一、服务器分类
数据中心的主要负载是服务器(SERVER)。服务器发展到今天，适应各种不同功能、不同环境的服务器不断地出现，分类标准也多种多样。
1.按应用层次划分为入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器四类
(1)入门级服务器
入门级服务器通常只使用—个处理器，并根据需要配置相应的内存和大容量IDE硬盘，必要时也会采用IDE RAID(一种磁盘阵列技术，主要目的是保证数据的可靠性和可恢复性)进行数据保护。入门级服务器主要是针对基于Windows NT’NetWare等网络操作系统的用户，可以满足办公室型的中小型网络用户的文件共拿、打印服务、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求，也可以在小范围内完成诸如E-mail、Proxy、DNS等服务。
(2)工作组级服务器
工作组级服务器一般支持1至2个处理器，可支持大容量的ECC(一种内存技术，多用于服务器内存)内存，功能全面。可管理性强、且易于维护，具备了小型服务器所必备的各种特性，如采用SCSI(一种总线接口技术)总线i／O(输入／输出)系统，SMP对称多处理器结构、可选装RAID、热插拔硬盘、热插拔电源等，具有高可用性特性。适用于为中小企业提供Web、Mail等服务，也能够用于学校等教育部门的数字校园网、多媒体教室的建设等。
(3)部门级服务器
部门级服务器通常可以支持2至4个处理器，具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。首先，集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数。此外，结合服务器管理软件，可以使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，当用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，可保护用户的投资。目前，部门级服务器是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层数据中心保持顺利连通的必要环节。适合中型企业(如金融、邮电等行业)作为数据中心、Web站点等应用。
(4)企业级服务器
企业级服务器属于高档服务器，普遍可支持4至8个处理器或者更多，拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽，大容量热插拔硬盘和热插拔电源，具有超强的数据处理能力。这类产品具有高度的容错能力、优异的扩展性能和系统性能、极长的系统连续运行时间，能在很大程度上保护用户的投资。可作为大型企业级网络的数据库服务器。目前，企业级服务器主要适用于需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的大型企业和重要行业(如金融、证券、交通、邮电、通信等行业)，可用于提供ERP(企业资源配置)、电子商务、OA(办公自动化)等服务。
2．按服务器的处理器架构(也就是服务器CPU所采用的指令系统)划分把服务器分为CISC架构服务器、RISC架构服务器和VLIW架构服务器三种
(1)CISC架构服务器
CISC的英文全称为“Complex Instruction SetComputer”，即“复杂指令系统计算机”。早期的桌面软件是按CISC设计的，并一直沿续到现在，所以，微处理器(CPU)厂商一直在走CISC的发展道路，包捂Intel、AMD等。在CISC 微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度较慢。
(2)RISC架构服务器
RISC的英文全称为“Reduced Instruction SetComputing”，中文即“精简指令集”，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。在服务器中采用RISC指令的CPU主要有HP公司的Alpha和PA-RISC、IBM公司的Power PC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Spare。
(3)VLIW架构服务器
VLIW是英文“Very Long Instruction Word”的缩写，中文意思是“超长指令集架构”，VLIW架构采用了先进的EPIC(清晰并行指令)设计，这种构架也被叫做“IA-64架构”。 VLIW的最大优点是简化了处理器的结构，删除了处理器内部许多复杂的控制电路，这些电路通常是超标量芯片(CISC和RISC)协调并行工作时必须使用的，VLIW的结构简单，也能够使其芯片制造成本降低，价格低廉，能耗少，而且性能也要比超标量芯片高得多。目前基于这种指令架构的微处理器主要有 Intel的IA-64和AMD的x86-64两种。
3．按服务器用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类
