Was ist eine Backplane?
Eine Backplane ist eine Leiterplatte, die in elektronischen Geräten wie Computern und Telekommunikationsgeräten verwendet wird, um Platinen und Karten zu verbinden.
Sie wird in der Regel auf der Rückseite des Geräts montiert und überträgt Strom und Signale an die Karten und Module, die an sie angeschlossen sind. Backplanes bestehen auch aus Halterungen für die Befestigung von Karten, Steckdosen für die Stromversorgung und Steckern für die Signalübertragung.
Backplanes sind für die Leistung elektronischer Geräte unerlässlich. Sie stützen die Platine, reduzieren die Auswirkungen von Vibrationen und Hitze auf die Platine und verbessern die Zuverlässigkeit.
Anwendungen von Backplanes
1. Server und Netzwerkgeräte
Backplanes werden in Hardware wie Servern, Netzwerk-Switches und Routern eingesetzt. In diesen Geräten muss eine große Anzahl von Komponenten Daten parallel und mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten. Die Backplane überträgt Daten effizient zwischen diesen Komponenten, um die Systemleistung zu maximieren.
2. Datenspeichersysteme
Backplanes werden in der Regel in Datenspeichersystemen eingesetzt, um große Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten und zu speichern. Dazu gehören RAID-Arrays und Storage Area Networks (SANs).
3. Industriecomputer
Backplanes werden auch häufig in Computersystemen verwendet, die in Industriezweigen wie Fertigung, Energie und Verkehr eingesetzt werden. Robustheit und Zuverlässigkeit sind in diesen Systemen wichtig, und Backplanes werden verwendet, um diese Anforderungen zu erfüllen.
4. Prüfgeräte
Testgeräte werden verwendet, um die Leistung und Qualität von elektronischen Geräten zu messen. In Testgeräten werden Backplanes verwendet, um mehrere Testkarten zu verbinden und so eine Vielzahl von Messpunkten und -bedingungen zu ermöglichen.
Funktionsweise von Backplanes
Um die grundlegende Funktionsweise einer Backplane zu verstehen, muss man wissen, wie sie Hardwarekomponenten verbindet und Daten überträgt.
1. Verbindung von Komponenten
Eine Backplane besteht im Wesentlichen aus einer oder mehreren Leiterplatten. Diese Platinen sind mit Steckplätzen und Anschlüssen für die Verbindung der einzelnen Komponenten des Computersystems ausgestattet.
Diese Steckplätze entsprechen im Wesentlichen bestimmten Arten von Komponenten (z. B. CPU, RAM, Festplatten, etc.). Die Komponenten sind physisch mit diesen Steckplätzen verbunden und kommunizieren mit anderen Komponenten über die Backplanes.
2. Datenübertragung
Eine der Hauptfunktionen von Backplanes besteht darin, den Datentransfer zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Dies geschieht über elektronische Schaltungen, die sich auf der Platine befinden. Jede Komponente nutzt diese Schaltungen, um Daten zu senden und zu empfangen.
Je nach Backplane-Design und Komponententyp können die Daten entweder parallel (mehrere Bits werden gleichzeitig übertragen) oder seriell (ein Bit nach dem anderen) übertragen werden.
3. Plug-and-Play
Einige Backplanes bieten Plug-and-Play-Funktionalität, um das Hinzufügen oder Austauschen von Komponenten zu erleichtern. Das bedeutet, dass neue Komponenten einfach physisch an einen Steckplatz angeschlossen werden können, und das System erkennt automatisch ihr Vorhandensein und ermöglicht ihnen einen ordnungsgemäßen Betrieb.
In Kombination ermöglichen Backplanes den Komponenten eines Systems, effizient zusammenzuarbeiten und Daten gemeinsam zu nutzen. Backplanes spielen eine wichtige Rolle für die Leistung und Skalierbarkeit von Computersystemen.
Arten von Backplanes
Es gibt verschiedene Standards und Formen von Backplanes.
1. Klassifizierung nach Norm
Zu den Backplanes-Standards gehören u. a. PICMG, ISA und PCI. PICMG ist ein von der PCI Industrial Computer Manufacturers Group entwickelter Standard und unterstützt PCI, PCI Express, etc. ISA ist ein so genannter Industry Standard Architecture-Standard, der von den frühen IBM-PCs und anderen Produkten übernommen wurde.
PCI ist der so genannte Peripheral Component Interconnect-Standard, der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen ermöglicht.
Diese Standards sind manchmal, aber nicht immer, kompatibel. Die Backplane und die anzuschließenden Karten oder Boards müssen denselben Standard unterstützen.
2. Klassifizierung nach Form
Es gibt zwei Arten von Backplanes: aktive und passive. Aktive Backplanes verfügen über Chips, die Signale zwischen den Steckplätzen puffern, und können komplexe Systeme beherbergen.
Passive Backplanes haben keine Funktionen, die die Schaltungen steuern, und verfügen über Vermittlungsschaltungen auf der Karten- oder Platinen-Seite. Aktive Backplanes haben ein höheres Ausfallrisiko als passive Backplanes.