Rückwandplatine - Backplane
Eine Rückwandplatine (oder "Rückwandplatinensystem") ist eine Gruppe von elektrischen Verbindern parallel zueinander, so dass jeder Pin jedes Verbinders mit demselben relativen Pin aller anderen Verbinder verbunden ist, wodurch ein Computerbus gebildet wird . Es dient als Backbone, um mehrere Leiterplatten zu einem kompletten Computersystem zu verbinden . Backplanes verwenden im Allgemeinen eine gedruckte Leiterplatte , aber auch in Minicomputern und hochzuverlässigen Anwendungen wurden drahtumwickelte Backplanes verwendet .
Eine Backplane unterscheidet sich im Allgemeinen von einem Motherboard durch das Fehlen von integrierten Verarbeitungs- und Speicherelementen. Eine Backplane verwendet Steckkarten zur Speicherung und Verarbeitung.
Verwendungszweck
Frühe Mikrocomputersysteme wie der Altair 8800 verwendeten eine Backplane für den Prozessor und die Erweiterungskarten .
Backplanes werden aufgrund ihrer höheren Zuverlässigkeit normalerweise den Kabeln vorgezogen . In einem verkabelten System müssen die Kabel jedes Mal gebogen werden, wenn eine Karte hinzugefügt oder aus dem System entfernt wird; dieses Biegen verursacht schließlich mechanische Fehler. Eine Backplane leidet nicht unter diesem Problem, daher wird ihre Lebensdauer nur durch die Langlebigkeit ihrer Steckverbinder begrenzt. Zum Beispiel haben DIN 41612- Steckverbinder (die im VMEbus- System verwendet werden) drei Haltbarkeitsklassen, die so konstruiert sind, dass sie (jeweils) 50, 400 und 500 Stecken und Entfernen oder "Steckzyklen" standhalten. Um Informationen zu übertragen, verwendet die Serial Back-Plane-Technologie ein Niederspannungs-Differential-Signalübertragungsverfahren zum Senden von Informationen.
Darüber hinaus gibt es Buserweiterungskabel, die einen Computerbus zu einer externen Rückwandplatine verlängern, die sich normalerweise in einem Gehäuse befindet, um mehr oder andere Steckplätze als der Host-Computer bereitzustellen. Diese Kabelsätze bestehen aus einer Senderplatine im Computer, einer Erweiterungsplatine in der Remote-Backplane und einem Kabel zwischen beiden.
Aktive versus passive Backplanes
Backplanes sind von der einfachen Industry Standard Architecture (ISA) (die im ursprünglichen IBM PC verwendet wurde ) oder dem S-100- Stil, bei dem alle Anschlüsse an einen gemeinsamen Bus angeschlossen waren, an Komplexität gewachsen . Aufgrund von Einschränkungen, die der Peripheral Component Interconnect (PCI)-Spezifikation für das Ansteuern von Steckplätzen innewohnen , werden Backplanes jetzt als passiv und aktiv angeboten .
Echte passive Backplanes bieten keine aktiven Bustreiberschaltungen. Jede gewünschte Entscheidungslogik wird auf den Tochterkarten platziert. Aktive Backplanes enthalten Chips, die die verschiedenen Signale an die Steckplätze puffern .
Der Unterschied zwischen den beiden ist nicht immer klar, kann aber zu einem wichtigen Thema werden, wenn ein ganzes System keinen Single Point of Failure (SPOF) haben soll. Der verbreitete Mythos um passive Backplanes, auch wenn es sich um eine einzelne handelt, wird normalerweise nicht als SPOF angesehen. Aktive Backplanes sind noch komplizierter und weisen daher ein von Null verschiedenes Fehlfunktionsrisiko auf. Eine Situation, die sowohl bei aktiven als auch bei passiven Backplanes zu Störungen führen kann, ist jedoch während der Durchführung von Wartungsarbeiten, dh beim Austauschen von Boards, besteht immer die Möglichkeit, die Pins/Anschlüsse auf der Backplane zu beschädigen. Dies kann zu einem vollständigen Ausfall führen das System, da alle auf der Backplane montierten Platinen entfernt werden sollten, um das System zu fixieren. Daher sehen wir neuere Architekturen, bei denen Systeme redundante Hochgeschwindigkeitskonnektivität verwenden, um Systemplatinen Punkt-zu-Punkt ohne Single Point of Failure überall im System zu verbinden.
Backplanes versus Mainboards
Wenn eine Backplane mit einem Plug-in Single Board Computer (SBC) oder System Host Board (SHB) verwendet wird, bietet die Kombination die gleiche Funktionalität wie ein Motherboard und bietet Rechenleistung, Speicher, E/A und Steckplätze für Steckkarten . Es gibt zwar einige Mainboards, die mehr als 8 Steckplätze bieten, aber das ist die traditionelle Grenze. Darüber hinaus kann mit fortschreitender Technologie die Verfügbarkeit und Anzahl eines bestimmten Steckplatztyps im Hinblick auf das, was derzeit von den Motherboard-Herstellern angeboten wird, eingeschränkt sein.