(1)通用型服务器
通用型服务器是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器，当前大多数服务器是通用型服务器。这类服务器因为不是专为某一功能而设计，所以在设计时就要兼顾多方面的应用需要，服务器的结构就相对较为复杂，而且要求性能较高，当然在价格上也就更贵些。
(2)专用型服务器
专用型(或称“功能型”)服务器是专门为某一种或某几种功能专门设计的服务器。在某些方面与通用型服务器不同。如光盘镜像服务器主要是用来存放光盘镜像文件的，因此需要配备大容量、高速的硬盘以及光盘镜像软件。FTP服务器主要用于在网上(包括Intranet和Internet)进行文件传输，这就要求服务器在硬盘稳定性、存取速度、I／O(输入／输出)带宽方面具有明显优势。而E-mail服务器则主要是要求服务器配置高速宽带上网工具，硬盘容量要大等。这些功能型的服务器的性能要求比较低，因为它只需要满足某些需要的功能应用即可，所以结构比较简单，采用单CPU结构即可；在稳定性、扩展性等方面要求不高，价格也较便宜。
4．按服务器的机箱结构来划分，可以把服务器划分为“台式服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类
(1)台式服务器
台式服务器也称为“塔式服务器”。有的台式服务器采用大小与普通立式计算机大致相当的机箱，有的采用大容量的机箱，像个硕大的柜子。低档服务器由于功能较弱，整个服务器的内部结构比较简单，所以机箱不大，都采用台式机箱结构。
(2)机架式服务器
对于数据中心而言，选择服务器时首先要考虑服务器的体积、功耗、发热量等物理参数，因为数据中心通常使用大型专用机房统一部署和管理大量的服务器资源，机房通常设有严密的保安措施、良好的冷却系统、多重备份的供电系统。如何在有限的空间内部署更多的服务器直接关系到企业的服务成本，通常选用机械尺寸符合19英寸工业标准的机架式服务器。机架式服务器也有多种规格，例如1U(1U=1.75英寸=4.445cm)、2U、4U、6U、8U等，安装在标准的19英寸机柜里面。
(3)机柜式服务器
在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。对于证券、银行、邮电等重要企业，则应采用具有完备的故障自修复能力的系统，关键部件应采用冗余措施，对于关键业务使用的服务器也可以采用双机热备份高可用系统或者是高性能计算机，这样的系统可用性就可以得到很好的保证。
(4)刀片式服务器
刀片式服务器是一种HAHD(High AvailabilityHigh Density，高可用高密度)的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器。在这种模式下，每一个母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。当前市场上的刀片式服务器有两大类：一类主要为电信行业设计，接口标准和尺寸规格符合PICMG(PCI Indus-trial Computer ManufacturersCroup)1．x或2．x，未来还将推出符合PICMG 3．x的产品，采用相同标准的不同厂商的刀片和机柜在理论上可以互相兼容；另一类为通用计算设计，接口上可能采用了上述标准或厂商标准，但尺寸规格是厂商自定，注重性能价格比。
二、服务器电源系统标准
服务器电源按照标准可以分为ATX电源和SSI电源两种。ATX标准使用较为普遍，主要用于台式机、工作站和低端服务器；而SSI标准是随着服务器技术的发展而产生的，适用于各种档次的服务器。
1．强制性标准(电源必须满足的标准)
电气安全方面：GB4943-2001《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》(等同IEC 950)。产品不仅要符合该标准的要求，而且还必须能够获得权威机构的认可才能够进行生产和销售，也就是通常所说的安全认证。
电磁兼容方面：GB9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》(等同CISPR 22：1997)。该标准主要对产品产生的传导干扰和辐射干扰提出了限制。其目的就是要求产品在使用时，不能干扰其他设备的正常运行。
谐波电流方面：GBl7625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》(等同IEC61000-3-2：1995)。该标准是针对产品对电网造成的影响而制定的。
国内目前需要对电源产品进行3C(ChinaCompulsory Certificate)强制认证。
国际上遵循的标准主要为UL60950-1；FCC ClassB Part 15；EN55022／CISPR*；EN55024；EN61000-4-2；ANSI*C62.41；ANSI C62.45；ANSI C63.4；AB13-94-146；EMKO-TSE(74-SEC)207／94等。
