurance耐用度为主，因服务器长时间在server环境下应用，其长时间高速存取的特性，让OCP对endurance耐用度这块也有其明确定义，主要着重在设备在面临寿命尽头(End of Life)时，为保障数据完整度，该设备须有一定程度的备援及可读取功能。表即为OCP 1.0a与2.0版本之间的主要差异。 结语 本篇就OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a与2.0版本的前半段项目进行比对，从中我们可以发现，为了填补原先1.0a较不足的部份，OCP 2.0在NVMe requirements分类的修改以及增修的项目最多，而新增的定义也是为了因应server环境需求而生。相信未来能支持OCP 2.0的SSD必定会更受server厂商青睐，将其大量部属在server中。

随着云端运算以及云端储存成长快速，网络服务供货商对于服务器的需求也随之提高，而云端服务供货商需要持续成立更多的数据中心，并且提供合格且数量充沛的硬件设施，来才有能力满足用户对于海量信息的存取需求。特别是近年来Netflix, Disney+, Spotify等各种影音串流媒体的兴起，更持续地带动服务器本身在储存空间及效能上的需求。 噪音与振动：耗电量与散热转速提升的待解课题 身为服务器不可或缺的关键构成，想当然尔，使用于服务器中的CPU以及硬盘(HDD)的市场需求自然也有了相当高程度的增长。CPU效能的提升，对CPU本身及服务器的其他零组件带来了更高的耗电量，此外，硬盘的容量也在近几年有了加倍的成长。 当服务器整体耗电量提高，散热需求也就势必要能够有所对应。作为服务器散热系统中的主要组件，为了提供足够的散热风量，便需要更高的风扇转速才能将累积于服务器中的热量，送至服务器的机壳之外。可想而知的是，散热风扇所产生的振动与噪音将会随着转速的提升而变得越来越大，进而影响到服务器中的其他组件。 其中硬盘就是服务器中最容易受到散热风扇的振动与噪音影响的组件。 依据目前的经验以及研究指出，影响硬盘效能的振动，可能会来自以下几种： 系统运作时的振动。 硬盘与硬盘之间的互相传导。 来自硬盘附近的其他装置所产生的振动。 其中，又以高速运行的风扇所产生的噪音与振动对硬盘的效能影响最大。 目前的硬盘科技对于2kHz以下的振动有较强的修正能力。 高速运行的风扇可产生高达20kHz的振动。 Attenuating Acoustic Effects on HDD Performance”, OCP Global Summit, 2021 而高密度、高性能的储存需求加剧了硬盘性能稳定性的挑战，其中，散热风扇的高频声波振动也将极大地影响着硬盘的性能。 当磁盘本身盘片密度变高时，盘片之间的距离更近，读取磁头与盘片的距离也将更加接近，如此一来，硬盘将更容易受到服务器内部的噪音、振动等外界干扰的影响，并对其造成非常大的性能变化。另一方面，为因应更高密度的机柜设计，服务器为了提升散热效果所进行的风扇功率、频率及速度上的各种强化，同样也会对高密度、大容量机械硬盘带来更多干扰。其中又以声波产生的声压对硬盘的影响最为明显，除了会造成硬盘的效能降低，甚至有可能对硬盘的寿命产生不良的影响。 也因此服务器产品设计的初期，我们就应该开始考虑到如何去减少服务器中散热风扇的振动与噪音对机械式硬盘的效能及寿命上可能产生的负面影响。 只不过，由于过去缺乏统一的量测工具以及量测方法，使得服务器制造商、机壳制造商与硬盘制造商之间必须经常性地耗费多余的时间和心力，来厘清不同制造商间，因为使用不相同的量测工具以及量测方法所带来的误差。而这项棘手难题，一直到了近几年Open Compute Project (OCP) 基金会的成立才获得了一定程度的缓解。 OCP除开源了包括数据中心、服务器在内的一系列硬件设计，也制定了像是数据中心的服务器、储存系统等硬件规格与建置标准。自2011年设立以来，OCP不仅开启了全球云端数据中心开放规格发展与风潮，同时也成为了全球通行标准。其中，针对散热风扇的振动与噪音对硬盘的影响，也特别成立了 OCP Storage HDD Dynamics Group ，透过集结来自于各个硬盘制造商以及深谙风扇振动与噪音的专业人士团队，在经过周延的讨论与实作后，所订出了的量测工具。 