Backplane PCIe

Types de cartes mères PCIe

Une carte mère PCIe est une carte de circuit imprimé ou un châssis qui contient des connecteurs pour brancher plusieurs cartes de circuit imprimé. Il existe différents types de cartes mères PCIe, notamment :

• Carte mère passive : elle ne fournit aucune fonctionnalité aux cartes, mais achemine uniquement les signaux entre elles. Les cartes branchées sur une carte mère passive doivent gérer toutes les tâches de traitement indépendamment.
• Carte mère active : contrairement à une carte mère passive, la carte mère active fournit des services aux cartes branchées. Elle dispose de circuits pour traiter les signaux qui vont vers les cartes et qui en proviennent. Une carte mère active multiplexe les signaux afin que les cartes puissent communiquer directement, ce qui améliore la vitesse de transfert de données.
• Carte mère gérée : elle peut contrôler et surveiller les connexions des slots, par exemple en déterminant quelles cartes peuvent communiquer. Une carte mère gérée améliore la sécurité du système et la compatibilité des cartes.
• Carte mère intelligente : également connue sous le nom de carte mère hybride, combine les fonctionnalités des cartes mères passives et actives. Elle possède une certaine intelligence avec le traitement des signaux, mais ne fournit pas toutes les fonctionnalités d’une carte mère active. Une carte mère hybride fournit certaines interfaces système et des fonctions de surveillance tout en maintenant des coûts bas.

Les cartes mères sont également classées en fonction du type de connexion, notamment :

• Carte mère série : elle connecte les cartes à l’aide de câbles série, qui se composent d’un seul fil et envoient les données bit par bit. Une carte mère série améliore l’intégrité du signal et réduit les interférences électromagnétiques, ce qui la rend adaptée aux connexions à haut débit.
• Carte mère parallèle : elle connecte les cartes à l’aide de câbles parallèles, qui possèdent plusieurs fils envoyant des données simultanément. Une carte mère parallèle est plus simple et moins chère qu’une carte mère série, même si elle présente des limites telles que la dégradation du signal et une vitesse réduite.

Fonctions et caractéristiques des cartes mères PCIe

Les applications de la carte mère PCIe vont des centres de télécommunications aux fermes de serveurs à grande échelle. Elle possède plusieurs caractéristiques clés, notamment :

• Possibilité de remplacement à chaud : cela fait référence à la possibilité de retirer ou d’ajouter des cartes à la carte mère sans éteindre le système. Pour un remplacement à chaud réussi, les composants électroniques doivent être déconnectés de la carte et de la carte mère. Les cartes sont ensuite insérées dans un système en cours d’exécution, où le système détecte la carte sans que l’utilisateur ait à effectuer une configuration manuelle.
• Remplacement à froid : il diffère du remplacement à chaud en ce qu’il exige le retrait des cartes de la carte mère alors que le système est hors tension. Le remplacement à froid est effectué si, par exemple, les cartes sont à réparer ou endommagées et doivent être remplacées. Il est principalement effectué pendant les arrêts planifiés. Pour ce faire, commencez par mettre le système hors tension, puis retirez la carte et remplacez-la par une carte neuve ou réparée. Mettez le système sous tension à nouveau pour terminer l’échange.
• Interface IPMI : l’interface de gestion intelligente des plateformes (IPMI) permet aux administrateurs de gérer et de surveiller les systèmes indépendamment du système d’exploitation. Elle permet la surveillance de l’état du système, la gestion à distance et le contrôle du serveur. La carte mère PCIe peut disposer d’une interface IPMI qui inclut des fonctionnalités telles que les données des capteurs, l’accès à distance, ainsi que le contrôle et l’accès au journal des événements système.
• Options de montage : elle propose des options de montage telles que le montage en rack et le montage sur bureau. Pour le montage en rack, la carte mère PCIe peut être montée dans un rack standard de 19 à 22 pouces. Ces racks, qui contiennent plusieurs emplacements de carte, sont idéaux pour les cas où de nombreuses cartes doivent être installées. Un montage sur bureau est utilisé lorsque l’espace est restreint. Il est compact et convient pour être placé sur un bureau ou dans des espaces restreints.

Scénarios

Une carte mère PCIe trouve des applications dans les industries qui nécessitent un transfert de données à haut débit et une extension système importante. Voici quelques-uns de ses scénarios d’utilisation :

• Télécommunications : dans un système de télécommunications, une carte mère PCI Express est utilisée pour construire un serveur qui gère d’immenses tâches de traitement de données telles que le traitement du signal, le routage des données et la commutation.
• Négociation financière : le marché financier utilise un système de carte mère PCIe pour exécuter des transactions à des vitesses extrêmement élevées et traiter des quantités massives de données de marché et d’analyses financières.
• Production vidéo et diffusion : dans les studios de production vidéo et de diffusion en direct, une carte mère PCIe est utilisée pour créer un serveur puissant qui gère les tâches d’édition et de transcodage vidéo HD/non compressées.
• Applications industrielles : une carte mère PCIe industrielle peut être utilisée dans des environnements industriels pour construire des systèmes de contrôle pour des tâches telles que l’acquisition de données, le traitement du signal et le contrôle.
• Défense et aérospatiale : les applications de cette catégorie nécessitent une architecture système robuste avec un débit élevé et une fiabilité accrue. Les cartes mères PCI Express sont utilisées dans des situations telles que le traitement embarqué pour les systèmes de défense, qui impliquent des tâches de traitement telles que la fusion de données de capteurs, la reconnaissance de cibles et la connaissance de la situation.
• Imagerie médicale et diagnostics : une carte mère PCIe peut être utilisée pour construire une station de travail de diagnostic pour une application d’imagerie médicale qui implique le traitement de grandes quantités de données provenant de plusieurs modalités d’imagerie, telles que l’échographie, l’IRM et la tomodensitométrie.
• Recherche et développement : dans les laboratoires ou les centres de R-D, la carte mère PCIe est utile pour construire un cluster de calcul haute performance (HPC) pour des tâches de traitement de données simultanées telles que la modélisation informatique, l’exploration de données et le développement d’algorithmes.

