具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对各个实施例的更透彻的理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有一个或更多个这些具体细节的情况下实践本发明构思。

如上所述，包括以高频率运行GPU的GPU子系统需要更有效的冷却以防止过热。较大的风扇可通过增加穿过散热片的空气循环速率来提供更有效的冷却。但是，图形子系统所在的PCIe插槽具有特定的形状因数，通常无法物理容纳大于特定尺寸的风扇。因此，传统的图形子系统通常只能配备以较低频率运行的GPU。

为了解决这些问题，各个实施例包括图形子系统，该图形子系统包括PCB、一组风扇和散热器。GPU集成到PCB中。与传统图形子系统中的PCB相比，PCB被缩短以占据图形子系统宽度的较小部分。散热器耦合到PCB和/或GPU，并且配置为延伸超过PCB的边缘，从而与PCB相比占据图形子系统宽度的较大部分。第一风扇被部分地或完全地布置在超过PCB的边缘，并且配置为沿着第一气流路径，引导空气通过散热器的延伸超过PCB的边缘的部分，并将空气引导到图形子系统之外。第二风扇配置为沿着第二气流路径并朝向GPU引导空气通过散热器。因为第一气流路径不受PCB的阻碍，所以穿过第一气流路径的空气具有低气压和高流速，从而提高了散热器的对流冷却能力。此外，穿过第二气流路径的一些空气可与穿过第一气流路径的空气混合，从而减少了由第二风扇引起的较热空气的再循环。

相对于现有技术，所公开的设计的至少一个技术优势在于，利用所公开的设计，相对于通常包括在传统图形子系统中的GPU，图形子系统可以配备有更高性能的GPU。因此，所公开的设计使得能够在计算机系统中实现更高性能的GPU，而没有过热的实质风险。这些技术优点代表相对于现有技术方法的一种或更多种技术进步。

系统概览

图1示出了配置为实现各个实施例的一个或更多个方面的图形子系统。如图所示，图形子系统100包括PCB 110，风扇120和130以及散热器140。PCB 110被布置为靠近图形子系统100的顶侧102，并且包括GPU 112和各种其他电子组件。在一个实施例中，除了GPU 112之外，或代替GPU 112，PCB 110可以包括任何技术上可行的类型的处理器，例如一个或更多个中央处理器(CPU)，以及其他类型的处理器。在这样的实施例中，图形子系统100可以被实现为通用附加卡。风扇120被布置为靠近图形子系统100的底侧104，并且被部分地或完全地嵌入散热器140中。在不同的实施例中，风扇130被设置在图形子系统100的顶侧102附近，或在图形子系统100内的任何其他技术上可行的位置。风扇130设置在图形子系统100的顶侧102附近，并且被部分地或完全地嵌入散热器140中。在不同的实施例中，风扇120和130中的一个或两个都不需要嵌入散热器140中。在一些实施例中，风扇120可以被完全省略。在一个实施例中，风扇120和/或130可以是具有基本垂直于PCB 110的轴线的轴流风扇。在此文中，术语“基本垂直”表示轴流风扇的轴线设置在相对于PCB 110垂直的一定角度范围内。散热器140热耦合到PCB 110和/或GPU 112，并配置为从PCB 110和/或GPU 112提取热量。散热器140可以包括任何技术上可行的类型的散热和/或导热机构，包括散热片、散热管等。

同样如图所示，图形子系统100的宽度约为W1，PCB 110的宽度约为W2，风扇130的宽度约为W3。PCB 110仅占据图形子系统100的总宽度W1的一部分，因此图形子系统100可以存在容纳与PCB 110相邻的风扇130。在这种配置中，与相比，风扇120和130可以使PCB 110和/或GPU 112比常规设计冷却得更有效，如以下结合图2所更详细地描述的那样。

图2示出了根据各个实施例的空气如何在图1的图形子系统内循环。如图所示，在运行期间，风扇120沿气流路径200吸入空气，并将空气通过散热器140引向PCB 110和/或GPU 112。通过热传递机构，例如散热片，散热器140将从PCB 110和/或GPU 112提取的热量传递到空气中。一部分加热的空气沿着气流路径202(0)和202(1)再循环，加热的空气的其他部分沿着气流路径204退出图形子系统100，还有加热的空气的其他部分沿着气流路径206被吸入风扇130。

