Hot-Plug-Funktion bei CPCI Serial

CompactPCI Serial

20 Digital-KompenDium // CompaCtpCI SerIal Hot-Plug-Funktion bei CPCI Serial Die Möglichkeit, im laufenden Betrieb einzelne Baugruppen zu wechseln, ohne diese zu beschädigen und den Betrieb des Computers zu stören, heißt Hot Plugging. Dies bringt vor allem für modulare Computer hohen Nutzwert, hat aber ursprünglich auch einen hohen Aufwand verursacht. Mit CompactPCI Serial ändert sich das. ELEKTRONIKPRAXIS Kompendium CompactpCI Serial November 2013 Da die CPCI-S.0-Spezifikation konsequent mit seriellen Interconnects arbeitet, sind viele technische Probleme implizit gelöst. Ethernet, USB, PCI Express und SATA unterstützen bereits Hot Plugging. Natürlich sind einige (einfache) Maßnahmen erforderlich, um dies in einem 19“-System nach IEEE 1101 nutzen zu können. Mindestanforderungen betreffen beispielsweise die Stromversorgung: im Moment eines Lastwechsels beim Stecken oder Herausziehen einer Baugruppe muss gewährleistet sein, dass die Spannung im erlaubten Bereich bleibt. Da die Hauptspannung aber bei 12 Volt liegt, ist die Toleranz hier sehr groß. Auch darf das Modul beim Einstecken keinen zu hohen Spitzenstrom verursachen – mit modernen Spannungsreglern ist der sogenannte „Softstart“ aber Stand der Technik. Steckplatz und Hot-Plug-Controller Entfernt man eine Baugruppe, möchte man wissen, welcher Steckplatz betroffen ist. Die physikalische Adressierung ermöglicht das mit Hilfe von vier Pins auf der Backplane. Um an diese Information zu gelangen, benötigt man eine Schnittstelle zum Hot-Plug- Controller. Wann jedoch benötigt man einen Hot-Plug-Controller? Basiert eine Peripheriekarte zum Beispiel auf Ethernet, kommt man gänzlich ohne einen solchen Controller aus. Das funktioniert aber nur, weil CompactPCI Serial auf Ethernet Standards für Kupferkabel aufsetzt (100/1000BASE-T und 10GBASE-T). Bei Baugruppen auf USB-Basis ist das ähnlich – allerdings sind hier oft Software-Interaktionen erforderlich („Sie können das Gerät nun entfernen“…). Hier kann es hilfreich sein, diese Aktion durch einen Hot-Plug-Controller zu unterstützen: Ein Schalter kündigt die Aktion an und eine LED signalisiert den Zustand. Dieser Schalter ist bereits für CompactPCI im Griff definiert und muss nicht neu erfunden werden. Über einen weiteren gut eingeführten Standard – SGPIO oder SFF-8485 für RAIDController – gelangt die Information zum Hot-Plug-Controller. SGPIO ist eine sehr einfache Schnittstelle, bei der in Echtzeit einige binäre Signale mittels vier Leitungen übertragen werden. (Vgl. Kapitel Nutzung von SGPIO) Sie ist in vielen Chipsätzen bereits integriert, so dass der Hot-Plug-Controller keine Zusatzkosten verursacht. Auch PCI Express ist per se schon hot-plug-fähig. Nicht zu unterschätzen ist allerdings der Software- Aufwand zur Unterstützung der nicht transparenten PCIe-Bridges. Typische Anwendungen Es gibt eine Reihe unterschiedlicher Anwendungen, die für CompactPCI Serial und Hot Plugging prädestiniert sind. Deshalb ist Hot Plugging ein integraler Bestandteil von CompactPCI Serial. Die Anwendungen reichen von steckbaren Festplatten über RAIDSysteme zu komplexen Mehrfachsystemen. Festplatten Das beginnt bei der Festplatte, die im Service-Fall schnell getauscht werden muss. Oder man möchte aufgezeichnete Daten von einer Festplatte eines Datenloggers einfach entnehmen. Dann gibt es natürlich Festplatten RAID-Systeme, die es im laufenden Betrieb ermöglichen, defekte Platten zu tauschen, ohne dass der Rechner in seiner Funktion beeinträchtigt wird. Alle diese Beispiele basieren auf SATA. (S. a. Kapitel SATA/SAS für RAID-Systeme) Ein Hot-Plug-Controller ist unter Umständen erforderlich und meist bereits im Chip-Satz integriert. Drahtlossysteme Eine andere Anwendung sind Wireless- Lösungen mittels Express-Cards. Diese können auf einer CompactPCI-Serial-Peripheriekarte mit Express-Card-Slots integriert sein und basieren auf USB und/oder auf PCI Express. Wie vom Notebook bekannt, kann man solche Karten im laufenden Betrieb einstecken und unter Software-Kontrolle auch wieder entfernen. Dies ist im Service-Fall sehr nützlich. Ein separater Hot-Plug-Controller ist nicht erforderlich. Multiprocessing Komplexes Multiprocessing ist ebenfalls auf Basis von PCI Express möglich. Compact- PCI Serial gestattet die Integration von bis zu neun CPU-Karten in einem System ohne Bridges (mit Bridges natürlich noch mehr). Die Kommunikation erfolgt hier zentral über den System-Slot. So erreicht man sehr hohe Datenraten in geclusterten Systemen. Ein spezieller Hot-Plug-Controller im System-Slot ist ebenfalls nicht notwendig. Sehr viel einfacher kann man Multiprocessing Systeme auf Ethernet aufbauen. Da im vollständig vermaschten Netz jede Karte mit jeder anderen Baugruppe ohne Switch direkt kommunizieren kann, ist hier der System- Slot kein Single Point of Failure mehr, also keine zentrale Stelle, deren Ausfall das ganze System zum Erliegen bringt. Spezielle Software ist ebenfalls nicht erforderlich. CompactPCI Serial: Alles fügt sich zusammen CompactpCI Serial ist kein „Schnellschuss“. In Detailarbeit haben mehrere Hersteller gemeinsam eine zukunftsfähige technologie geschaffen und zollen dabei dem Vorgänger CompactpCI höchsten tribut. Das Konzept orientiert sich nicht an den nächsten drei oder fünf Jahren, sondern bereits an einem minimum von zehn Jahren. Nach den ersten Jahren der einführung geben sowohl die produkte als auch die ersten projekte in der anwendung einen ausblick darauf, dass sich diese technik durchsetzen kann und wird.


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