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Diese Erfindung betrifft allgemein Gehäuse zur Aufnahme
logischer Elemente von Rechnersystemen und insbesondere eine
doppelseitige Rückwand oder Grundplatte, die ein Gehäuse möglich
macht, mit dem eine erhöhte Anzahl von Bauelementen effizient
handhabbar ist.
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Im Zuge der Entwicklung von Rechnersystemen erfolgten wachsende
Ansprüche hinsichtlich Rechengeschwindigkeit,
Verarbeitungsleistung und zusätzlichen Funktionen. Diese Ziele oder Änderungen
machten wiederum größere und wachsende Anzahlen von logischen
Elementen (z.B. Karten oder Speichern) nötig, die in größeren
zentralen elektronischen Anlagen (CECs) nötig sind. Es bestehen
einige ungelöste Probleme, verursacht durch die größere Anzahl
von benötigten logischen Elementen.
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Die Rechengeschwindigkeit wird zum Großteil durch die
elektrische Pfadlänge zwischen logischen Elementen begrenzt. Wenn die
Anzahl von Karten anwächst und wenn die Karten größer gemacht
werden, wächst der mechanische Abstand oder der physikalische
Abstand zwischen den Karten an. Dieser erhöhte mechanische
Abstand ist gleichbedeutend mit einem elektrischen Abstand, der
erhöhte Bus-Längen und anwachsende Ansprechzeiten verursacht.
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Im Zuge einer wachsenden Rechnerkapazität ist Raum ein primärer
Faktor geworden. Zur Zeit muß ein CEC in ein kleineres, mehr
standardisiertes Gehäuse, wie einen EIA-Gestellrahmen
eingebracht werden. Die Aufnahme einer erhöhten Kartenanzahl gemäß
der obigen Beschreibung bedeutet häufig, daß auf Gehäuse oder
Logikgestelle ausgewichen werden muß, die den horizontalen Raum
überschreiten, der in typischen Gestellrahmen verfügbar ist. Von
daher müssen Logikgestelle unterteilt und elektronisch untere
inander verbunden werden. Natürlich trägt eine derartige
"Verkettung"
von Logikgestellen nicht dazu bei, das Problem
hinsichtlich elektrischer Pfadlängen zu beseitigen.
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Mit wachsender Komplexität sind auch die Hardware-Kosten
angewachsen. Dies aufgrund der Notwendigkeit von Mehrfach-Gestellen,
zusätzlichen Rückwänden oder Grundplatinen, zusätzlichen Kabeln,
zusätzlichen Steckverbindern, zusätzlicher Kabelabschirmung etc.
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Da ein typisches CEC erheblichen Raum im Gestellrahmen
verschwendet (es ist im allgemeinen erheblich kürzer als der
Gestellrahmen tief ist) wäre eine naheliegende Lösung, zwei
separate CECs oder Logikgestelle Rückseite an Rückseite in einem
Gestellrahmen anzuordnen. Dies ist jedoch nicht praktikabel, da
der Mittenbereich, wo die Grundplatinen oder Rückwände zu liegen
kommen, nicht zugänglich wäre. Weiterhin wäre die Verbindung
zwischen CEC und CEC vom Herstellungs- oder Wartungspersonal
nicht ohne weiteres zugänglich. Aus diesem Grund sind
Mehrfach-CECs oder Logikgestelle typischerweise aufeinander angeordnet,
wobei jedoch das Ergebnis eine unzureichende Ausnutzung von Raum
innerhalb des Gestellrahmens und eine uneffiziente Verwendung
der Hardware ist.
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Es gibt Versuche im Stand der Technik, dieses Problem anzugehen.
