Pcie backplane

Tipos de backplanes PCIe

Un backplane PCIe es una placa de circuito o chasis que contiene conectores para conectar varias placas de circuito impresas. Hay varios tipos de backplanes PCIe, que incluyen:

• Backplane pasivo: No proporciona ninguna funcionalidad a las tarjetas, solo enruta señales entre ellas. Las tarjetas conectadas a un backplane pasivo deben manejar todas las tareas de procesamiento de forma independiente.
• Backplane activo: A diferencia de un backplane pasivo, el activo proporciona servicios a las tarjetas conectadas. Tiene circuitos para procesar las señales que van y vienen de las tarjetas. Un backplane activo multiplexa las señales para que las tarjetas puedan comunicarse directamente, mejorando la velocidad de transferencia de datos.
• Backplane gestionado: Puede controlar y monitorear las conexiones de las ranuras, como determinar qué tarjetas pueden comunicarse. Un backplane gestionado mejora la seguridad del sistema y la compatibilidad de las tarjetas.
• Backplane inteligente: También conocido como backplane híbrido, combina características de backplanes pasivos y activos. Tiene cierta inteligencia con el procesamiento de señales pero no proporciona la funcionalidad completa de un backplane activo. Un backplane híbrido proporciona algunas interfaces del sistema y capacidades de monitoreo mientras mantiene bajos costos.

Los backplanes también se clasifican según el tipo de conexión, que incluye:

• Backplane serial: Conecta las tarjetas mediante cables seriales, que constan de un solo cable y envían datos un bit a la vez. Un backplane serial mejora la integridad de la señal y reduce la interferencia electromagnética, lo que lo hace adecuado para conexiones de alta velocidad.
• Backplane paralelo: Conecta las tarjetas mediante cables paralelos, que tienen varios cables que envían datos simultáneamente. Un backplane paralelo es más simple y menos costoso que uno serial, aunque tiene limitaciones como la degradación de la señal y la reducción de la velocidad.

Funciones y características de los backplanes PCIe

Las aplicaciones del backplane PCIe van desde centros de telecomunicaciones hasta granjas de servidores a gran escala. Tiene varias características clave, que incluyen:

• Capacidad de intercambio en caliente: Se refiere a la capacidad de quitar o agregar tarjetas al backplane sin apagar el sistema. Para un intercambio en caliente exitoso, los componentes electrónicos deben desconectarse de la tarjeta y el backplane. Luego, las tarjetas se insertan en un sistema en ejecución, donde el sistema detecta la tarjeta sin necesidad de que el usuario realice ninguna configuración manual.
• Intercambio en frío: Esto es diferente del intercambio en caliente en que requiere la extracción de las tarjetas del backplane mientras el sistema está apagado. El intercambio en frío se realiza si, por ejemplo, las tarjetas tienen una reparación o están dañadas y deben ser reemplazadas. Se realiza principalmente durante el tiempo de inactividad programado. Para hacer esto, primero apague el sistema, luego retire la tarjeta y reemplácela por una nueva o reparada. Encienda el sistema nuevamente para finalizar el intercambio.
• Interfaz IPMI: La interfaz de administración de plataforma inteligente (IPMI) permite a los administradores administrar y monitorear los sistemas independientemente del sistema operativo. Permite el monitoreo de la salud del sistema, la administración remota y el control del servidor. El backplane PCIe puede tener una interfaz IPMI que incluye características como datos del sensor, acceso remoto y control y acceso al registro de eventos del sistema.
• Opciones de montaje: Tiene opciones de montaje como montaje en rack y montaje de escritorio. Para el montaje en rack, el backplane PCIe se puede montar en un rack estándar de 19 a 22 pulgadas. Estos racks, que contienen varias ranuras para tarjetas, son ideales para casos donde se deben instalar muchas tarjetas. Un montaje de escritorio se utiliza cuando el espacio es limitado. Es compacto y adecuado para colocar en un escritorio o en espacios reducidos.

Escenarios

Un backplane PCIe encuentra aplicaciones en industrias que requieren transferencia de datos de alta velocidad y expansión del sistema extensa. Los siguientes son algunos de sus escenarios de uso:

• Telecomunicaciones: En un sistema de telecomunicaciones, un backplane PCI Express se utiliza para construir un servidor que maneja inmensas tareas de procesamiento de datos como el procesamiento de señales, el enrutamiento de datos y la conmutación.
• Comercio financiero: El mercado financiero utiliza un sistema de backplane PCIe para ejecutar operaciones a velocidades extremadamente altas y procesar grandes cantidades de datos de mercado y análisis financieros.
• Producción de video y transmisión: En estudios de producción de video y transmisión en vivo, un backplane PCIe se emplea para crear un servidor potente que maneja tareas de edición y transcodificación de video HD/sin comprimir.
• Aplicaciones industriales: Un backplane industrial PCie se puede utilizar en entornos industriales para construir sistemas de control para tareas como adquisición de datos, procesamiento de señales y control.
• Defensa y aeroespacial: Las aplicaciones en esta categoría requieren una arquitectura de sistema robusta con alto rendimiento y confiabilidad. Los backplanes PCI Express se utilizan en situaciones como el procesamiento a bordo para sistemas de defensa, que involucran tareas de procesamiento como fusión de datos de sensores, reconocimiento de objetivos y conciencia situacional.
• Imagenología médica y diagnóstica: Un backplane PCIe se puede utilizar para construir una estación de trabajo de diagnóstico para una aplicación de imagenología médica que implica procesar grandes cantidades de datos de varias modalidades de imagenología, como ultrasonido, resonancia magnética y tomografía computarizada.
• Investigación y desarrollo: En laboratorios o centros de I+D, el backplane PCIe es útil para construir un clúster de computación de alto rendimiento (HPC) para tareas de procesamiento de datos simultáneo como modelado computacional, minería de datos y desarrollo de algoritmos.

