Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Сетевые адаптеры (ликбез).

Сетевые адаптеры (ликбез).

Сетевой адаптер - это основной компонент локальной сети. Минимальный набор аппаратуры, которой надо оснастить компьютеры для объединения их в сеть, включает в себя адаптеры (как минимум по одному на каждый компьютер) и соединительные кабели с соответствующими разъемами и оконечными согласователями. Остальное оборудование сети служит для улучшения ее характеристик, а также для повышения удобства ее использования.

Сетевые адаптеры обеспечивают сопряжение компьютера и среды передачи информации с учетом принятого в данной сети протокола обмена информацией. Адаптер должен выполнять ряд функций, количество и суть которых во многом зависят от типа конкретной сети. Все функции сетевого адаптера можно разделить на две большие группы. Первая группа включает в себя функции сопряжения адаптера с компьютером (магистральные функции), а вторая - функции по организации обмена в сети (сетевые функции). Функции первой группы определяются интерфейсом компьютера, к которому подключается сетевой адаптер, и не отличаются большим разнообразием. Функции второй группы определяются типом сети и могут быть самыми различными в зависимости от типа сетевого кабеля, принятого протокола управления, топологии сети и т.д.

Магистральные (канальные, шинные) функции сетевых адаптеров обеспечивают организацию их сопряжения с одной из локальных шин системного интерфейса персонального компьютера. Для процессора сетевой адаптер это обычный контроллер, соответствующий определенным стандартам, в котором имеется ряд прогрмммно-доступных регистров, каждый из которых имеет свое функциональное назначение. Процессор управляет любым контроллером через его программно-доступные регистры, записывая и читая информацию с помощью команд IN, OUT, INS, OUTS. Сетевой адаптер, как любой другой контроллер имеет свой набор команд. Получив от процессора, выполняющего программу сетевого взаимодействия, команду (через программно-доступный регистр или регистры), контроллер отрабатывает команду автономно, реализуя, в том числе, функции обмена по сетевому кабелю с другим сетевым адаптером или несколькими сетевыми адаптерами. Команда может вызвать в сетевом адаптере выполнение очень сложных преобразований информации по программам, выполняемым специализированным процессором, встроенным в плату сетевого адаптера. Кроме того, контроллер может выполнять ряд вспомогательных аппаратных функций инициируемых аппаратными сигналами или записью управляющей информации в его программно-доступный регистр, формировать сигнал запроса на обслуживание (прерывание). Некоторые сетевые адаптеры имеют в своем составе аппаратуру, позволяющую ему выполнять функции устройства, инициирующего операцию обмена на интерфейсе (Master).

Сопряжение с компьютером возможно не только через системную магистраль, но и через внешние интерфейсы. Низкая скорость передачи информации не позволяет организовать эффективную работу сетевых адаптеров, для которых очень важна скорость обмена. Данные передаются из памяти компьютера в адаптер или из адаптера в память с помощью прямого доступа к памяти, или совместно используемой области памяти или программируемого ввода-вывода.

К сетевым функциям адаптеров, относят функции, которые обеспечивают реализацию принятого в сети протокола обмена. Часть этих функций может выполняться как аппаратурой адаптера, так и программным обеспечением персонального компьютера (перенос части функций на программные средства позволяет упростить аппаратуру адаптера и существенно увеличить гибкость обмена, но ценой замедления работы). Некоторые сетевые функции обязательно должны выполняться аппаратурой сетевого адаптера. К основным сетевым функциям адаптера, относя нижеследующие функции:

1. Гальваническая развязка компьютера и локальной сети. Эта функция не является обязательной. При некоторых типах среды передачи (оптоволоконный кабель, радиоканал, инфракрасный канал) развязка не нужна.

2. Преобразование уровней сигналов из логических в сетевые (при передаче) и из сетевых в логические (при приеме). Электрически закодированные импульсы, содержащие данные, т.е. образующие кадр данных, усиливаются и передаются в линию связи (после приема импульсы передаются на устройство декодирования).

3. Кодирование сигналов при передаче и декодирование при приеме. Эта функция не нужна при использовании в сети простейшего кода NRZ. Для передачи данных по сетям формируются специальные электрические сигналы, которые соответствуют передаваемой информации и по которым эта информация восстанавливается на принимающем устройстве.

4. Распознавание своего пакета при приеме. Плата сетевого адаптера воспринимает весь информационный поток, передаваемый по сетевому кабелю, но выбирает лишь те сообщения, которые в передаваемом пакете данных содержат адрес сетевого адаптер, установленного в данной рабочей станции. При отправке данных сетевой адаптер получает из памяти компьютера, данные в свой буфер, оформляет их в соответствии с протоколом, ожидает некоторое время (определяемое уровнем используемого протокола), а затем помещает данные в поток.

5.Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и последовательного кода в параллельный при приеме. При обмене данные поступают из буфера в сеть и из сети в буфер последовательно, т.е. один бит данных следует за другим. Адаптер осуществляет преобразование параллельных данных в последовательные или последовательных в параллельные перед передачей (или после приема).

6. Буферирование передаваемых и принимаемых данных в буферном ОЗУ. Во время обработки сетевым адаптером данные хранятся в его буфере. Это позволяет плате получить доступ сразу ко всему кадру и компенсировать разницу между скоростью передачи данных в сети и скоростью их обработки в компьютере. Сетевой адаптер разбивает поступившие данные на отдельные порции (а при передаче собирает их вместе). В сетях Ethernet размер таких порций составляет 1 500 байт, а в сетях Token Ring кадр обычно имеет длину 4 Кбайт. Пакету данных обычно должен предшествовать заголовок, а завершать его - заключение. Заголовок и заключение образуют на физическом уровне протокола "конверт". Именно после их добавления сигнал готов к передаче. (При приеме сетевой адаптер как бы распечатывает "конверт", удаляя заголовок и заключение.)

7. Проведение арбитража обмена по сети (контроль состояния сети, разрешение конфликтов, доступ к кабелю и т.д.). В сетях Ethernet сетевой адаптер перед началом передачи (или повторной передачи) проверяет доступность линии. В сети Token Ring адаптер не отсылает сообщение до тех пор, пока не получит маркер. (При приеме, конечно, эти действия не выполняются.)

8. Подсчет контрольной суммы пакета при передаче и при приеме. Сетевые адаптеры и управляющая программа обнаруживают и по возможности исправляют ошибки, возникшие в результате помех, коллизий (в сетях Ethernet) и неисправности оборудования. Ошибки обычно обнаруживаются с помощью включаемой в кадр данных контрольной суммы. Ее контроль осуществляется у адресата, и, если вычисленное значение контрольной суммы не совпадает с переданным, адресат сообщает отправителю об ошибке и запрашивает повторную передачу поврежденного кадра.

Иногда в состав адаптера включаются узлы для самоконтроля и самодиагностики, позволяющие проверить его работоспособность даже без подключения к сети.

Первая и вторая функции всегда реализуются аппаратно, а третья и четвертая для медленных сетей, в принципе, могут выполняться программно, но в быстродействующих сетях они, как правило, тоже реализуются аппаратно. Остальные функции также очень часто возлагаются на аппаратуру с целью повышения скорости обмена. Более того, аппаратно иногда выполняются и функции более высоких уровней, например, операции по обслуживанию виртуальных каналов. Но в ряде случаев быстродействие современных персональных компьютеров позволяет без особого снижения производительности реализовать их программно и упростить аппаратуру адаптера, повысив при этом ее надежность и снизив стоимость и энергопотребление. 


Лицензия