US-A 4 530 033; 4 620 265; 3 668 076 und 3 654 112 befassen sich
mit Gehäusen, die zur Aufnahme von Logikelementen verwendbar
sind. Insbesondere beschreibt US-A 4 530 033 einen einzelnen
Schaltkreiskarten-Rahmen, der angespritzte Seitenwände und
Trägerwände mit einstückigen Verbindungs- und Riegelvorrichtungen
zur Zusammenfügung des Rahmens hat. Es wird jedoch kein
Verfahren vorgeschlagen, zwei Rahmen oder Gestelle zusammen zu
verwenden. Zwei weitere US-Patente, die einen weiteren Stand der
Technik darstellen, sind US-A 4 447 856 und 3 184 645, die
Gehäuseeinheiten bzw. separate Gehäuse betreffen, wobei die Gehäuse oder
Gehäuseeinheiten zusammenfügbar sind. US-A 4 876 630 vertritt
einen weiteren Versuch gemäß des Standes der Technik. Dieses
Patent offenbart eine Mittelebenen-Platte zum senkrechten
Verbinden eines ersten Satzes von Schaltkreiskarten mit einem
zweiten
Satz von Schaltkreiskarten mittels Stiften, die gleichmäßig
an beiden Seiten der Mittelebenen-Platte nach außen vorstehen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die bislang
diskutierten Probleme und löst diese zum großen Teil. Vorgesehen ist
eine doppelseitige Rückwand zur Erhöhung der Packungsdichte der
Logikelemente in einem Logikgestell oder einem CEC. Die
Rückwandbaugruppe ist mehrlagig mit einer Rückwandkarte, die mittig
zwischen einer Versteifung und einer EMC-Abschirmung angeordnet
ist, die an jeder Seite hiervon befestigt ist. Die doppelseitige
Rückwand weist an beiden Seiten Steckverbinder zum leitfähigen
Aufnehmen von Logikeleinenten an beiden Seiten derart auf, daß
zwei Logikgestelle integrierbar sind, und hierbei eine Rückwand
miteinander teilen.
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Es ist ein besonderer Vorteil der doppelseitigen Rückwand der
vorliegenden Erfindung, daß die Packungseffizienz von
Logik-Elementen und die Logikelement-Dichte erhöht werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
doppelseitige Rückwand oder eine Grundplatine so zu schaffen, daß
Logikelemente an beiden Seiten der Rückwand anschließbar sind.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
einzelne doppelseitige Rückwandbaugruppe zu schaffen, wobei die
Anzahl von Logikeleinenten in dem von einem typischen einzelnen
Logikgestell eingenommenen Raum verdoppelt ist, ohne daß hierbei
die Höhe oder der vertikale Raum vom Logikgestell erhöht wird.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
doppelseitige Rückwandbaugruppe zu schaffen, welche die
durchschnittliche elektrische Pfadlänge zwischen Logikelementen auf
ungefähr die Hälfte des mechanischen Abstandes der Logikelemente
verringert, wodurch die Signalübertragungszeit verringert und
die Systemleistung verbessert wird.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
doppelseitige Rückwandbaugruppe zur Verringerung der Anzahl von
einzelnen Gehäuse-zu-Gehäuse-Verbindungen zur Verfügung zu
stellen.
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Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden durch die
Rückwandkarte gemäß Anspruch 1 erzielt.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich unter Bezug auf die nachfolgende Beschreibung,
die zugehörigen Zeichnungen und die Ansprüche.
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FIG. 1 ist eine teilweise auseinandergezogene perspektivische
Darstellung eines Logikgestells des Standes der Technik.
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FIG. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung
der Rückwandbaugruppe der vorliegenden Erfindung.
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FIG. 3 ist eine perspektivische Ansicht der doppelseitigen
Rückwand der vorliegenden Erfindung und eines hierdurch möglichen
doppelseitigen Logikgestells.
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FIG. 4 ist eine Draufsicht von oben auf die Rückwandkarte der
vorliegenden Erfindung, dargestellt in Beziehung zu
Logikelementen, die hierzu ausgerichtet sind, derart, wie sie für eine
Verbindung mit der Rückwandkarte innerhalb eines doppelseitigen
Logikgestells wären.