OCP Acoustical HDD Surrogate White Paper 作为专业测试验证与解决方案的领导品牌，百佳泰(Allion Labs)备有OCP Storage HDD Dynamics Group所建议的量测设备，更同时具备丰富的声学以及储存装置测试经验。不论是针对硬盘本体还是服务器机壳都能够提供对应的量测方法，并且使用专业的聆听室 (Listening Chamber) 来排除其他环境噪音所造成的量测误差，产出最正确的量测数据。 噪音振动对硬盘的影响 透过在执行效能测试的硬盘前方给予不同频率与强度的噪音，找出硬盘对于那些噪音的频率以及强度的应对较差，提供硬盘制造商以及机壳(硬盘抽取盒)制造商设计产品时的参考。 输出数据： 各个组合的声压曲线 各个声压下的硬盘效能 服务器中的散热风扇音量 将假体硬盘安装于服务器的硬盘槽中，量测散热风扇于各种转速下产生的噪音传到至硬盘槽的声量大小。提供服务器制造商于设计服务器内部构造时的参考。 输出数据： 每一个散热风扇转速下噪音的录音档 每一个散热风扇转速下噪音的频谱分析 基于上述两项量测方法，我们便能找出硬盘抗噪音振动的弱点，并且得出散热风扇于机壳中所产生的噪音频率，作为优化硬盘以及机壳抗噪音能力的重要依据。在下一篇文章中，我们将继续为大家带来实际测试中所得到的实验数据。

随着云端运算以及云端储存成长快速，网络服务提供公司对于服务器的需求也随之提高，而云端服务供货商需要持续成立更多的数据中心，才能提供合格且数量充沛的硬件，来满足用户大量信息存取的需求。一般来说，数据中心通常都是使用通用架构的服务器，或者一些较具规模的数据中心会大手笔自行设计或规划服务器规格。 OCP(Open Compute Project)是什么？ 观察到上述情况后，Facebook(Meta前身)于2011年4月成立数据中心，在开幕同时，提出开放运算计划 (Open Compute Project，简称OCP) ，开源了包括数据中心、服务器在内的一系列硬件设计。随后各大国际公司，如 Google、微软、Intel、Dell，以及台湾当地品牌的服务器生产业者 ，也陆陆续续加入了其中，现已成为由国际 IT 技术大厂共同主持的数据中心开放架构技术发展组织。 Facebook创立此项目目的在于透过公开数据中心软硬件设计的作法，吸引更多厂商共同进行数据中心的开发、 设计维护，以提高数据中心的效率，降低服务器整体功耗，有效提高服务器性能和降低耗能，同时制定大规模数据中心的技术规格标准，为云端服务产业提供高效、节能的技术交流平台。 Project Olympus Server(图片来自OCP Wiki) OCP 开放架构技术&OCP Compliance Test标准验证程序服务说明 目前OCP主要制定开放架构技术包括 Storage、Server、Rack & Power、Cooling Environments、Data Center Facility、Hardware Management、Networking 等类别。各类别皆针对各项组件规范制定。如储存组件来说， OCP 针对 NVMe SSD 项目提供 「NVMe Cloud SSD Specification」 的说明文件，里面详细规范符合 OCP 架构的 SSD 所需通过的条件(注：目前主流为OCP 1.0/1.0a)。 下方列出Spec说明文件里撷取出的部份规范供参考，细节可以上OCP官网检阅。从规范文件来看，可以发现 OCP针对Server应用环境 ，量身打造制订出符合此环境应用的 SSD 产品项目，但规范条件庞大且繁杂， 该如何保证自家产品确实符合OCP规范呢？—— 「OCP Compliance Test标准验证程序」 。 OCP Compliance Test测试项目 Compliance Test 包含了 NVMe Tests、Form Factor Tests、SMBus Tests、Security Tests、Endurance Tests、Thermal Tests、Labeling Tests、Endurance Tests、PCIe Tests、Reliability Tests 等。

