لوحة خلفية

اللوحة الخلفية أو نظام اللوحة الخلفية عبارة عن مجموعة من الموصلات الكهربائية متصلة بالتوازي مع بعضها البعض، بحيث يرتبط كل دبوس من كل موصل بنفس الدبوس النسبي لجميع الموصلات الأخرى، مما يشكل ناقل كمبيوتر . يتم استخدامه لتوصيل العديد من لوحات الدوائر المطبوعة معًا لتكوين نظام كمبيوتر كامل . تستخدم اللوحات الخلفية عادةً لوحة دوائر مطبوعة ، ولكن تم أيضًا استخدام اللوحات الخلفية الملفوفة بالأسلاك في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة والتطبيقات عالية الموثوقية.

تختلف اللوحة الخلفية بشكل عام عن اللوحة الأم من حيث عدم وجود عناصر معالجة وتخزين على اللوحة. تستخدم اللوحة الخلفية بطاقات قابلة للتوصيل للتخزين والمعالجة.

استخدمت أنظمة الحواسيب الصغيرة المبكرة مثل Altair 8800 لوحة خلفية للمعالج وبطاقات التوسعة .

تُستخدم اللوحات الخلفية عادةً على الكابلات نظرًا لموثوقيتها الأكبر . في النظام الكبلي، يجب ثني الكابلات في كل مرة تتم فيها إضافة بطاقة أو إزالتها من النظام؛ ويؤدي هذا الثني في النهاية إلى حدوث أعطال ميكانيكية. لا تعاني اللوحة الخلفية من هذه المشكلة، لذا فإن عمرها الافتراضي محدود فقط بطول عمر موصلاتها. على سبيل المثال، تحتوي موصلات DIN 41612 (المستخدمة في نظام VMEbus ) على ثلاث درجات متانة مصممة لتحمل (على التوالي) 50 و400 و500 عملية إدخال وإزالة، أو "دورات تزاوج". لنقل المعلومات، تستخدم تقنية اللوحة الخلفية التسلسلية طريقة إرسال إشارات تفاضلية منخفضة الجهد لإرسال المعلومات. ^[1]

بالإضافة إلى ذلك، توجد كابلات توسيع ناقلة تعمل على تمديد ناقلة الكمبيوتر إلى لوحة خلفية خارجية، توجد عادةً في حاوية، لتوفير فتحات أكثر أو مختلفة عن تلك التي يوفرها الكمبيوتر المضيف. تحتوي مجموعات الكابلات هذه على لوحة إرسال توجد في الكمبيوتر، ولوحة توسيع في اللوحة الخلفية البعيدة، وكابل بين الاثنين.

لقد ازدادت تعقيدات اللوحات الخلفية من الهندسة المعمارية القياسية للصناعة (ISA) البسيطة (المستخدمة في جهاز IBM PC الأصلي ) أو أسلوب S-100 حيث تم توصيل جميع الموصلات بناقل مشترك. ونظرًا للقيود المتأصلة في مواصفات Peripheral Component Interconnect (PCI) لتشغيل الفتحات، يتم الآن تقديم اللوحات الخلفية كلوحات سلبية ونشطة .

لا توفر اللوحات الخلفية السلبية الحقيقية أي دائرة قيادة حافلة نشطة. يتم وضع أي منطق تحكيم مرغوب فيه على البطاقات الفرعية. تتضمن اللوحات الخلفية النشطة شرائح تعمل على تخزين الإشارات المختلفة إلى الفتحات.

لا يكون التمييز بين الاثنين واضحًا دائمًا، ولكن قد يصبح قضية مهمة إذا كان من المتوقع ألا يكون للنظام بأكمله نقطة فشل واحدة (SPOF). الأسطورة الشائعة حول اللوحة الخلفية السلبية، حتى لو كانت واحدة ، لا تعتبر عادةً نقطة فشل واحدة. تعد اللوحات الخلفية النشطة أكثر تعقيدًا وبالتالي لديها خطر غير صفري لحدوث عطل. ومع ذلك، فإن أحد المواقف التي يمكن أن تسبب خللًا في حالة اللوحات الخلفية النشطة والسلبية هو أثناء إجراء أنشطة الصيانة، أي أثناء تبديل اللوحات، هناك دائمًا احتمال لإتلاف الدبابيس/الموصلات الموجودة على اللوحة الخلفية، وقد يتسبب هذا في انقطاع كامل للنظام حيث يجب إزالة جميع اللوحات المثبتة على اللوحة الخلفية لإصلاح النظام. لذلك، فإننا نشهد بنيات أحدث حيث تستخدم الأنظمة اتصالاً زائدًا عالي السرعة لربط لوحات النظام من نقطة إلى نقطة دون وجود نقطة فشل واحدة في أي مكان في النظام.

عند استخدام لوحة خلفية مع كمبيوتر أحادي اللوحة (SBC) أو لوحة مضيفة للنظام (SHB)، توفر التركيبة نفس الوظيفة التي توفرها اللوحة الأم ، حيث توفر طاقة المعالجة والذاكرة وإدخال/إخراج وفتحات للبطاقات القابلة للتوصيل. وفي حين أن هناك عددًا قليلاً من اللوحات الأم التي توفر أكثر من 8 فتحات، فإن هذا هو الحد التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، مع تقدم التكنولوجيا، قد يكون توافر وعدد نوع معين من الفتحات محدودًا من حيث ما تقدمه حاليًا شركات تصنيع اللوحات الأم.