Comment choisir une carte mère PCIe

La carte mère PCIe à choisir dépend de facteurs tels que les exigences de densité, la taille physique, les emplacements d’extension et les applications réseau.

• Connaître les exigences de densité des emplacements

  Le nombre d’emplacements d’extension PCIe requis pour répondre à des besoins spécifiques doit être déterminé. Choisissez une carte mère à haute densité si l’application nécessite de nombreux emplacements d’extension dans un seul châssis. Elle aura un nombre élevé d’emplacements regroupés dans un seul châssis.

• Facteur de forme

  La taille physique de la carte mère PCIe doit être compatible avec le châssis du serveur. En effet, pour une installation correcte, elle doit correspondre aux facteurs de forme du serveur. Que ce soit un facteur de forme ATX, micro ATX ou personnalisé, il faut également tenir compte de la compatibilité avec le facteur de forme de la carte PCIe. Les facteurs de forme courants comprennent les cartes pleine hauteur/pleine longueur, les cartes profil bas/courtes et les tailles personnalisées.

• Emplacements d’extension

  Assurez-vous que la carte mère dispose d’un nombre suffisant d’emplacements d’extension pour accueillir le nombre de périphériques PCIe nécessaires. Les emplacements d’extension varient en type et en nombre. Certains appareils nécessitent l’utilisation de chaque emplacement d’extension. D’autres peuvent n’en nécessiter que quelques-uns, selon les fonctionnalités et les exigences de connectivité.

• Connectivité

  Vérifiez que la carte mère fournit la configuration d’emplacement PCIe nécessaire et se connecte aux périphériques et aux appareils des serveurs. Cela inclut les types de connecteurs PCIe et leur disposition sur la carte.

• Version et bande passante

  Chaque version de PCIe offre une bande passante différente par emplacement. Pour les applications nécessitant des débits de transfert de données élevés, tenez compte de la bande passante.

• Gestion de l’alimentation

  La capacité de fournir et de contrôler l’alimentation aux périphériques connectés est un autre facteur crucial à prendre en compte. Assurez-vous qu’elle offre une alimentation fiable à tous les périphériques PCIe. Les options avec une gestion de l’alimentation permettant la surveillance et le contrôle de l’utilisation de l’alimentation sont préférables. La sélection d’une carte mère avec une bonne gestion de l’alimentation contribue à améliorer ses performances et sa durée de disponibilité.

• Redondance et fiabilité

  Pour les applications qui nécessitent une haute disponibilité, les cartes mères redondantes avec alimentations doubles et ventilateurs de refroidissement sont adaptées. Ces types peuvent prendre en charge les systèmes qui ne peuvent pas se permettre des temps d’arrêt.

• Applications

  Un large éventail d’applications, telles que les serveurs, les stations de travail, les systèmes d’acquisition de données et les conceptions embarquées, utilisent des cartes mères PCIe. Connaître l’application prévue permet de réduire les choix.

Q&A sur les cartes mères PCIe

Q1 : Comment choisir une carte mère PCIe ?

A1 : Lorsque vous envisagez une carte mère pour PCIe, plusieurs facteurs clés doivent être évalués. La principale considération est de s’assurer que la carte mère est évolutive et répond adéquatement aux exigences de performance. Il faut également évaluer si la carte mère est dotée d’une conception de tolérance aux pannes.

Q2 : Quels sont les avantages des cartes mères ?

A2 : Les cartes mères offrent plusieurs avantages, tels que la fourniture d’un moyen propre et organisé de connecter plusieurs composants, la simplification de la connectivité entre les cartes et les systèmes, et la réduction des problèmes de connexion potentiels en intégrant tous les connecteurs nécessaires dans une seule carte de circuit imprimé.

Q3 : Les cartes élévatrices PCIe nécessitent-elles des cartes mères ?

A3 : Non, les cartes mères ne sont pas obligatoires pour les cartes élévatrices PCIe. Toutefois, certains systèmes peuvent utiliser des cartes mères pour fournir une plateforme de connexion modulaire pour les cartes PCIe.

Q4 : Les cartes mères PCIe nécessitent-elles de l’alimentation ?

A4 : Oui, les cartes mères PCIe doivent recevoir de l’alimentation pour fonctionner, car elles facilitent la communication entre les différentes cartes PCIe et la carte mère. Sans alimentation, les signaux de données ne peuvent pas être transmis via la carte mère.

Q5 : Qu’est-ce qu’une carte mère PCIe ?

A5 : Une carte mère PCIe, également connue sous le nom de carte mère PCIe ou de châssis de carte mère PCIe, est une carte de circuit imprimé qui est livrée avec plusieurs emplacements PCI Express. Il s’agit d’une interface physique qui permet l’installation de diverses cartes d’extension, telles que des cartes graphiques, des cartes réseau, des contrôleurs de stockage et de nombreuses autres cartes d’extension.