同样如图所示，在运行期间，风扇130沿着气流路径210通过散热器140吸入空气。散热器140将从PCB 110和/或GPU 112提取的热量传递到空气中。然后风扇130沿着气流路径212将加热的空气引导出图形子系统100。气流路径210和/或气流路径212的至少部分是基本线性的。如本文所提及的，术语“基本线性的”可以指的是弯曲小于曲率的阈值量的任何路径。如上所述，风扇130还沿气流路径206吸入加热的空气，并沿气流路径212将空气引导出图形子系统100。所公开设计的一个优点是风扇130穿过散热器140吸入新鲜空气，并且如传统设计中发现的，与风扇穿过散热器排出的空气相比，新鲜空气具有较低的温度。因此，所公开的设计可以提供比传统设计更大的对流冷却。在一个实施例中，风扇130可以配置为通过散热器140排出空气。在各个其他实施例中，图形子系统100可以包括三个或更多个风扇，其中任何那些风扇配置为引导空气通过散热器140的任何部分。例如，除风扇120和130外，第三风扇可以配置为引导空气，使得空气穿过散热器140的任何部分。

气流路径210和212相对不受PCB 110和散热器140的阻碍。结果是，风扇130可以以低气压和高流速将空气沿着气流路径210和212引导，从而从散热器140获得较大的热量传递。另外，由于风扇130沿着气流路径206从风扇120吸入加热的空气，因此风扇130可以加热的空气的较低温度沿着气流路径202再循环，这增加了经由散热器140的热传递率。通过上述技术，高性能GPU 112可以集成到具有足够冷却功能以防止在运行期间过热的图形子系统中。下面结合图3更详细地描述风扇120和130的性能。

风扇性能比较

图3是根据各个实施例的轴流风扇气流随压力变化的曲线图。如图所示，曲线图300绘制压力302与流速304的函数。风扇性能曲线310表示类似于风扇120和/或风扇130的轴流风扇的性能。风扇性能曲线310描述了，当风扇以恒定转速旋转时，空气压力如何随风扇的不同的流速变化。风扇会根据各种物理障碍物的存在以不同的流速引导气流，各种物理障碍物的存在阻碍一个或更多个通过风扇的气流路径。

阻碍曲线320和330对应于图形子系统100的分开的区域，并描述了那些区域内的流速变化如何引起空气压力的变化。特别地，阻碍曲线320对应于风扇120所处的图形子系统100的区域，并且指示增加的流速导致空气压力的增加。阻碍曲线330对应于风扇130所处的图形子系统100的区域，并且指示增加的流速类似地导致空气压力的增加。

比较阻碍曲线320和330显示，随着流速的增加，靠近风扇120的压力比靠近风扇130的压力增加得更快。由于PCB 110对风扇120引导的气流产生了明显的物理障碍，这迫使气流转向并要么沿着气流路径202再循环，要么沿着气流路径204退出图形子系统，因此压力在靠近风扇120时升高较快。相反，在靠近风扇130时压力升高较慢，因为散热器140不会对风扇130引导的气流产生明显的物理障碍，而是允许气流沿着气流路径212相对不受阻碍地通过散热器140行进。

风扇性能曲线310与阻碍曲线320之间的交点322表示风扇120在给定风扇速度下的运行点，而风扇性能曲线310和阻碍曲线330之间的交点332表示风扇130在给定风扇速度下的运行点。如图所示，与风扇120相比，风扇130可以在较低的压力下获得较高的流速。因此，与风扇120或其他传统风扇设计相比，风扇130获得了更有效的对流冷却，因此更有效地将热量从散热器140传递到环境中。如上所述，风扇130还通过吸收沿气流路径202再循环的一部分加热的空气来提高风扇120从散热器140传热的效率。

图形子系统的示例性实施方式

图4示出了根据各个实施例的容纳图1的图形子系统的计算机底盘。如图所示，计算机底盘400包括图形子系统100、排气风扇402和进气风扇404。在运行中，进气风扇404将空气沿着气流路径410引导到图形子系统100。图形子系统100通过风扇120和130使用空气冷却PCB 110和/或GPU112，然后沿气流路径420和430排出加热的空气。排气风扇402有助于从计算机底盘400内移除加热的空气。计算机底盘400还可以包括与图形子系统100耦合的计算设备。下面结合图5描述示例性计算设备。