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Zur Illustration zeigt FIG. 1 ein typisches Logikgestell 1 gemäß
des Standes der Technik. Das Gestell ist aufgebaut aus einem
Paar von Seitenwänden 2, einer oberen Führung 3, einer unteren
Führung 4 und einer Rückwand oder Grundplatine 6.
Führungsschlitze 7 sind an den inneren Oberflächen der Führungen 3 und 4
vorgesehen, um Logikelemente 8 aufzunehmen. Die Logikelemente 8
sind mit Steckverbindern 9 ausgestattet zum Einstecken oder zum
Zusammenfügen mit Steckverbindern 10, die an der Rückwand 6
befestigt sind.
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Die Rückwand-Baugruppe 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist
in FIG. 2 dargestellt. Die Baugruppe 20 beinhaltet eine mittige
doppelseitige Rückwandkarte oder Grundplatine 22 mit einer
Vorderseite 24 und einer Rückseite 26. Eine Mehrzahl von vertikal
ausgerichteten, parallelen Logikelement-Steckverbindern 28 ist
an der Vorderseite 24 und der Rückseite 26 (nicht dargestellt)
der Rückwandkarte 22 angeordnet. Wie nachfolgend (unter Bezug
auf FIG. 4) erläutert werden wird, sind die Steckverbinder 28
auf der Seite 24 der Rückwandkarte 22 gegenüber den
Steckverbindern 28 auf der anderen Seite 26 versetzt.
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Die Baugruppe 20 ist aus einer Anzahl von Bauteilen aufgebaut,
die auf den gegenüberliegenden Seiten 24 und 26 der
Rückwandkarte 22 befestigt sind. Auf der Vorderseite 24 beinhalten diese
Bauteile eine Versteifung 30. Die Versteifung 30 trägt die
Rückwandkarte 22 und weist Öffnungen 32 zur Aufnahme der
Steckverbinder 28 auf, so daß die Steckverbinder 28 mit Logikelementen
56 (siehe FIG. 3) verbindbar sind. Die Logikelemente 56 sind wie
die Logikelemente 8 gemäß FIG. 1 oder können die gleichen sein.
Die Versteifung 30 ist weiterhin mit Positionierstiften 34
entlang den Ober- und Unterkanten versehen. Diese Stifte 34 sind
vorgesehen zum Ausrichten oder Positionieren der
Rückwandbaugruppen 20 innerhalb des Logikgestells.
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Eine EMC-Abschirmung 36 ist an der Versteifung 30 angeordnet.
Die Abschirmung ist ebenfalls mit Öffnungen 38 versehen, so daß
die Steckverbinder 28 hierdurch verlaufen können. Entlang ihres
Umfangs weist die EMC-Abschirmung 36 Öffnungen 40 und
Einkerbungen 42 für Ausricht- und Befestigungszwecke auf.
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Die zweite Seite 26 der Rückwandkarte 22 ist mit Bauteilen
ähnlich denjenigen auf der ersten Seite 24 ausgestattet. Genauer,
zunächst ist eine Versteifung 44,mit Öffnungen 46 und
Positionierstiften 48 (nicht dargestellt, jedoch ähnlich den Stiften 34
an der Versteifung 30) an der Rückwandkarte 22 angeordnet.
Nachfolgend zu der Versteifung 44 ist eine EMC-Abschirmung 50 mit
langgestreckten Öffnungen angeordnet. Die Abschirmung 50 ist die
gleiche wie oder ähnlich zu der Abschirmung 36. Was die
gegenüberliegende Seite 24 der Rückwandkarte 22 betrifft, sind die
Öffnungen sowohl in der EMC-Abschirmung 50 und der Versteifung
44 im wesentlichen miteinander fluchtend und so angeordnet, daß
es den Steckverbindern 28 auf der Rückseite 26 der Rückwandkarte
22 ermöglicht ist, so vorzustehen, daß sie mit den
Logikelementen 56 verbindbar sind (wie in FIG. 3 dargestellt). Die gesamte
Rückwandbaugruppe 20 gemäß obiger Beschreibung kann durch
übliche mechanische Befestigungsmittel wie Schrauben oder Bolzen und
den benötigten Öffnungen oder Verbindungsbohrungen
zusammenfügbar sein.
