Ethernet-Erweiterungen für CompactPCI Serial

Bild 1: Intel Core i7 SBC (G20) mit CompactPCI-Serial-Steckern P1-P5

CompactPCI Serial CPCI-S.0 basiert für Ethernet physikalisch auf den 10/100/1000/10GBase-T-Standards und unterstützt dabei Sternarchitektur als auch Ethernet-Mesh-Architektur.

Während Sternarchitektur für einen Standardcomputer vollkommen ausreichend ist, bietet sich für komplexe Multicomputer-Systeme eine Full-Mesh-Architektur an. So lassen sich redundante Systeme für sicherheitskritische Anwendungen über Ethernet auf der Backplane verdrahten. Hierzu werden mehrere identische CPU-Boards in eine Standard-Backplane gesteckt und mit Ethernet-Switches kombiniert.

Ist auf den in Frage kommenden CPU-Boards ein Mezzanin-Steckplatz vorgesehen, lässt sich die Kombination CPU-Board mit Switch platz- und kostensparend in einem einzigen Steckplatz unterbringen.

Eine Besonderheit dieser Ethernet-Mezzanine besteht darin, dass sich der CompactPCI-Serial-Systemstecker P6 nicht auf der CPU-Karte sondern direkt auf dem Mezzanin befindet. Im Unterschied zu bisher bekannten Mezzanin-Standards gehen die Signale so direkt an die Backplane und müssen nicht über die Trägerkarte geroutet werden (Bilder 1 und 2).

Bis zu neun Steckplätze werden unterstützt

Bild 2: Ethernet-Mezzanin (GM1) mit CompactPCI-Serial-Stecker P6 für Ethernet

Ein weiterer Vorteil von Mezzaninen ist die Flexibilität bei der Anzahl der Kanäle. Im beschriebenen Fall wird eine Standardausführung mit vier Kanälen benutzt. Da CompactPCI Serial bis zu neun Steckplätze unterstützt (Standard-Busplatine), wird man zum Aufbau eines Full Mesh für alle neun Boards je ein Mezzanin mit acht Kanälen wählen, da acht Ethernet-Schnittstellen auf jedem Board erforderlich sind, um jeweils unabhängig mit jedem anderen Board kommunizieren zu können.

Genügt für einfachere Multiprocessing-Systeme auch eine Sternarchitektur, wird das gleiche Mezzanin-Modul verwendet – in diesem Fall nur einmal aufgesteckt auf der System-Slot-CPU.

Eine andere Möglichkeit für die Nutzung von Ethernet an der Front stellen CompactPCI-Serial-Peripheriekarten dar. Diese lassen sich nicht nur in reinen CompactPCI-Serial-Systemen betreiben sondern sorgen auch in Hybridsystemen mit einem System-Slot gemäß CompactPCI PlusIO für eine schnelle Verbindung.

Gigabit-Ethernet-Karte mit vier Kanälen

Bild 3: CompactPCI-Serial-Peripheriekarte (G211) mit 4x Gigabit Ethernet

So ist z.B. eine Gigabit-Ethernet-Karte mit vier Kanälen über einen PCI-Express-x4-Link an die Backplane angebunden. Der verwendete Ethernet-Controller unterstützt Datenraten von 500 MBit/s bei gleichzeitigem Betrieb aller Kanäle, kann aber auch als zwei redundante Kanalpaare konfiguriert werden. In rauer Umgebung ist die Karte für -40 bis +85 °C Betriebstemperatur spezifiziert und kommt mit M12- anstelle von RJ45-Steckverbindern (Bild 3).

Bild 4: CompactPCI-Serial-Peripheriekarte (G211F) mit vier optischen Links

Mit exakt den gleichen Eigenschaften wartet eine Karte mit vier optischen Links (1000BASE-SX) auf. Sie unterstützt SFP (Small Form Factor Package)-Transceiver, die an separaten Frontplatten herausgeführt sind, z.B. LC-Duplex (Bild 4).