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Backplane

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EinePICMG-Backplane für industrielle PCs
In die Backplane passendeSlot-CPU mitSockel 775
PICMG-Busplatine mit PCI- undPCIe-Steckplätzen
CompactPCI-Backplane mit 3 U.

Der BegriffBackplane,Busplatine,Rückplatte oderRückverdrahtungseinheit wird in derElektronik in unterschiedlichen Ausprägungen verwendet:

Verwendung in elektronischen Geräten

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Backplane nennt man die Rückwand eines elektronischen Gerätes, das mehrereSteckplätze für Einschubbaugruppen (Steckkarten) hat. Die Backplane trägt dieSteckverbinder für die Einschubbaugruppen und verbindet sie elektrisch. In der Regel ist sie einpassives Bauteil, es sind also keine aktivenBauelemente wie ICs oder passiven Bauteile wieWiderstände oderKondensatoren auf ihr bestückt.

In der Frühzeit der Elektronik bestanden Backplanes aus Gestellen, in die Steckverbinder für Steckkarten nebeneinander montiert waren. Die elektrischen Verbindungen der einzelnen Pins zwischen den Steckverbindern erfolgte noch von Hand und frei in der Luft, meistens geordnet in gebündelten Leitungssträngen (siehe Abbildung anbei), bei anderen Anlagen aber auch komplett frei (Beispiel: früheCray-Modelle). Zudem wurden auchWickelverbindungen verwendet.

  • Backplane in Handverdrahtung aus den 1950er Jahren
    Backplane in Handverdrahtung aus den 1950er Jahren
  • Backplane-Verdrahtung einer Cray-2
    Backplane-Verdrahtung einerCray-2

Backplanes alsMassenware sind als mehrlagigeLeiterplatte ausgeführt. UmÜbergangswiderstände gering zu halten, werden bei der FertigungBohrungen verwendet, in die die Steckverbinder lediglicheingepresst werden. Da sie nicht weiterbestückt wird, läuft sie nicht durchsLötbad. Sie wird daher alsFertigteil von Firmenzugeliefert, die sich auf die Fertigung und nicht auf die Bestückung von Leiterplatten spezialisiert haben.

Die elektrischen Verbindungen, die die Backplane zwischen den Steckplätzen herstellt, können sehr unterschiedlich geführt sein, und bestimmen die Architektur des Gerätes:

  • Führen die Verbindungen von mehreren gleichartigen Steckplätzen zu einer zentralen Baugruppe, so spricht man vonsternförmiger Leitungsführung. Die einzelnen Baugruppen können dannnicht untereinander kommunizieren, sondern nur über die zentrale Baugruppe.
  • Sind gleichartige Baugruppen miteinander verbunden, so stellt dies einenBus dar. Diese Art der Verbindung über eine Backplane erfordert einBusarbitrierungsverfahren, also eine Regelung, die ein gleichzeitiges Schreiben auf den Bus durch verschiedene Baugruppen verhindert. Dieses Verfahren ist geschwindigkeitsbestimmend für denDatenverkehr auf dem Bus und meist ein Gerätekennzeichen. Wird beispielsweise die Leistungsfähigkeit einesRouters mit einemDurchsatz von 1 GBit/s beschrieben, so bedeutet dies in der Regel, dass der Bus auf der Backplane diesen Datendurchsatz herstellen kann.

Ein älteres Bussystem für Backplanes ist derVMEbus.

Oft werden Backplanes auch im Computerbereich inServern undGroßrechnern verwendet. Eine (oder mehrere) Steckkarte(n) mitProzessoren wird auf die Backplane gesteckt. Man kann dann z. B.PCI-,ISA- oder andere Schnittstellen verwenden.

Backplane-artige Leiterplatten für Bussysteme, die auf eineHauptplatine gesteckt werden, sindRiser-Karten. LPX und NLX warenFormfaktoren, die Bussysteme für Steckkarten aus der Hauptplatine führten.

Verwendung in Computergehäusen

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Ebenfalls als Backplane bezeichnet werden die rückseitigenPlatinen als Bestandteil vonComputergehäusen (oft Gehäuse fürServer), die mit einem Einschub fürFestplatten in Wechselrahmen versehen sind. Die Backplane stellt dabei über Steckkontakte die elektrische Verbindung zur Festplatte her, so dass diese getauscht werden kann, ohne das Gehäuse zu öffnen (siehe auchHot Swapping).

Verwendung in Switches

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Eine Backplane ist auch ein Hochgeschwindigkeitsbus fürSwitches.

Ein Switch steuert inComputernetzen die Kommunikation. Seine einzelnenPorts sind über die Backplane verbunden. Anders als bei denMatrix-Switches, bei denen alle Ports mit allen anderen verbunden sind, befinden sich die Ports einer Backplane an einemDatenbus.

Eine Backplane kann eine bestimmteDatenübertragungsrate besitzen, die man z. B. inGigabit pro Sekunde (Gbps oder Gbit/s) angeben kann. Wichtig ist dieser Wert bei einem zu erwartenden starkenDatenverkehr in einem Netzwerk. Wenn nämlich alle Ports eines Switches imVoll-Duplex-Modus ausgelastet werden, z. B. 8 Ports mit 100 Mbit/s mal 2, dann sollte die Datenrate der Backplane mindestens 1,6 Gbps betragen. Ansonsten werden einzelneDatenpakete blockiert (englischblocking). Eine Switch-Architektur, die alsnon-blocking ausgewiesen ist, besitzt also eine verfügbare Datenübertragungsrate, die höher ist als der maximal mögliche Datenverkehr. Damit kann jedem Port jederzeit die für ihn volle Datenübertragungsrate zur Verfügung gestellt werden.

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