Digital-Kompendium Compact PCI Serial

Typische Aufgaben der seriellen Schnittstellen

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CompactPCI Serial sieht noch weitere Mechanismen vor, die für ein RAID-System erforderlich sind. So kann durch die physikalische Adressierung ermittelt werden, welches Laufwerk gewechselt werden soll. Ein der Spezifikation SFF-8485 entsprechender Management-Bus sorgt für die notwendige Kommunikation zwischen RAID-Controller und Shuttle. SFF steht für das Small Form Factor Committee, www.sffcommittee.org, in dem Firmen wie Seagate, Sun, LSI, IBM und Intel Standards vorantreiben.

Der SFF-8485-Standard definiert einen seriellen GPIO-Bus (SGPIO) speziell in Zusammenhang mit Serial Attached SCSI (SAS) und Serial ATA (SATA). Er dient zum Datenaustausch zwischen dem RAID-Controller und dem Laufwerks-Shuttle. So kann er einfache Status-Information übertragen (beispielsweise „Schalter geschlossen“, „Hard-Drive powered“) und umgekehrt LEDs ansteuern oder die Stromversorgung der Festplatte kontrollieren. Der SGPIO-Bus ist dediziert der SATA/SAS-Funktionalität zugeordnet und unabhängig vom System-Management-Bus des CompactPCI-Standards.

Der SGPIO-Bus nutzt vier Signale zur Datenübertragung:

  • SClock: ein Datentaktsignal getrieben vom RAID-Controller,
  • SLoad: ein Synchronisierungssignal, um Anfang und Ende eines Übertragungsrahmens zu erkennen – ebenfalls getrieben vom RAID-Controller,
  • SDataOut: das Daten-Ausgangssignal des RAID-Controllers,
  • SDataIn: das Daten-Eingangssignal des RAID-Controllers. Hier übertragen die Shuttles die Status-Information, während der entsprechende Zeitschlitz im Datenrahmen mit der physikalischen Adresse übereinstimmt.

Erweiterungen über die Backplane

Mit Hilfe von SATA-Port-Multipliern können auch mehr als acht Laufwerke in einem CompactPCI Serial-System angesteuert werden. Hierfür ist eine kundenspezifische Backplane erforderlich, welche dann auch mehr als acht SATA/SAS-Slots haben kann. Kundenspezifisch möglich wäre auch, nur bestimmte Steckplätze für SATA/SAS zuzulassen. Solch ein System kann beispielsweise aus acht Steckplätzen für PCI Express, USB und Ethernet sowie aus acht zusätzlichen Steckplätzen nur für SATA/SAS-Festplatten bestehen.

Mehr zum Thema spezifische Backplanes finden Sie im Kapitel Anwendungsspezifische Rückwand-Architekturen.

USB für mobile Funktionen

Während PCI Express auf der Backplane relativ gebräuchlich ist, scheint USB zunächst eher ungewöhnlich. Dabei ist USB ein weitverbreiteter Standard, um Peripheriegeräte wie Tastatur und Maus, USB-Sticks und externe Festplatten vor allem an mobile Computer anzuschließen.

Praktisch alle modernen Laptops verfügen aber auch über sogenannte Express-Card-Slots. Diese gestatten Nachrüstungen von außen wie etwa GSM/UMTS-Modems. Express-Cards basieren auf USB und alternativ auf PCI Express. Im Inneren eines Laptop-Computers werden ebenfalls beide Schnittstellen benutzt, um sogenannte PCI Express Mini Cards anzuschließen.

Um alle PCI Express Cards und PCI Express Mini Cards auch in einem modularen 19"-Rechner nutzen zu können, muss man deshalb auch diese elektrischen Interfaces unterstützen – sowohl USB als auch PCI Express auf einem Slot. So können CompactPCI-Systeme mit Drahtlos-Technologie ausgerüstet werden.

Für den Anwender ist es dabei am einfachsten, wenn er jeden Slot mit beliebigen Baugruppen bestücken kann. Bei CompactPCI Serial ist dies der Fall. USB und PCI Express werden von der CPU zentral angesteuert und über die Backplane an jeden der acht Peripherie-Slots verteilt.

Module mit höherer Bandbreite nutzen in der Regel PCI Express als Interface (z.B. WLAN), Module geringerer Bandbreite wie GSM/UMTS kommen mit USB aus. PCI Express v1.x erreicht bereits bei nur einem Link (einer differenziellen Empfangs- und einer Sendeleitung) 250 MB/s Bandbreite. USB 2.0 bleibt mit nur 480 MBit/s weit zurück. USB 3.0 erreicht allerdings Bandbreiten ähnlich dem PCI-Express-Standard. CompactPCI Serial definiert sowohl USB 2.0 als auch USB 3.0 und ist damit zukunftssicher aufgestellt.

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