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FIG. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung einer
Rückwandbaugruppe 20 der vorliegenden Erfindung und eines hierdurch
ermöglichten doppelseitigen Logikgestells 60.
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Die geschichtete Rückwandbaugruppe 20 wird mittig im
doppelseitige Logikgestell 60 angeordnet. Abhängig von
Gestaltungsanforderungen, beispielsweise der Größe der Logikelemente, kann die
Rückwandbaugruppe 20 jedoch auch außermittig zwischen den
Gestellen angeordnet werden. Das doppelseitige Gestell 60 umfaßt
zwei Untergestelle 62 und 64. Eine der Untergestelle 62 ist von
einer oberen Führung 66 und einer unteren Führung 68 teilweise
verschlossen. Auf ähnliche Weise ist das andere Untergestell 64
mit einer oberen Führung 70 und einer unteren Führung 72
Versehen; die Führungen 66, 68, 70 und 72 können Gußteile sein, oder
sie können durch andere geeignete Materialien oder Verfahren
hergestellt sein. Die hier dargestellten vier Führungen 66, 68,
70 und 72 sind Metallgußteile mit einer Reihe von im
wesentlichen rechteckförmiger Öffnungen 73, die in den Abmessungen mit
den Öffnungen 55 in den Logikelementen 56 zusammenpassen, so daß
die Öffnungen 73 und 55 miteinander fluchten, wenn die Elemente
56 vollständig in eine der Untergestelle 62 oder 64 eingesetzt
sind. Eine einstückige Schiene 75 befestigt jede Führung 66, 68,
70 und 72 an der Rückwandbaugruppe 20 und die Seiten der
Führungen sind an Seitenwänden 76 und 78 befestigt. Die Führungen
haben langgestreckte Führungsschlitze 79 zum Führen und Stützen
der Logikelemente 56 in einer korrekten Lage, um die Element-
Steckverbinder 57 mit den Rückwand-Steckverbindern 28 (in FIG. 3
nicht dargestellt, jedoch in FIG. 2 sichtbar) zu verbinden. Es
versteht sich, daß die Führungen 66, 68, 70 und 72 jeweils
ähnliche Eigenschaften haben und daß jede auf ähnliche Weise in ein
Logikgestell 60 eingesetzt ist.
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Die Querkanten 69 der Führungen 66, 68, 70 und 72 sind mit
Vorsprüngen 74 versehen. Die Vorsprünge 74 dienen zum Positionieren
der Seitenwände 76 und 78, um das Umschließen der Untergestelle
62 und 64 zu vervollständigen. Die Seitenwände 76 und 78 sind
jeweils aus einem einstückigen einzelnen Stück einer
Metallplatte gefertigt und mit Öffnungen 80 zur Aufnahme der Vorsprünge 74
versehen, um die Teile auszurichten. Die Seitenwände 76 und 78
sind an den oberen und unteren Führungen 66, 68, 70 und 72
mittels Schrauben oder anderen herkömmlichen Befestigungsmitteln
festgelegt. Die Öffnungen 80 und die Vorsprünge 74 ermöglichen
das Ausrichten des doppelseitigen Logikgestells 60 in wenigstens
drei Richtungen: die Gestelle 62 und 64 können zueinander
fluchtend ausgerichtet werden; zweitens kann die Rückwandbaugruppe 20
je nach Bedarf innerhalb der doppelseitigen Gestelle 60
ausgerichtet werden; und drittens kann die Rückwandbaugruppe 20 der
vorliegenden Erfindung je nach Bedarf zu den oberen und unteren
Führungen 66, 68, 70 und 72 ausgerichtet werden.
