Un backplane o sistema de backplane es un grupo de conectores eléctricos en paralelo entre sí, de modo que cada pin de cada conector está vinculado al mismo pin relativo de todos los demás conectores, formando un bus de computadora . Se utiliza para conectar varias placas de circuito impreso para formar un sistema informático completo . Los backplanes suelen utilizar una placa de circuito impreso , pero también se han utilizado en minicomputadoras y aplicaciones de alta confiabilidad.
Un backplane generalmente se diferencia de una placa base por la falta de elementos de almacenamiento y procesamiento integrados. Un backplane utiliza tarjetas enchufables para almacenamiento y procesamiento.
Los primeros sistemas de microcomputadoras como el Altair 8800 usaban un backplane para el procesador y las tarjetas de expansión .
Los backplanes normalmente se utilizan con preferencia a los cables debido a su mayor confiabilidad . 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 únicamente por la longevidad de sus conectores. Por ejemplo, los conectores DIN 41612 (utilizados en el sistema VMEbus ) tienen tres grados de durabilidad diseñados para soportar (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. [1]
Además, existen cables de expansión de bus que extenderán el bus de una computadora hasta una placa posterior externa, generalmente ubicada en un gabinete, para proporcionar más o diferentes ranuras que las que proporciona la computadora host. Estos juegos de cables tienen una placa transmisora ubicada en la computadora, una placa de expansión en el backplane remoto y un cable entre ambas.
Los backplanes han aumentado en complejidad desde la simple Arquitectura estándar industrial (ISA) (utilizada 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 verdaderos backplanes pasivos no ofrecen circuitos de conducción de autobús activos. Cualquier lógica de arbitraje deseada se coloca en las tarjetas hijas. Los backplanes activos incluyen chips que almacenan en buffer las distintas señales enviadas a las ranuras.
La distinción entre los dos no siempre es clara, pero puede convertirse en un tema importante si se espera que todo el sistema no tenga un único punto de falla (SPOF). El mito común sobre el backplane pasivo, incluso si es único, generalmente no se considera 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 los back-planes activos como pasivos es al realizar actividades de mantenimiento, es decir, al intercambiar placas, siempre existe la posibilidad de dañar los pines/conectores en el back-plane, lo que puede provocar una interrupción total del funcionamiento. el sistema, ya que todas las placas montadas en el panel posterior 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.
Cuando se utiliza un backplane 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 conexión. tarjetas. 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 ninguna relación con la tecnología SBC conectada a ella. Existen algunas limitaciones en lo que se puede construir, en el sentido de que el conjunto de chips y el procesador SBC deben proporcionar la capacidad de soportar los tipos de ranura. Además, se puede proporcionar un número prácticamente ilimitado de ranuras (20), incluida la ranura SBC, como límite práctico, aunque no absoluto. Por lo tanto, un backplane PICMG puede proporcionar cualquier número y combinación de ranuras ISA, PCI, PCI-X y PCI-e, limitado únicamente por la capacidad del SBC para interactuar con esas ranuras y controlarlas. Por ejemplo, un SBC con el último procesador i7 podría interactuar con un backplane que proporcione hasta 19 ranuras ISA para controlar tarjetas de E/S heredadas.
Algunos backplanes están construidos con ranuras para conectarse a dispositivos en ambos lados y se denominan midplanes. Esta capacidad de conectar tarjetas en cualquier lado de un midplane suele ser útil en sistemas más grandes compuestos principalmente por módulos conectados al midplane.
Los planos medios se utilizan a menudo en computadoras, principalmente en servidores blade , donde los servidores blade residen en un lado y los periféricos (alimentación, redes 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 tarjetas verticales en un lado con tableros horizontales en el otro lado. [2] [3] Un plano medio ortogonal común conecta muchas tarjetas de línea telefónica vertical en un lado, cada una conectada a cables telefónicos de cobre, a una tarjeta de comunicaciones horizontal en el otro lado. [4]
Un "plano medio virtual" es un plano imaginario entre tarjetas verticales en un lado que se conectan directamente a tableros horizontales en el otro lado; Los alineadores de las ranuras para tarjetas del portatarjetas y los conectores autoalineantes de las tarjetas mantienen las tarjetas en su posición. [5]
Algunas personas usan el término "plano medio" para describir una placa que se ubica y conecta una placa posterior de intercambio en caliente del disco duro y fuentes de alimentación redundantes. [6] [7]
Los servidores suelen tener un backplane para conectar unidades de disco duro y unidades de estado sólido intercambiables en caliente; Los pines del backplane pasan directamente a los zócalos del disco duro sin cables. Pueden tener un solo conector para conectar un controlador de matriz de discos o múltiples conectores que se pueden conectar a uno o más controladores de manera arbitraria. Los backplanes se encuentran comúnmente en gabinetes de discos , matrices 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. Alternativamente, se pueden utilizar los servicios de gabinete SCSI . Con los subsistemas SCSI paralelos , se utiliza SAF-TE .
Una computadora de placa única que cumple con la especificación PICMG 1.3 y es compatible con una placa posterior 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 del backplane: PICMG 1.0 , 1.1 y 1.2 [8] brindan soporte para ISA y PCI, y 1.2 agrega soporte para PCIX. PICMG 1.3 [9] [10] proporciona soporte PCI-Express.