Cómo elegir un backplane PCIe

El backplane PCIe que se debe elegir depende de factores como los requisitos de densidad, el tamaño físico, las ranuras de expansión y las aplicaciones de red.

• Conocer los requisitos de densidad de las ranuras

  Se debe determinar la cantidad de ranuras de expansión PCIe necesarias para satisfacer las necesidades específicas. Elija un backplane de alta densidad si la aplicación requiere muchas ranuras de expansión en un solo chasis. Tendrá una gran cantidad de ranuras empaquetadas en un solo chasis.

• Factor de forma

  El tamaño físico del backplane PCIe debe ser compatible con el chasis del servidor. Esto se debe a que, para una instalación adecuada, debe coincidir con los factores de forma del servidor. Ya sea un ATX, micro ATX o un factor de forma personalizado, otra cosa a considerar es si es compatible con el factor de forma de la tarjeta PCIe. Los factores de forma comunes incluyen tarjetas de altura completa/longitud completa, tarjetas de perfil bajo/corto y tamaños personalizados.

• Ranuras de expansión

  Asegúrese de que el backplane tenga suficientes ranuras de expansión para acomodar la cantidad de dispositivos PCIe necesarios. Las ranuras de expansión varían en tipo y número. Algunos dispositivos requieren usar cada ranura de expansión. Otros solo pueden necesitar unos pocos, dependiendo de las características y los requisitos de conectividad.

• Conectividad

  Verifique que el backplane proporcione la configuración de ranura PCIe necesaria y se conecte a los periféricos y dispositivos de los servidores. Esto incluye los tipos de conectores PCIe y su disposición en la placa.

• Versión y ancho de banda

  Cada versión de PCIe ofrece un ancho de banda diferente por ranura. Para aplicaciones que necesitan altas tasas de transferencia de datos, considere el ancho de banda.

• Administración de energía

  La capacidad de proporcionar y controlar la energía a los dispositivos conectados es otro factor crucial a considerar. Asegúrese de que ofrezca energía confiable a todos los dispositivos PCIe. Las opciones con administración de energía que permiten monitorear y controlar la utilización de energía son mejores. Seleccionar un backplane con buena administración de energía ayuda a mejorar su rendimiento y tiempo de actividad.

• Redundancia y confiabilidad

  Para aplicaciones que necesitan alta disponibilidad, los backplanes redundantes con fuentes de alimentación duales y ventiladores de enfriamiento son adecuados. Estos tipos pueden soportar sistemas que no pueden permitirse tiempo de inactividad.

• Aplicaciones

  Un amplio espectro de aplicaciones, como servidores, estaciones de trabajo, sistemas de adquisición de datos y diseños integrados, utilizan backplanes PCIe. Conocer la aplicación prevista ayuda a reducir las opciones.

Preguntas frecuentes sobre el backplane PCIe

P1: ¿Cómo elegir un backplane PCIe?

A1: Al considerar un backplane para PCIe, hay varios factores clave que deben evaluarse. La consideración principal es asegurarse de que el backplane sea escalable y satisfaga adecuadamente los requisitos de rendimiento. También se debe evaluar si el backplane presenta un diseño de tolerancia a fallas.

P2: ¿Cuáles son las ventajas de los backplanes?

A2: Los backplanes ofrecen varias ventajas, como proporcionar una forma ordenada y organizada de conectar múltiples componentes, simplificar la conectividad entre tarjetas y sistemas y reducir los posibles problemas de conexión al integrar todos los conectores necesarios en una sola placa de circuito impreso.

P3: ¿Las tarjetas de expansión PCIe necesitan backplanes?

A3: No, los backplanes no son un requisito para las tarjetas de expansión PCIe. Sin embargo, ciertos sistemas pueden utilizar backplanes para proporcionar una plataforma de conexión modular para las tarjetas PCIe.

P4: ¿Los backplanes PCIe necesitan alimentación?

A4: Sí, los backplanes PCIe necesitan recibir alimentación para funcionar, ya que facilitan la comunicación entre las diferentes tarjetas PCIe y la placa base. Sin alimentación, las señales de datos no se pueden transmitir a través del backplane.

P5: ¿Qué es un backplane PCIe?

A5: Un backplane PCIe, también conocido como placa base de backplane PCIe o chasis de backplane PCIe, es una placa de circuito que viene con múltiples ranuras PCI Express. Es una interfaz física que permite la instalación de varias tarjetas adicionales como tarjetas gráficas, tarjetas de red, controladores de almacenamiento y muchas otras tarjetas de expansión.