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Die Seitenwände 76 und 78 haben Flansche 82, so daß sie in
typischen Gestellrahmen oder Trägergehäusen angeordnet oder hieran
befestigt werden können, wenn das Gestell 60 als alleinstehende
Einheit verwendet wird. Die Öffnungen 80 können auch je nach
Bedarf zum Ausrichten und Befestigen von Zusatzausstattungen
oder zum Hinzufügen von Trägern aus Metallplatten für derartige
Zusatzausstattungen dienen. Das doppelseitige Logikgestell 60
einschließlich der Untergestelle, 62 und 64 ist zur Aufnahme
einer Mehrzahl von Logikelementen 56 ausgelegt.
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FIG. 4 zeigt zusätzliche Details der Rückwandkarte 22 der
Rückwandbaugruppe 20 und insbesondere, wie die Logikelemente 56
hierzu ausgerichtet sind. Aus Gründen der Klarheit ist die oben
erläuterte Gestellstruktur in FIG. 4 weggelassen. Die
Rückwand-Steckverbinder 28 sind von zwei Typen: dreireihig und
vierreihig, der Umfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf
diese beiden Ausführungsformen der Steckverbinder 28 beschränkt.
Die zugehörigen Steckverbinder 57 an den Logikelementen 56 sind
ebenfalls dargestellt.
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Es sei festzuhalten, daß die Logikelemente 56 auf einer Seite 24
der Rückwandkarte 22 um einen bestimmten Betrag D gegenüber den
Elementen 56 der anderen Seite 26 der Rückwandkarte 22 versetzt
sind.
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Durch die Versetzung D ergeben sich wenigstens zwei wichtige
Vorteile. Zunächst ergibt sich klar, daß die zweifache Anzahl
von Logikelementen 56 an dieser Rückwandbaugruppe 20 befestigt
werden gegenüber dem Fall einer typischen einseitigen
Rückwandkarte 6 gemäß des Standes der Technik (FIG. 1). Somit ist der
Anbringungsfaktor für Logikelemente 56 um den Faktor 2
verbessert; zweimal so viele Logikelemente 56 können angebracht
werden, ohne daß mehr Platz in einem Gehäuse oder einem
EIA-Gestellrahmen in horizontaler Querrichtung oder vertikaler
Richtung nötig ist. Zweitens zeigt sich klar, daß die
durchschnittliche elektrische Pfadlänge zwischen den Logikelementen 56 auf
die Hälfte des mechanischen Abstandes der Logikelemente 56
selbst reduziert ist, wodurch eine annähernd 50%ige Verringerung
der Zeit erfolgt, die zwischen Eingabe des Signales von
irgendeinem Logikelement 56 zur Rückwandkarte 20 und der Aufnahme
desselben durch das am nächsten benachbarte Element 56 verstreicht.
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Die Übertragungszeit eines Signales entlang einer Leitung wird
von der Lichtgeschwindigkeit und der Impedanz auf der Leitung
bestimmt. Eine Verringerung der Pfadlänge erzeugt eine nahezu
direkte proportionale Verringerung der Übertragungszeit. Leichte
Änderungen der Leitungsimpedanz verhindern, daß die
Übertragungszeit genau direkt proportional zur Änderung der
Leitungslänge ist und die annähernd 50%ige Verringerung, die durch die
vorliegende Erfindung erreicht wird, ist die Leistungsfähigkeit
dieses Systems unter der Annahme, daß jedes andere Element 56,
das in einer seriellen Anordnung auf einer typischen einseitigen
Rückwandkarte 6 gemäß des Standes der Technik wäre zu der
anderen Seite bewegt wird, wie im Fall der vorliegenden Erfindung.
