Erweiterungskarten

Erweiterungskarten sind modulare Leiterplatten, die für die Installation in Rackmount-Industrieservern über standardisierte Erweiterungssteckplätze (wie PCIe) entwickelt wurden. Sie erweitern die Serverfähigkeiten, indem sie spezialisierte Funktionen wie zusätzliche Netzwerkschnittstellen, Speichercontroller, Grafikverarbeitung, industrielle I/O-Konnektivität oder spezialisierte Rechenbeschleuniger hinzufügen, was eine Anpassung an spezifische industrielle Anwendungen ermöglicht. Diese Karten werden typischerweise auf FR-4-Leiterplattenmaterial mit Kupferbahnen hergestellt und mit elektronischen Komponenten wie ICs, Kondensatoren und Widerständen bestückt. Sie haben einen standardmäßigen Full-Height-, Half-Length-Formfaktor mit den Abmessungen 167,65 x 111,15 mm und wiegen je nach Modell zwischen 100 und 200 Gramm. Die Schnittstelle ist PCIe 3.0/4.0, abwärtskompatibel, und die Karten sind für einen PCIe-x16-Steckplatz ausgelegt. Die Leistungsaufnahme liegt zwischen 25 und 75 Watt, die vom Steckplatz bezogen wird. Sie sind für industrielle Betriebstemperaturen von 0 bis 60 °C, Lagertemperaturen von -40 bis 85 °C und nicht kondensierende Luftfeuchtigkeit von 5 % bis 95 % relative Luftfeuchtigkeit ausgelegt. Die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) ist mit 50.000 Stunden bei 25 °C angegeben. Die Einhaltung von EMV- und Sicherheitsstandards wird durch CE- und FCC-Kennzeichnungen angezeigt, muss jedoch für das spezifische Modell verifiziert werden. Erweiterungskarten werden basierend auf der erforderlichen Funktion, der Steckplatzverfügbarkeit und dem Leistungsbudget ausgewählt. Zu den Verifizierungsfragen gehören die Überprüfung der Steckplatzkompatibilität, der Leistungsaufnahme und der Treiberunterstützung. Wartungssignale umfassen Treiberfehler, Systeminstabilität oder das Nichterkennen der Karte. Fehlergrenzen werden durch die Betriebsgrenzen der Karte definiert; deren Überschreitung kann zu Fehlfunktionen oder dauerhaften Schäden führen.

Erweiterungskarten verbinden sich über Erweiterungssteckplätze mit dem Motherboard des Servers und stellen elektrische und Datenkommunikationswege her. Sie enthalten spezialisierte Chipsätze und Schaltungen, die spezifische Funktionen ausführen, wobei das Betriebssystem des Servers oder die industrielle Steuerungssoftware diese zusätzlichen Fähigkeiten über Gerätetreiber erkennt und nutzt. Die Schnittstelle der Karte (PCIe) bietet eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zwischen der Karte und der CPU, sodass die hinzugefügte Funktionalität in den Systembetrieb integriert werden kann.