2．非强制性的标准(也可以叫做推荐标准)
电磁兼容方面：GB／T 17618-1998《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》(等同SICPR 24：1997)。该标准与GB9254-2001《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》其实是产品电磁兼容性的两个方面，GB9254着眼于产品发出的干扰，而GB17618则是产品应具备的抗干扰能力，只有同时满足这两方面的要求才算完善的产品，才能保证不同的设备同时使用时不会互相影响。但这两方面有轻重之分，而干扰相比较抗扰会造成更严重的问题，所以GB 9254是强制性标准而GB／T 17618属于推荐标准。
综合性：GB／T14714-1993《微小型计算机系统设备用开关电源通用技术条件》该标准在国际上并没有相对应的标准，是我国专门针对计算机电源产品编写的一份指导性的标准，它的内容涉及产品的性能、环境、制造、检测、包装、运输等等内容。虽然不属于强制性标准，但它所包含的内容比较全面，有较好的参考价值和指导意义。
3．企业标准(Intel关于服务器电源相关设计文件)
Intel关于PC和服务器电源相关设计文件虽然不是由国家机构发布的标准，严格意义上也不是规范文件，但它却是目前PC和服务器电源领域最重要的产品设计参考，因为Intel在PC领域长期处于绝对的领先地位，成了事实上的行业兼容标准。且相关文件对电源作了非常详尽的描述，从外形结构、接口定义到各个输入输出参数的定义和设定，几乎涵盖电源所有特性。目前全球绝大多数的电源都在依据Intel相关文件进行设计、测试和评价。
1)ATX标准
为了解决老一代AT电源的供电容量和散热的限制，Intel在1997年推出了ATX电源规范。ATX标准的电源与以往的PS／2、AT标准电源相比，在可控性、可管理性以及散热、机箱布局等方面做了很多改进。
ATX电源是目前PC和服务器中普遍使用的标准电源，包括单电源、冗余电源两种规格。单电源系统功率在145～400W之间，最多可以提供对双处理器系统的支持。这种电源主要使用在PC和低档服务器上，而在高档服务器中为了满足供电需求，大多采用Redundant电源系统，即冗余热插拔电源，可以在线更换。在服务器系统中应用Redun-dant电源，可以大大提高整个服务器系统的可靠性和可用性。这种电源的功率一般在每模块175W以上，有 1+1、2+1、3+1等多种规格。
ATX本身演进的进程大致为：1ATX2.03(1999年以前)ATX12V1.0(2000年2月)ATX12V2.0(2003年2 月)ATX12V2.31(2008年2月)，进程演进主要的脉络为容量(特别是12V，5V)的增加，冗余度的提高和节能与降噪设计等。
ATX标准除了本身不断的纵向演进以外，随着应用环境日渐丰富和新产品的层出不穷，其横向演进的过程也值得关注。总的来说，相继诞生了CFX12V，LFX12V，SFX12V和TFX12V等标准。
SFX12V是为microATX and FlexATX系统制定的电源标准。
TFX12V是为容量为9-15升的SFF(SmallFromFactor)系统制定的电源标准。
LFX12V是为容量为6-9升的USFF(Ultra SmallFrom Factor)系统制定的电源标准，是BTX(Balanced Technology Extended)标准的一种。
CFX12V是为容量为10-15升的USFF(Ultra SmallFrom Factor)系统制定的电源标准，是BTX(Balanced Technology Extended)标准的一种。
因此截至目前ATX已经演进成为一个十分庞大的标准族，2006年1月，Intel将其关于桌面及其衍生产品的电源设计规范整合起来，形成了一个里程碑文件《Power Supply：Design Guide for Desb-top PlatformForm Factors))，即《桌面平台电源设计型式与规格》，从此以后，无论是ATX12V，CFX，LFX，SFX，TFX都在此文件里协同演进。截至 2008年7月，该文件的最新版本为1.2。
2)SSI电源规范
就电源而言，随着IA服务器市场的不断扩大，IA服务器的应用领域也更宽，应用环境也更复杂。于是，对IA服务器电源系统的负载能力、安全性、扩展性和通用性等方面提出了更高的要求。为此，Intel联合一些主要的IA架构服务器生产商推出了新型服务器电源规范---SSI(Server System Infras-tructure)规范。SSI规范的推出是为了规范服务器电源技术，降低开发成本，延长服务器的使用寿命而制定的，主要包括服务器电源 (Power Supply)规格、背板系统(Electronic Bays)规格、服务器机箱系统规格和散热系统规格。
根据使用环境、规模的不同，SSI电源规范可以分为以下几种子规范：EPS(Entry Power Supply)规范、MPS(Midrange Power Supply)规范、TPS(Thin Power Supply)规范和DPS(Distributed Pow-erSupply)规范。
