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CompactPCI Serial

Digital-KompenDium // ComPaCtPCI SerIal ELEKTRONIKPRAXIS Kompendium CompactPCI Serial November 2013 13 Ersatz der klassischen seriellen Schnittstelle. Hier hat die Firma FTDI Maßstäbe gesetzt. Was früher direkt über eine RS232/RS485- Schnittstelle angesprochen wurde, wird heute über einen USB-nach-Seriell-Konverter bedient. USB 2.0 ist etabliert. USB 3.0 wird in der nächsten Chipsatz-Generation von Intel, AMD usw. integriert sein. Computer untereinander werden per Ethernet verbunden, somit muss auch Ethernet als Zacken des Sterns ausgeführt sein. Die Sonderstellung von Ethernet Für Ethernet unterstützt CompactPCI Serial ein vollständig vermaschtes Netz (engl. full mesh). Mit einer solchen Verdrahtung auf der Backplane ist jeder Steckplatz mit allen anderen Steckplätzen dediziert verbunden. Jeder der neun Steckplätze in einem CompactPCI-Serial-System ist über die Rückwand mit allen anderen acht Steckplätzen verbunden. (Mehr zum Thema Ethernet- Mesh finden Sie in dem Kapitel "Das Ethernet Mesh".) Ethernet hat sich als die Schnittstelle für Mehrcomputersysteme durchgesetzt. Da sich bei CompactPCI Serial eine System-Slot-CPU problemlos auch als Peripherie-Karte nutzen lässt, ist der Aufbau von modularen Systemen denkbar einfach. Alle CPU-Boards kommunizieren untereinander per Ethernet. Da es sich um Punkt-zu-Punkt-Verbindungen handelt, wird keine Switch-Karte benötigt. Auch sonst sind keine spezielle Infrastruktur oder Konfiguration erforderlich. Kupfergebundene Standards für Ethernet CompactPCI Serial setzt bei den Ethernet- Schnittstellen auf kupfergebundene Standards wie etwa 10/100/1000BASE-T und 10GBASE-T. Diese Standards bieten gegenüber speziellen Ethernet-Backplane-Standards wichtige Vorteile: „ Interoperabilität durch Autonegotiation auch bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten „ Unterstützung von Standard-Ethernet- Chips „ Teilweise bereits im Chipsatz integrierte Ethernet-Controller „ Äußerst robust und fehlertolerant „ Rückwirkungsfreiheit der Boards im Fehlerfall wegen induktiver bzw. kapazitiver Kopplung „ Einfache Erweiterbarkeit bei mehr als neun Steckkarten auch zwischen Baugruppenträgern „ Wahlweise Ergänzung um Standard- Ethernet-Switches Ein Nachteil besteht in der größeren Anzahl von Leitungen: vier Leitungspaare je Verbindung im Gegensatz zu zwei beim Ethernet-Backplane-Standard 1000BASEBX. Dafür unterstützt dieser jedoch nur 1 GBit/s. Für 10GBASE-BX4 benötigt man bereits acht Leitungspaare – bei problematischer Autonegotiation. Die BASE-T-Technologie ist hier zukunftsweisend, da sie einfacher ist. Bedeutet das nun, dass jede CompactPCISerial Baugruppe mit acht Ethernet-Kanälen ausgestattet sein muss? Keineswegs! Ethernet auf der Backplane ist eine Option. Auch mit nur einem Kanal steht die Kommunikation mit einer zweiten, identischen Karte. Bei zwei Kanälen ist ein vollständig vermaschtes Netz mit drei CPU-Karten möglich, bei drei Kanälen mit vier Baugruppen usw. Die Rückwandverdrahtung ist so gewählt, dass die CPU-Boards auch bei weniger Schnittstellen vollständig vernetzt sind, wenn sie direkt nebeneinander stecken. Einfache, aber flexible Gestaltung CompactPCI Serial erlaubt einfaches und kosteneffizientes Multiprocessing, basierend auf Ethernet-Kommunikation. Die wesentlichen Vorteile dieser Art der Datenübertragung sind zusammengefasst: „ Keine Switch-Karten erforderlich bei Systemen bis zu neun Steckplätzen „ Vollständig vermaschtes Netz auch mit weniger Ethernet-Kanälen „ Interoperabilität und Zukunftssicherheit durch die Wahl der BASE-T-Standards Damit ein modularer Computer auch einfach nutzbar und verständlich bleibt, soll jeder Peripherie-Steckplatz die gleichen Eigenschaften haben, das heißt alle Schnittstellen unterstützen. So muss sich der Anwender keine Gedanken machen, in welchen Slot er welches Board steckt. Identische Peripherie- Steckplätze Bei CompactPCI Serial ist jeder der acht Peripherie-Slots gleich und unterstützt jeweils 1 PCIe x4, 1 SATA, 1 USB 2.0, 1 USB 3.0 und 1 Ethernet zum System-Slot hin. Jede Karte kann in jeden Steckplatz eingesteckt werden. Nur eine Ausnahme gibt es: zwei Steckplätze unterstützen jeweils zusätzlich PCIe x8. Hierfür gibt es im Wesentlichen drei Anwendungen mit hoher Bandbreite: Grafik, High- End-Telekommunikation und CompactPCISerial Systeme mit mehr als acht Peripherie- Steckplätzen. (Mehr dazu finden Sie im Kapitel "PCI Express für hohe Bandbreite".)


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