Praktische Beschränkungen in der Anordnung einiger Logikelemente
56 zu anderen hiervon können verhindern, daß diese ideale 50%ige
Verringerung insgesamt erzielt wird, was zu einer geringeren
durchschnittlichen Verringerung der Übertragungszeit führt. Die
hauptsächlichen Verbesserungen im Betrieb ergeben sich jedoch
aus der Verringerung der Signalübertragungszeit, die durch die
doppelseitige Rückwandkarte 22 der vorliegenden Erfindung
möglich ist.
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Was die anderen Faktoren bezüglich des Versetzungsabstandes D
betrifft, so wird dieser durch die Notwendigkeit zur Aufnahme
des verwendeten Steckverbindertyps 28 bestimmt und kann zur
Aufnahme hiervon auch verändert werden. Es ist auch beabsichtigt,
die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, daß Stifte 29, die durch
eine Seite 24 der Rückwandkarte 22 vorstehen, mit den Gehäusen
27 der Steckverbinder 28 auf der gegenüberliegenden Seite 26 der
Rückwandkarte 22 in störende Beziehung geraten. Es sollte
festgehalten werden, daß der Versetzungsabstand D abhängig davon
verändert werden kann, welcher Typ oder welche Art von
Steckverbindern 28 bei einer bestimmten Anwendung der doppelseitigen
Rückwandbaugruppe 20 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Die Steckverbinder 28 können an der Rückwandkarte 22 durch ein
beliebiges aus einer Anzahl von Verfahren befestigt werden,
welche umfassen: Federkontakte (eine mechanische gepreßte gasdichte
Auslegung); Schwallöten (verwendbar mit Maskierung);
Aufschmelzlöten; oder ein anderes herkömmliches Verfahren. Das verwendete
Einbauverfahren kann Auswirkungen auf den Versetzungsabstand D
haben; beispielsweise können gelötete Verbindungen
unterschiedliche Versetzungen aufgrund der Notwendigkeit der Maskierung
benötigen, um Beschädigungen an den Steckverbindern auf einer
Seite der Karte zu verhindern, während die Steckverbinder auf
der anderen Seite gelötet werden.
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Der Versetzungsabstand D ist auch vorgesehen, um saubere
Durchkontaktierungen zwischen den Steckverbindern 28 auf einer Seite
24 der Karte 22 und den Steckverbindern 28 auf der anderen Seite
26 der Karte 22 aufrechtzuerhalten. Dies spielt auch eine Rolle
bei dem Vorteil der oben erläuterten elektrischen Pfadlänge und
tatsächlich ermöglicht der Versetzungsabstand D
Durchkontaktierungen, die ineinander verflochtene Verbindungen zwischen den
Logikelementen 56 und den Steckverbindern 28 hierfür aufweisen.
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Weitere Vorteile, die sich der doppelseitigen Rückwand
zuschreiben lassen umfassen: der Speicherbus ist um annähernd 9 cm (3,6
Inch) kürzer; die Energieverteilung wird möglich gemacht durch
direktes Einstecken der Regler für die Logikfunktion direkt in
die Rückwand ohne Verwendung von Kabeln; und andere
Geräteaufnahmen können direkt in die Rückwand ohne externe Kabel
eingesteckt werden, wodurch Kosten verringert werden und eine
einfache abgeschlossene SCSI-Busverbindung unter Verwendung einer
minimalen Menge der zulässigen Kabellänge geschaffen wird.
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Die doppelseitige Rückwand der vorliegenden Erfindung kann in
anderen speziellen Ausgestaltungsformen vorgesehen werden, ohne
vom Umfang oder wesentlichen Merkmale hiervon abzuweichen und
die hier beschriebene Ausführungsform ist als illustrativ und
nicht einschränkend zu verstehen. Zur Angabe des Umfangs der
Erfindung soll daher Bezug genommen werden auf die nachfolgenden
Ansprüche und nicht auf die voranstehende Beschreibung.