图5示出了根据各个实施例的容纳图1的图形子系统的替代计算机底盘。如图所示，计算机底盘500包括图形子系统100、排气风扇502和进气风扇504。在运行中，进气风扇504将空气沿着气流路径510引导到图形子系统100。图形子系统100通过风扇120和130使用空气冷却PCB 110和/或GPU 112，然后沿气流路径520和530排出加热的空气。排气风扇502有助于从计算机底盘500内移除加热的空气。在一个实施例中，计算机底盘500可配置为容纳小型计算机系统。例如，计算机底盘500可以是微型ITX类型的底盘。

大体上参考图4-5，图形子系统100可以在任何技术上可行的类型的计算机底盘内实现。此外，图形子系统可以耦合到任何技术上可行的类型的计算设备。下面结合图6描述图形子系统可以耦合到的示例性计算设备。

图6示出了根据各个实施例的包括图1的图形子系统的示例性计算设备。如图所示，计算设备600包括一个或更多个处理器602、输入/输出(I/O)设备604以及包括一个或更多个软件应用程序610的存储器606。计算设备600还包括图形子系统100，其可以通过PCIe插槽耦合到计算设备600并以任何技术上可行的方式与计算设备600的任何其他组件互连。在各个实施例中，图形子系统100可以通过超越那些符合PCIe标准的任何技术上可行的类型的接口耦合至计算设备600。处理器602配置为执行一个或更多个软件应用程序610，并且将与一个或更多个软件应用程序610相关联的图形处理操作卸载到图形子系统100以经由GPU 112进行处理。图形子系统100将诸如渲染像素之类的处理结果返回给计算设备600，以用于经由可以驻留在例如I/O设备604内的显示设备进行显示。在各个实施例中，计算设备600可以被实现为服务器计算机(或其虚拟化实例)，并且驻留在数据中心内。通常，图形子系统100可以在任何技术上可行的类型的计算机系统中实现。

总之，图形子系统包括PCB、一组一个或更多个风扇和散热器。GPU被集成到PCB中。与传统图形子系统中的PCB相比，PCB被缩短以占据图形子系统宽度的较小部分。散热器耦合到PCB和/或GPU，并且配置为延伸超过PCB的边缘，从而与PCB相比占据图形子系统宽度的较大部分。第一风扇被部分地或完全地布置在超过PCB的边缘，并且配置为沿着第一气流路径引导空气通过散热器的延伸超过PCB的边缘的部分，并将空气引导出图形子系统。第二风扇配置为沿着第二气流路径并且朝向GPU引导空气通过散热器。因为第一气流路径不受PCB的阻碍，所以穿过第一气流路径的空气具有低气压和高流速，从而提高了散热器的对流冷却能力。此外，穿过第二气流路径的至少一些空气与穿过第一气流路径的空气混合，从而减少了由第二风扇引起的较暖空气的再循环。

相对于现有技术，所公开的设计的至少一个技术优势在于，利用所公开的设计，相对于通常包括在传统图形子系统中的GPU，图形子系统可以配备较高性能的GPU。因此，所公开的设计使得能够在计算机系统中实现较高性能的GPU，而没有过热的实质风险。这些技术优势代表相对于现有技术方法的一种或更多种技术进步。

1.一些实施例包括一种系统，该系统包括印刷电路板、第一风扇和第二风扇，处理器在印刷电路板上，该第一风扇耦合至该印刷电路板，使得用于冷却处理器的第一气流路径在印刷电路板的边界之外的远距离处穿过该第一风扇，该第二风扇耦合至印刷电路板，使得用于冷却处理器的第二气流路径在印刷电路板的边界之内穿过第二风扇。

2.根据权利要求1的系统，其中第三气流路径从第二风扇延伸至第一风扇，并且将第二气流路径耦合至第一气流路径。

3.根据权利要求1-2中任意一项的系统，其中第一气流路径比第二气流路径具有较低的气压和较高的流速。

4.根据权利要求1-3中任意一项的系统，其中第一风扇相对于第二风扇布置，使得通过第二风扇再循环的空气的量在第一风扇的运行期间减少。

5.根据权利要求1-4中任意一项的系统，其中第一气流路径在穿过第一风扇之前穿过散热器，该散热器热耦合至印刷电路板或处理器中的至少一个。

6.根据权利要求1-5中任意一项的系统，其中第一气流路径在穿过第一风扇之后穿过散热器，该散热器热耦合至印刷电路板或处理器中的至少一个。

7.根据权利要求1-6中任意一项的系统，其中第一气流路径基本为线性，第二气流路径至少弯曲90度。

8.一些实施例包括一种系统，该系统包括印刷电路板和第一风扇，处理器在印刷电路板上，所述第一风扇耦合至印刷电路板，使得用于冷却处理器的第一气流路径在印刷电路板的边界之外的远距离处基本垂直于印刷电路板穿过第一风扇。