ومع ذلك، فإن هندسة اللوحة الخلفية لا علاقة لها إلى حد ما بتكنولوجيا SBC المتصلة بها. وهناك بعض القيود على ما يمكن بناؤه، حيث يتعين على مجموعة شرائح SBC والمعالج توفير القدرة على دعم أنواع الفتحات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن توفير عدد غير محدود تقريبًا من الفتحات مع 20، بما في ذلك فتحة SBC، كحد عملي وإن لم يكن مطلقًا. وبالتالي، يمكن للوحة الخلفية PICMG توفير أي عدد وأي مزيج من فتحات ISA وPCI وPCI-X وPCI-e، محدودة فقط بقدرة SBC على الاتصال بهذه الفتحات وتشغيلها. على سبيل المثال، يمكن لـ SBC المزودة بأحدث معالج i7 الاتصال بلوحة خلفية توفر ما يصل إلى 19 فتحة ISA لتشغيل بطاقات الإدخال/الإخراج القديمة.

يتم تصنيع بعض اللوحات الخلفية بفتحات لتوصيل الأجهزة على كلا الجانبين، ويشار إليها باسم اللوحات الوسطى. غالبًا ما تكون هذه القدرة على توصيل البطاقات بأي من جانبي اللوحة الوسطى مفيدة في الأنظمة الأكبر حجمًا والتي تتكون في المقام الأول من وحدات متصلة باللوحة الوسطى.

تُستخدم المستويات الوسطى غالبًا في أجهزة الكمبيوتر، وخاصة في خوادم الشفرات ، حيث توجد شفرات الخادم على جانب واحد وتوجد الأجهزة الطرفية (الطاقة والشبكات وغير ذلك من وحدات الإدخال والإخراج) ووحدات الخدمة على الجانب الآخر. كما تحظى المستويات الوسطى بشعبية كبيرة في معدات الشبكات والاتصالات، حيث يقبل أحد جانبي الهيكل بطاقات معالجة النظام ويقبل الجانب الآخر من الهيكل بطاقات واجهة الشبكة.

تربط المستويات الوسطى المتعامدة البطاقات الرأسية على أحد الجانبين باللوحات الأفقية على الجانب الآخر. ^{[2] [3]} تربط المستويات الوسطى المتعامدة الشائعة العديد من بطاقات خطوط الهاتف الرأسية على جانب واحد، كل منها متصلة بأسلاك هاتف نحاسية، ببطاقة اتصالات أفقية على الجانب الآخر. ^[4]

"المستوى المتوسط ​​الافتراضي" هو مستوى وهمي بين بطاقات رأسية على أحد الجانبين تتصل مباشرة بلوحات أفقية على الجانب الآخر؛ تعمل محاذاة فتحات البطاقات في قفص البطاقات والموصلات ذاتية المحاذاة على البطاقات على تثبيت البطاقات في مكانها. ^[5]

يستخدم بعض الأشخاص مصطلح "المستوى الأوسط" لوصف اللوحة التي تقع بين لوحة خلفية قابلة للتبديل السريع للقرص الصلب وإمدادات الطاقة الاحتياطية وتربط بينهما. ^{[6] [7]}

تحتوي الخوادم عادةً على لوحة خلفية لتوصيل محركات الأقراص الصلبة القابلة للتبديل السريع ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة؛ تمر دبابيس اللوحة الخلفية مباشرةً في مقابس محركات الأقراص الصلبة دون الحاجة إلى كابلات. وقد تحتوي على موصل واحد لتوصيل وحدة تحكم واحدة لمجموعة الأقراص أو موصلات متعددة يمكن توصيلها بوحدة تحكم واحدة أو أكثر بطريقة عشوائية. توجد اللوحات الخلفية عادةً في حاويات الأقراص ومصفوفات الأقراص والخوادم .

تستخدم اللوحات الخلفية لمحركات الأقراص الصلبة SAS وSATA في أغلب الأحيان بروتوكول SGPIO كوسيلة اتصال بين محول المضيف واللوحة الخلفية. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام خدمات SCSI Enclosure Services . مع أنظمة SCSI الفرعية المتوازية ، يتم استخدام SAF-TE .

يُشار إلى الكمبيوتر أحادي اللوحة الذي يلبي مواصفات PICMG 1.3 والمتوافق مع اللوحة الخلفية PICMG 1.3 باسم لوحة مضيف النظام .

في عالم أجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة من Intel، توفر PICMG معايير لواجهة اللوحة الخلفية: توفر PICMG 1.0 و1.1 و1.2 ^[8] دعم ISA وPCI، مع إضافة 1.2 لدعم PCIX. توفر PICMG 1.3 ^{[9] [10]} دعم PCI-Express.

• اللوحة الأم
• القماش المبدل
• اللوحة الفرعية
• وحدة-M
• حافلة SS-50
• حافلة STD
• حافلة STE
• بطاقة اليورو (لوحة الدوائر المطبوعة)
• في اكس اي

• كاراناسوس، ف.؛ هورليك، ج. (أغسطس 1985). "هياكل وأنظمة حافلات اللوحة الخلفية". تالانتا . 32 (8): 583-599. doi :10.1016/0039-9140(85)80155-7. OCLC  269384772. PMID  18963977.
• كاراناسيوس، V.؛ هورليك، ج. (أغسطس 1985). “اللوحات الإلكترونية المعززة الذكية – I: التفاحة II”. تالانتا . 32 (8): 601-614. دوى :10.1016/0039-9140(85)80156-9. أو سي إل سي  4928218486. بميد  18963978.
• كاراناسيوس، V.؛ هورليك، ج. (أغسطس 1985). “اللوحات الإلكترونية الذكية – II: جهاز كمبيوتر IBM”. تالانتا . 32 (8): 615-631. دوى :10.1016/0039-9140(85)80157-0. أو سي إل سي  269384774. بميد  18963979.