Введение

Группа электрических соединителей, специально выровненных друг относительно друга.

Системная плата (или обратная панель) — это группа электрических соединителей, расположенных параллельно друг другу, так что каждый вывод каждого соединителя соединен с соответствующим выводом всех остальных соединителей, формируя компьютерную шину. Она используется для соединения нескольких печатных плат вместе, создавая полноценную компьютерную систему. Системные платы обычно изготавливаются на основе печатной платы, но в миникомпьютерах и приложениях, требующих высокой надежности, также использовались платы с проводной коммутацией. Системная плата, как правило, отличается от материнской платы отсутствием встроенных элементов обработки и хранения данных. Для хранения и обработки в системной плате используются подключаемые карты.

Использование

Ранние микрокомпьютерные системы, такие как Altair 8800, использовали материнскую плату (backplane) для процессора и карт расширения. Материнские платы обычно предпочтительнее кабелей из-за их большей надежности. В системе с кабелями кабели необходимо изгибать каждый раз при добавлении или извлечении карты из системы; такое изгибание со временем приводит к механическим неисправностям. Материнская плата не подвержена этой проблеме, поэтому срок ее службы ограничивается только долговечностью ее разъемов. Например, разъемы DIN 41612 (используемые в системе VMEbus) имеют три класса прочности, рассчитанные на выдерживание (соответственно) 50, 400 и 500 циклов подключения и отключения, или "циклов сопряжения". Для передачи информации технология Serial Back Plane использует метод передачи с помощью дифференциальной малоамплитудной сигнализации. Кроме того, существуют кабели расширения шины, которые позволяют расширить шину компьютера до внешней материнской платы, обычно расположенной в корпусе, чтобы обеспечить большее количество или другие типы слотов, чем предоставляет основной компьютер. Эти комплекты кабелей включают передающую плату, расположенную в компьютере, плату расширения во внешней материнской плате и кабель, соединяющий их.

Активные и пассивные фоновые планы

Сложность материнских плат возросла от простых архитектур, таких как Industry Standard Architecture (ISA) (используемая в оригинальном IBM PC) или S 100, где все разъемы были подключены к общей шине. Из-за ограничений спецификации Peripheral Component Interconnect (PCI) в отношении управления слотами, материнские платы теперь предлагаются в пассивном и активном исполнении. Истинно пассивные материнские платы не содержат активных схем управления шиной. Любая необходимая логика арбитража размещается на дочерних платах. Активные материнские платы включают чипы, которые буферизуют сигналы для слотов. Разграничение между ними не всегда четкое, но может стать важным, если от системы требуется отсутствие единой точки отказа (SPOF). Распространенное заблуждение относительно пассивной материнской платы, даже если она единственная, обычно не рассматривается как SPOF. Активные материнские платы еще сложнее и, следовательно, имеют ненулевой риск неисправности. Однако одна ситуация, которая может привести к сбоям как в случае активных, так и пассивных материнских плат, возникает при проведении технического обслуживания, то есть при замене плат всегда существует вероятность повреждения контактов/разъемов на материнской плате, что может привести к полному отказу системы, поскольку для устранения неисправности необходимо удалить все платы, установленные на материнской плате. Поэтому мы наблюдаем появление новых архитектур, в которых системы используют высокоскоростное избыточное соединение для соединения системных плат напрямую, исключая единую точку отказа в любой части системы.

Фонпланы против материнских плат

Когда бэкплейна используется с подключаемым одноплатным компьютером (SBC) или системной хост-платой (SHB), эта комбинация обеспечивает ту же функциональность, что и материнская плата, предоставляя вычислительную мощность, память, ввод-вывод и слоты для подключаемых карт. Хотя некоторые материнские платы предлагают более 8 слотов, это традиционное ограничение. Кроме того, по мере развития технологий доступность и количество определенного типа слотов может быть ограничено тем, что в настоящее время предлагают производители материнских плат. Однако архитектура бэкплейны в значительной степени не зависит от технологии SBC, подключенной к ней. Существуют определенные ограничения в том, что можно создать, поскольку чипсет и процессор SBC должны поддерживать необходимые типы слотов. Более того, практически неограниченное количество слотов может быть обеспечено – до 20, включая слот для SBC, что является практическим, хотя и не абсолютным, пределом. Таким образом, бэкплейна стандарта PICMG может предоставлять любое количество и любую комбинацию слотов ISA, PCI, PCI-X и PCI-e, ограниченную лишь способностью SBC взаимодействовать с этими слотами и управлять ими. Например, SBC с новейшим процессором i7 может взаимодействовать с бэкплейной, предоставляющей до 19 слотов ISA для поддержки устаревших карт ввода-вывода.

Средняя плоскость

Некоторые материнские платы сконструированы с разъемами для подключения устройств с обеих сторон и называются промежуточными платами. Эта возможность установки карт с любой стороны промежуточной платы часто полезна в более крупных системах, состоящих преимущественно из модулей, подключенных к промежуточной плате. Промежуточные платы часто используются в компьютерах, в основном в блейд-серверах, где блейды серверов располагаются с одной стороны, а периферийные (питания, сетевые и другие модули ввода-вывода) и сервисные модули – с другой. Промежуточные платы также популярны в сетевом и телекоммуникационном оборудовании, где одна сторона шасси принимает карты системной обработки, а другая – сетевые карты. Ортогональные промежуточные платы соединяют вертикальные карты с одной стороны с горизонтальными платами с другой. Один из распространенных примеров ортогональной промежуточной платы соединяет множество вертикальных телефонных линейных карт с одной стороны, каждая из которых подключена к медным телефонным проводам, с горизонтальной коммуникационной картой с другой. "Виртуальная промежуточная плата" – это воображаемая плоскость между вертикальными картами с одной стороны, которые напрямую соединяются с горизонтальными платами с другой; направляющие слотов для карт и самовыравнивающиеся разъемы на картах удерживают карты в нужном положении. Некоторые используют термин "midplane" для описания платы, расположенной между и соединяющей плату горячей замены жестких дисков и резервные блоки питания.

Стены в хранилище

Серверы обычно оснащены бэкплейнами для подключения горячезаменяемых жестких дисков и твердотельных накопителей; контакты бэкплейна подключаются непосредственно в разъемы накопителей без использования кабелей. Бэкплейны могут иметь один разъем для подключения одного контроллера дискового массива или несколько разъемов, которые можно подключить к одному или нескольким контроллерам в произвольном порядке. Бэкплейны обычно используются в дисковых корпусах, дисковых массивах и серверах. В бэкплейнах для жестких дисков SAS и SATA чаще всего используется протокол SGPIO для связи между адаптером хоста и бэкплейном. В качестве альтернативы может использоваться SCSI Enclosure Services. Для параллельных подсистем SCSI применяется SAF-TE.