Die Backplane-Architektur hat jedoch nichts mit der darin angeschlossenen SBC-Technologie zu tun. Es gibt einige Einschränkungen bezüglich dessen, was konstruiert werden kann, da der SBC-Chipsatz und der Prozessor die Fähigkeit bereitstellen müssen, die Slot-Typen zu unterstützen. Darüber hinaus kann praktisch eine unbegrenzte Anzahl von Slots mit 20 bereitgestellt werden, einschließlich des SBC-Slots, als praktische, aber keine absolute Grenze. Somit kann eine PICMG-Backplane eine beliebige Anzahl und eine beliebige Mischung von ISA-, PCI-, PCI-X- und PCI-e-Steckplätzen bereitstellen, begrenzt nur durch die Fähigkeit des SBC, diese Steckplätze zu verbinden und anzusteuern. Beispielsweise könnte ein SBC mit dem neuesten i7-Prozessor mit einer Backplane verbunden werden, die bis zu 19 ISA-Steckplätze bietet, um ältere I/O-Karten zu betreiben.
Mittelebene
Einige Backplanes sind mit Steckplätzen für den Anschluss von Geräten auf beiden Seiten ausgestattet und werden als Midplanes bezeichnet. Diese Möglichkeit, Karten in beide Seiten einer Midplane einzustecken, ist oft in größeren Systemen nützlich, die hauptsächlich aus Modulen bestehen, die an die Midplane angeschlossen sind.
Midplanes werden häufig in Computern verwendet, meistens in Blade-Servern , bei denen sich Server-Blades auf einer Seite befinden und die Peripheriegeräte (Strom, Netzwerk und andere E/A) und Servicemodule auf der anderen. Midplanes sind auch bei Netzwerk- und Telekommunikationsgeräten beliebt, bei denen eine Seite des Gehäuses Systemverarbeitungskarten und die andere Seite des Gehäuses Netzwerkschnittstellenkarten akzeptiert.
Orthogonale Midplanes verbinden vertikale Karten auf der einen Seite mit horizontalen Platinen auf der anderen Seite. Eine gemeinsame Mittelebene orthogonal verbindet viele vertikale Telefonleitungskarten auf der einen Seite, von denen jeder mit Kupfertelefonleitungen, zu einer horizontalen Kommunikationskarte auf der anderen Seite.
Eine "virtuelle Mittelebene" ist eine imaginäre Ebene zwischen vertikalen Karten auf einer Seite, die direkt mit horizontalen Karten auf der anderen Seite verbunden sind; Die Kartensteckplatzausrichtungen des Kartenkäfigs und die selbstausrichtenden Anschlüsse an den Karten halten die Karten in Position.
Einige Leute verwenden den Begriff "Midplane", um eine Platine zu beschreiben, die zwischen einer Hot-Swap-Backplane einer Festplatte und redundanten Netzteilen sitzt und diese verbindet.
Backplanes im Speicher
Server verfügen in der Regel über eine Rückwandplatine zum Anschließen von Hot-Swap-Festplatten; Backplane-Pins gehen ohne Kabel direkt in Festplattensockel. Sie können einen einzelnen Anschluss haben, um einen Disk-Array-Controller anzuschließen , oder mehrere Anschlüsse, die auf beliebige Weise mit einem oder mehreren Controllern verbunden werden können. Backplanes finden sich häufig in Disk Enclosures , Disk Arrays und Servern .
Backplanes für SAS- und SATA-Festplatten verwenden am häufigsten das SGPIO- Protokoll als Kommunikationsmittel zwischen dem Hostadapter und der Backplane. Alternativ können SCSI Enclosure Services verwendet werden. Bei Parallel SCSI- Subsystemen wird SAF-TE verwendet.
Plattformen
PICMG
Ein Einplatinencomputer, der der PICMG 1.3-Spezifikation entspricht und mit einer PICMG 1.3-Backplane kompatibel ist, wird als Systemhostplatine bezeichnet .
In der Welt der Intel Single Board Computer bietet PICMG Standards für die Backplane-Schnittstelle: PICMG 1.0 , 1.1 und 1.2 bieten ISA- und PCI-Unterstützung, wobei 1.2 PCIX-Unterstützung hinzufügt. PICMG 1.3 bietet PCI-Express-Unterstützung.
Siehe auch
- Hauptplatine
- Geschalteter Stoff
- Tochterplatine
- M-Modul
- SS-50-Bus
- STD-Bus
- STEbus
- Europakarte (Leiterplatte)
- VXI