EPS规范(Entry Power Supply Specification)：开始主要为单电源供电的服务器设计，设计中秉承了ATX电源的基本规格，但在电性能指标上存在一些差异。它适用于额定功率在300W～400W的电源，独立使用。后来该规范发展到EPS12V(Ver-sion2.0)，适用的额定功率达到450W～650W。但目前EPS 的发展很快，容量已经达到900W(EPS for Workstation)，也可以实施N+1的冗余供电方式。
MPS规范(Midrange Power Supply Specifica-tion)：这种电源被定义为针对4路以上CPU的高端服务器系统。MPS电源适用于额定功率在375W～450W的电源，可单独使用，也可冗余使用。它具有PFC、自动负载电流分配等功能。采用这种电源元件电压、电流规格设计和半导体、电容、电感等器件工作温度的设计裕量超过15％。
TPS规范(Thin Power Supply Specification)：具有PFC(功率因数校正)、自动负载电流分配功能。电源系统最多可以实现4组电源并联冗余工作，由系统提供风扇散热。 TPS电源对热插拔和电流均衡分配要求较高，它可用于N+1冗余工作，有冗余保护功能。
DPS规范(Distributed Power Supply Specifica-tion)：电源是单48V直流电压输出的供电系统，提供的最小功率为800W，输出为+48V和+12VSB。DPS电源采用二次供电方式，输入交流电经过AC-DC转换电路后输出48V直流电，48VDC再经过DC-DC转换电路输出负载需要的+5V、+12V、+3.3V直流电。制定这一规范主要是为简化电信用户的供电方式，便于机房供电，使IA服务器电源与电信所采用的电源系统接轨。
但是，上述各种规范的发展状况也大不相同，在SSI FOKM(sSI论坛—SSI相关标准发布的官方网站上)，我们目前看不到MPS，TPS和DPS进一步成型的规范书。但是，我们在该网站上可以看到 EPS的规范却方兴未艾(截至2008年7月)，分别有：EPS12V(Entrylevel Power Supply)；EPS12V(Entrylevel Power Supply) ；ERP12V(Entry Re-dundant Power Supply)；EPS1U(Entry-level PowerSupply-1 U Non-Redundant)；EPS2U(Entry-levelPower Supply-2U Non-Redundant) ；ERP2U(EntryRedundantPowerSupply-2U)。
2008年Intel还颁布了一个规范：《PowerSup-plyDesign Guideline for 2008 Dual-socket Setver andWorkstations》版本1.0，为基于双核的服务器和工作站提供了电源制造标准。可以看到，依然是基于EPS的标准进行演进。
三、服务器电源对于数据中心供配电系统设计的基础意义
服务器电源是整个数据中心供配电系统建设的出发点和归宿点，了解服务器电源的相关外特性对于数据中心的供配电系统建设具有基础的意义。毕竟数据中心设计者不是在为一整套应用系统(诸如CPU，主板，硬盘，光驱等)选择一套合适的电源系统一这些工作已经由服务器厂家的产品工程师完成了，但是，充分的了解服务器电源的容量，冗余方式，制冷要求和能效设计等主要外特性指标对于数据中心供配电系统的安全必要的。
1．服务器电源容量
在数据中心共配电系统设计时，首先的工作就是确定负载的容量。那所谓负载的容量和服务器电源容量到底是何种关系?这个问题十分令人困扰。
关于服务器电源的铭牌，一般不会直接贴在服务器的外壳，而是贴在服务器电源外壳比较空旷的地方，通常都只有在从服务器取出服务器电源后才能看到。
其中，INPUT(输入)：220V～／4A 50HZ，定义的是该电源的输入参数，而且这项参数经常却贴在服务器外壳靠近风扇的地方，因此，就特别容易让人误解：服务器的功率就是INPUT 220V×4A=880VA，就是该服务器的额定视在功率。
此处需要特别强调的是：INPUT(输入)中220V是服务器电源额定输入电压而指的是最大额定输入电流能力，表征的电源在最低输入工作电压时的最大输入电流能力，因此，直接用输入额定电压×输入额定最大电流来表征额定输入功率是不合适也是不正确的。
OUTPUT(输出)250W MAX，这个参数才是该服务器电源最大输出功率，但很遗憾的是，通常服务器厂家没有将这个参数标识在服务器外壳上，这个参数通常只有在服务器电源铭牌上才能看到，因此这个参数也被称为铭牌功率(nameplate rat-ing)，这个参数对设计才具有确实的意义。
值得一提的是，随着服务器电源技术的发展以及节能要求的提高，PFC技术(Power Factor Corrected)越来越广的被采用，铭牌功率和服务器输入电压和电流乘积之值越来越接近。
那么，接下来的问题是负载的容量是否直接等同于服务器电源的最大功率?