通常，在电机驱动应用中需要很多不同类型的保护，包括保护功率晶体管、电机或系统的任何部件。变频器的电流保护是其中至关重要的一项。它不仅能预防对功率晶体管的任何潜在损坏，而且在发生故障或控制变得不稳定时能预防电机消磁。过流保护(OCP) 和短路保护(SCP)常常互换使用，但两者还是存在差别，我们将在本博文中探讨。 OCP和SCP的差别 简单来说，短路保护是过电流保护的一部分。图1表示不同电流保护之间的关系。 接地故障保护、臂短保护和相间短保护都属于短路保护。 图 1. 过流保护与短路保护比较 图2表示不同的短路模式和电流路径。如图2(a)所示，当电机绕组短接至电机壳体（通常接地）时，或者当电机电缆短接至接地时，则发生接地故障。图2(b)表示桥臂短路，指高侧IGBT和低侧IGBT同时意外导通并产生极高电流的情况。图2(c)表示相间短路，当不同相间的电机绕组短路时发生。所有三个示例中，电流幅度因电流路径（包括IGBT本身的）阻抗而受限。 图 2. 短路电流路径 如何设置 OCP点？ 无论面对什么类型的过流情况，如何设置保护电流大小都很关键。要解决这一问题，首先应识别系统中最脆弱的部件。在大多数情况下，IGBT将早于续流二极管受损，因为，当变频器将功率传递至电机时，更容易发生过流情况。那么，是否应该将OCP跳变值设为IGBT能够处理的最大电流？ 这取决于系统采用的控制方法。在伏特/赫兹控制中（广泛用于感应电机应用），启动时的电流值无法精确预测。另一方面，如果采用磁场定向控制这样的电流控制方法，则特定应用中电机的最大电流值是众所周知的。如图3所示，为此值添加一些裕量将成为OCP触发大小的良好参考点。例如，带FOC的电冰箱使用的永磁电机，其额定电流为1A rms，但是，在初始启动冷却期间，可承受120%的过载达10分钟。此情况下，最大峰值电流为1 A rms * 120% * Sqrt(2) = 1.7 A峰值。考虑电流控制过冲裕量，可选择+/- 2 A作为控制中的电流反馈范围。接着可将2.5 A设为OCP跳变点。即使在变频器电路中采用饱和电流为30 A的5 A IGBT，电流跳变点也不需要设为10 A或更高。高电流跳变点可能造成电机消磁。如果有固定时间的过载能力，可执行I 2 T保护来补充OCP。 图   3. OCP点与其它电流大小的关系 采用哪种保护方法？ 另一方面，SCP侧重于IGBT故障。Fairchild SPM®智能功率模块中的IGBT具备卓越的短路性能，但如果不能在几微秒内安全关断，仍可能受损。因此，应配置延迟时间固定在几微妙的硬件，而非通过软件实现。保护IGBT免受短路损坏的最常见方法是通过电流检测电阻感测负直流总线电轨上的电流，如图4(a)所示，并将压降前馈至栅极驱动器，以便后者同时软关断IGBT。在短路条件下关断IGBT可能造成过大电压尖峰和闭锁故障。而软关断是克服这些问题最为有效的方法。对于额定功率高于5 Hp的变频器，电流检测电阻的选择相当有限，而Fairchild的SPM 2系列产品采用感测IGBT，其中配备感测发射极引脚，载流仅为实际发射极电流的一小部分。三个感测发射极相连，使电流通过外部电流检测电阻，如图4(b)所示。压降以相似的方法前馈至栅极驱动IC。 图   4. 使用电流检测电阻进行短路保护 这些方法的缺点之一是无法检测接地故障电流，如图2(a)所示。只要总和不为零，软件可计算三相电流并识别接地故障。但响应速度可能不足以预防IGBT损坏。一个磁芯、一只正直流母线电轨上的电流检测电阻和去饱和保护也是可选接地保护方式。Fairchild可提供带不饱和保护功能的光电栅极驱动器。配备这些功能的器件有FOD8316、FOD8318和FOD8332等等。 总结 本文介绍了OCP和SCP的差别以及各种保护方案。为了满足应用要求，应精心选择合适的保护方法。 有关SPM产品的更多信息，请访问SPM登录页面： http://www.fairchildsemi.com.cn/spm/ 有关所有Fairchild电机控制产品的信息，请访问电机控制登录页面： http://www.fairchildsemi.com.cn/applications/motor-control/