Plano posterior
Un backplane (o "backplane system") es un grupo de conectores eléctricos en paralelo entre sí, de modo que cada pin de cada conector está conectado al mismo pin relativo de todos los demás conectores, formando un bus de computadora. Se utiliza como columna vertebral para conectar varias placas de circuito impreso para formar un sistema informático completo. Los backplanes comúnmente usan una placa de circuito impreso, pero los backplanes envueltos en alambre también se han usado en minicomputadoras y aplicaciones de alta confiabilidad.
Por lo general, una placa posterior se diferencia de una placa base por la falta de elementos de procesamiento y almacenamiento integrados. Un backplane utiliza tarjetas enchufables para almacenamiento y procesamiento.
Uso
Los primeros sistemas de microcomputadoras como el Altair 8800 usaban un backplane para el procesador y las tarjetas de expansión.
Los backplanes se utilizan normalmente con preferencia a los cables debido a su mayor fiabilidad. En un sistema cableado, los cables deben flexionarse cada vez que se agrega o retira una tarjeta del sistema; esta flexión eventualmente causa fallas mecánicas. Un backplane no sufre este problema, por lo que su vida útil está limitada solo por la longevidad de sus conectores. Por ejemplo, los conectores DIN 41612 (utilizados en el sistema VMEbus) tienen tres grados de durabilidad construidos para resistir (respectivamente) 50, 400 y 500 inserciones y extracciones, o "ciclos de acoplamiento". Para transmitir información, la tecnología Serial Back-Plane utiliza un método de transmisión de señalización diferencial de bajo voltaje para enviar información.
Además, hay cables de expansión de bus que extenderán un bus de computadora a un backplane externo, generalmente ubicado en un gabinete, para proporcionar más ranuras o ranuras diferentes que las que proporciona la computadora host. Estos conjuntos de cables tienen una placa transmisora ubicada en la computadora, una placa de expansión en el backplane remoto y un cable entre los dos.
Backplanes activos versus pasivos
Los backplanes han crecido en complejidad desde la arquitectura estándar de la industria (ISA) simple (usada en la PC IBM original) o el estilo S-100 donde todos los conectores estaban conectados a un bus común. Debido a las limitaciones inherentes a la especificación de interconexión de componentes periféricos (PCI) para las ranuras de conducción, los backplanes ahora se ofrecen como pasivos y activos.
Los backplanes pasivos verdaderos no ofrecen circuitos de conducción de bus activos. Cualquier lógica de arbitraje deseada se coloca en las tarjetas secundarias. Los backplanes activos incluyen chips que almacenan las diversas señales en las ranuras.
La distinción entre los dos no siempre es clara, pero puede convertirse en un problema importante si se espera que un sistema completo no tenga un único punto de falla (SPOF). El mito común sobre el backplane pasivo, incluso si es único, generalmente no se considera un SPOF. Los backplanes activos son aún más complicados y, por lo tanto, tienen un riesgo de mal funcionamiento distinto de cero. Sin embargo, una situación que puede causar interrupciones tanto en el caso de backplanes activos como pasivos es durante la realización de actividades de mantenimiento, es decir, mientras se intercambian placas, siempre existe la posibilidad de dañar los pines/conectores en el backplane, lo que puede causar una interrupción total del servicio. el sistema, ya que todas las placas montadas en el backplane deben retirarse para reparar el sistema. Por lo tanto, estamos viendo arquitecturas más nuevas en las que los sistemas utilizan conectividad redundante de alta velocidad para interconectar las placas del sistema punto a punto sin ningún punto único de falla en ninguna parte del sistema.
Backplanes versus placas base
Cuando se usa una placa posterior con una computadora de placa única (SBC) enchufable o una placa host del sistema (SHB), la combinación proporciona la misma funcionalidad que una placa base, proporcionando potencia de procesamiento, memoria, E/S y ranuras para tarjetas enchufables. Si bien hay algunas placas base que ofrecen más de 8 ranuras, ese es el límite tradicional. Además, a medida que avanza la tecnología, la disponibilidad y la cantidad de un tipo de ranura en particular pueden verse limitadas en términos de lo que ofrecen actualmente los fabricantes de placas base.
Sin embargo, la arquitectura del backplane no tiene nada que ver con la tecnología SBC conectada a ella. Hay algunas limitaciones a lo que se puede construir, en el sentido de que el conjunto de chips y el procesador SBC deben proporcionar la capacidad de admitir los tipos de ranura. Además, se puede proporcionar un número prácticamente ilimitado de ranuras con 20, incluida la ranura SBC, como un límite práctico, aunque no absoluto. Por lo tanto, un backplane PICMG puede proporcionar cualquier número y cualquier combinación de ranuras ISA, PCI, PCI-X y PCI-e, limitado solo por la capacidad del SBC para conectarse y controlar esas ranuras. Por ejemplo, un SBC con el último procesador i7 podría interactuar con un plano posterior que proporcione hasta 19 ranuras ISA para controlar tarjetas de E/S heredadas.
Plano medio
Algunos backplanes están construidos con ranuras para conectarse a dispositivos en ambos lados y se conocen como midplanes. Esta capacidad de conectar tarjetas a ambos lados de un plano medio suele ser útil en sistemas más grandes formados principalmente por módulos conectados al plano medio.
Los planos medios se usan a menudo en computadoras, principalmente en servidores blade, donde los servidores blade residen en un lado y los periféricos (alimentación, red y otras E/S) y los módulos de servicio residen en el otro. Los planos medios también son populares en equipos de redes y telecomunicaciones donde un lado del chasis acepta tarjetas de procesamiento del sistema y el otro lado del chasis acepta tarjetas de interfaz de red.
Los planos medios ortogonales conectan las tarjetas verticales de un lado con los tableros horizontales del otro lado. Un plano medio ortogonal común conecta muchas tarjetas de línea telefónica verticales en un lado, cada una conectada a cables telefónicos de cobre, a una tarjeta de comunicaciones horizontal en el otro lado.
Un "plano medio virtual" es un plano imaginario entre cartas verticales en un lado que se conectan directamente a tableros horizontales en el otro lado; los alineadores de ranuras para tarjetas de la caja de tarjetas y los conectores autoalineables de las tarjetas mantienen las tarjetas en su posición.
Algunas personas usan el término "plano medio" para describir una placa que se encuentra entre y conecta una placa posterior de intercambio en caliente de disco duro y fuentes de alimentación redundantes.
Backplanes en almacenamiento
Los servidores suelen tener un backplane para conectar discos duros intercambiables en caliente; los pines del panel posterior pasan directamente a los zócalos del disco duro sin cables. Pueden tener un solo conector para conectar un controlador de matriz de discos o varios conectores que se pueden conectar a uno o más controladores de forma arbitraria. Los backplanes se encuentran comúnmente en receptáculos de discos, arreglos de discos y servidores.
Los backplanes para discos duros SAS y SATA suelen utilizar el protocolo SGPIO como medio de comunicación entre el adaptador host y el backplane. Como alternativa, se pueden utilizar los servicios de gabinete SCSI. Con los subsistemas Parallel SCSI, se utiliza SAF-TE.
Plataformas
PICMG
Una computadora de placa única que cumple con la especificación PICMG 1.3 y es compatible con un backplane PICMG 1.3 se denomina placa host del sistema.
En el mundo de las computadoras Intel de placa única, PICMG proporciona estándares para la interfaz de backplane: PICMG 1.0, 1.1 y 1.2 brindan compatibilidad con ISA y PCI, y 1.2 agrega compatibilidad con PCIX. PICMG 1.3 proporciona compatibilidad con PCI-Express.
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