答案依然是否定的，见图1。
图1能够说明很多问题。对于服务器电源的容量而言，这张图表揭示其实目前服务器厂家对电源的选择思路。改图右平面从右至左有三根垂直的直线，对应服务器的三种工况。
铭牌功率：指的是服务器电源铭牌功率。
最大工况设置：指的是服务器系统工作在最大用电负荷时耗电功率。
CPU100％利用率典型工况：CPU工作在100％利用率时耗电功率。
从图中可以注意到服务器最大的功率消耗是铭牌额定值的80％，这是因为服务器厂家在选择电源时也宽放了大致20％的裕量。
而CPU100％利用率典型工况是铭牌额定值的67％。事实上服务器正常工作时的能耗还有小于这个值。
因此，在具体的设计工作中，这种裕量和工况差异也建议被设计者纳入考虑。
正因为如此，目前业界有一种呼声：考虑到一些用户为了更灵活、更容易地升级，可能也愿意牺牲效率，但也有许多用户愿意在标准配置电源和最大配置电源中做出选择。服务器制造商应该考虑提供可选电源方案。
2．服务器电源冗余
服务器设备中广泛使用两个或两个以上的电源同时供电，这种多电源供电技术的学术名称为“冗余电源(Redundant Power Supply)”。
1)冗余电源的系统结构
冗余电源系统采用输入总线、负载总线和共享总线的“三总线”的电路结构。电源1、电源2…电源n为热插拔电源模块，它们以并联方式相连接，C1、 C2…Cn为各电源模块的控制模块，S1、S2…Sn为受控电流调节器／隔离器。SENSE1、SENSE2…SENSEn为电源检测信号，FB为负载电压反馈信号。
系统正常工作时，控制模块通过调整电流调节器／隔离器的导通程度，使系统均衡地使用每个电源模块一每个电源模块向系统提供相同的电流，这种工作模式称为“电流共享”；或者控制受控电流调节器／隔离器使得某一个／组电源工作，另个／组电源备份。冗余电源系统中的每个供电模块均可以热插拔，一旦某个供电模块损坏，就能在不停电情况下完成维修工作，而丝毫不影响系统的正常工作。热插拔(hot-swapping)是指将模块、板卡或电源等设备带电“接入” 或“移出”正在工作的机器。
2)冗余电源的对于前端供配电系统的要求
服务器冗余电源系统从性质上最终都可以归结到双电源系统上。服务器冗余电源(双电源系统)设计为提高服务器本身供电的可靠性提供了极佳的物质基础。常识上讲，如果双电源服务器的每一路电源都能够通过独立的供电路由找独立的能量源去电，就能够获得最高的可靠性。请注意：关键点是供电路由独立和能量源独立。
而传统意义上的能量源，也就是UPS，无论是(单机／串联热备份／N+1直接并机)都不能做到能量源相互独立，与之相配套的供电路由也相应的无法独立，也就是说每个环节都存在着明显的单点故障，明显的无法和服务器的双电源结构进行匹配。所以，2N／2(N+1)的供电结构正是基于服务器冗余电源结构而兴起的供电解决方案，而事实上，TIA- 942(Telecommunications Infrastructure Standard for DataCenter，April2005)将2N／2(N+1)的供电结构归入Tir4(最高可靠度供电等级)。
3．服务器电源制冷
服务器电源的制冷是通过其内置的风扇进行强制制冷的。Intel在《Power Supply Design Guideline for2008 Dual-socket Serverand Workstations》版本1.0中，定下了关于服务器电源的相关环境参数(如图4)。
但制冷系统和物理结构相关密切，以Redun-dant1U Power Supply(ERP1U)为例(如图5)。
所以，明显可以看到气流成水平流动方向，这对于数据中心气流组织，机架摆放方式形成了基础性的影响，目前业界流行的面对面、背靠背的机架摆放方式基础之一就源于单台服务器制冷气流由前至后的水平流动方向。
4．服务器电源能效
计算机／服务器电源的能效一直是近几年来业界最为人关注的主题之一，业界关于计算机／服务器的能效也取得了很多成果。
“能源之星”针对计算机电源的要求也在不断升级。 “能源之星”4.0版规范的自2007年7月20日开始生效，要求台式机在待机和休眠模式下的功率消耗分别不超过2.0W和4.0W，且对空闲 (Idie)状态下的功率消耗也作出了规定(A类≤50.0W；B类≤65.0W；C类≤95.0W)；而在20％、50％和100％负载条件下的效率最低达80％。此外，更新的5.0版规范第一阶段要求将于2009年7月1日开始生效，将要求使用内置电源的计算机在50％负载条件下工作效率最低达 85％，而在20％和100％负载条件下最低效率达到82％。
业界还涌现了新的节能要求，如吸引了诸多知名计算机厂商参与的计算产业气候拯救行动(CSCI)的要求，如表1所示。
Intel针对服务器电源在2008年2月更新了对EPS电源的效率要求，如表2所示。
可以发现，不同的规范之间也在相互影响，有着趋近甚至趋同的趋势。
四、结语
随着各种新思想，新架构，新技术不断涌现和发展，服务器电源本身的改变也呈现出显著的加速趋势，适当的了解和掌握服务器电源的相关进程对于我们的设计实践有着十分重大和现实的意义。