9.根据权利要求8的系统，其中边界包括印刷电路板的边缘。

10.根据权利要求8-9中任意一项的系统，其中第一风扇的轴线布置为基本垂直于印刷电路板。

11.根据权利要求8-10中任意一项的系统，其中系统具有第一宽度，印刷电路板具有小于第一宽度的第二宽度。

12.根据权利要求8-11中任意一项的系统，系统还包括比印刷电路板宽的散热器，其中第一气流路径与散热器相交。

13.根据权利要求8-12中任意一项的系统，系统还包括具有第一宽度的散热器，其中印刷电路板具有第二宽度，第一风扇具有第三宽度，第一宽度等于第二宽度与第三宽度之和。

14.根据权利要求8-13中任意一项的系统，系统还包括热耦合至印刷电路板的散热器，其中散热器延伸跨越印刷电路板的边界并且与第一气流路径相交，并且其中第一风扇嵌入在散热器内。

15.一些实施例包括一种计算设备，该计算设备包括印刷电路板、第一风扇和第二风扇，处理器在印刷电路板上，第一风扇耦合至印刷电路板，使得用于冷却处理器的第一气流路径在印刷电路板的边界之外的远距离处穿过第一风扇，第二风扇耦合至印刷电路板，使得用于冷却处理器的第二气流路径在印刷电路板的边界之内穿过第二风扇。

16.根据权利要求15的计算设备，其中第三气流路径从第二风扇延伸至第一风扇，并将第二气流路径耦合至第一气流路径。

17.根据权利要求15-16中任意一项的计算设备，其中，第一气流路径比第二气流路径具有较低的气压和较高的流速。

18.根据权利要求15-17中任意一项的计算设备，其中处理器包括在执行处理操作时产生热量的图形处理单元或中央处理单元，并且第一风扇经由第一气流路径消散至少一部分的热量。

19.根据权利要求15-18中任意一项的计算设备，其中第一气流路径穿过包括多个散热片的散热器。

20.根据权利要求15-19中任意一项的计算设备，其中第一气流路径穿过包括零或更多个散热管的散热器。

以任何方式在任何权利要求中记载的任何权利要求要素和/或在本申请中描述的任何要素的任何和所有组合，都落入本实施例和保护的预期范围内。

已经出于说明的目的给出了各个实施例的描述，但是这些描述并不旨在是穷举性的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是显而易见的。

本实施例的各方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的各方面可以采取完全硬件实施例形式、完全软件实施例形式(包括固件，常驻软件，微代码等)或结合了软件和硬件各方面的实施例的形式，其通常可以全部被本文中称为“模块”、“系统”或“计算机”。此外，本公开的各方面可以采取体现在一个或更多个计算机可读介质的计算机程序产品的形式，一个或更多个计算机可读介质其上具有计算机可读程序代码。

可以利用一个或更多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以例如是但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非穷尽列表)将包括以下内容：具有一根或更多根电线的电连接，便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤，便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，光学存储设备，磁存储设备或任何其他前述的适当组合。在本文的上下文中，计算机可读存储介质可以是包含或存储程序的任何有形介质，该程序由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用。

以上根据本公开的实施例，参考方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。将理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合，可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以生产机器。当指令经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行时，这些指令使得能够实现在流程图和/或框图方框或框中指定的功能/动作。这样的处理器可以是但不限于通用处理器、专用处理器、特定于应用程序的处理器或现场可编程门阵列。

附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可以代表代码的模块、段或部分，其包括用于实现一个或更多个指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，方框中指出的功能可以不按图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个方框，或者有时可以以相反的顺序执行这些方框。还应注意，框图和/或流程图说明的每个方框，以及框图和/或流程图说明中的方框的组合，可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

尽管前述内容是针对本公开的实施例，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。