Лекция 9
Сетевые адаптеры
- Сетевой адаптер (NIC :
Network Interface Card) -
- устройство, выполняющее функции сопряжения ЭВМ с каналами связи; они
реализуют ввод-вывод данных с оконечного оборудования в сеть.
Сетевые адаптеры (другие названия - сетевые карты, интерфейсные карты,
сетевые платы) имеют передающую и принимающую части, которые в случае
поддержки полного дуплекса должны быть независимы друг от друга.
Функции сетевых адаптеров
Функции передающей части:
- принять от центрального процессора блок данных и адрес назначения;
- сформировать кадр (добавить свой адрес в поле адреса источника,
CRC-код и пр.);
- получить доступ к среде передачи;
- передать кадр;
- в случае обнаружения коллизии повторить передачу;
- сообщить процессору об успехе или невозможности передачи.
Функции приемной части:
- просмотр заголовков всех кадров, проходящих в линии;
- извлечение из линии кадров, адресованных данному узлу;
- помещение кадра в собственный буфер памяти;
- проверка кадра на отсутствие ошибок (проверка по длине кадра, по
CRC);
- уведомление центрального процессора о приеме кадра;
- передача кадра из локального буфера адаптера в системную память.
Архитектура сетевых адаптеров
Обязательные узлы адаптеров:
- физический интерфейс подключения к среде передачи и схемы организации
доступа к среде передачи;
- буферная память для передаваемых и принимаемых кадров;
- схема прерываний для уведомления центрального процессора об асинхронных
событиях (таких, как завершение передачи, прием кадра);
- средства доставки кадра между буфером кадров и системной памятью;
- устройство управления, реализующее логику работы адаптера.
Дополнительные узлы адаптеров:
- микросхема ПЗУ удаленной загрузки:
на плате адаптера может располагаться микросхема постоянного запоминающего
устройства (так же называемая Boot ROM) для
создания т.н. бездисковых рабочих станций. Это компьютеры, в которых нет ни
винчестера, ни флоппи-дисководов. Загрузка операционной системы выполняется
из сети, и выполняет ее программа, записанная в микросхеме дистанционной
загрузки;
- средства "пробуждения" по сети;
- собственный процессор.
Факторы, влияющие на скорость обмена данными
Скорость обмена данными по сети зависит от нескольких факторов:
- от скорости передачи данных между локальной памятью адаптера и системной
памятью;
- от возможности параллельного выполнения нескольких операций;
Скорость передачи данных между локальной памятью адаптера и системной
памятью, в свою очередь, зависит от средств "доставки". Существуют различные
средства "доставки" данных между локальным буфером и системной памятью:
- каналы прямого доступа к памяти (DMA) - это
довольно медленная транспортировка данных;
- программный ввод/вывод (PIO) - данное средство
действует более быстро, но полностью загружает центральный процессор на
время передачи;
- прямое управление шиной - это средство наиболее эффективно при наличии
собственного процессора (не загружается центральный процессор, что особенно
важно для серверов).
Классификация адаптеров
Адаптеры можно подразделить на адаптеры для рабочих станций и адаптеры для
серверов.
Адаптеры для рабочих станций проще и дешевле, скорость - до 100
Мбит/с, полный дуплекс используется редко. Распространены двухскоростные
адаптеры: 10/100 Мбит/с. Часто имеют функцию "пробуждения по сети" (remote
wake up).
Адаптеры для серверов наделяются интеллектом для прямого управления
шиной и параллельной работы узлов адаптера. Выполняют некоторые задачи
управления трафиком. Типовая скорость - 100 Мбит/с.
Разъемы адаптеров
Адаптеры могут иметь по нескольку (обычно не более 2) разъемов:
- BNC - байонетный разъем
для коаксиального кабеля;
- AUI - розетка для подключения внешнего
адаптера (трансивера);
- RJ-45 - восьмиконтактное гнездо для
подключения кабеля "витая пара";
- SC - оптический разъем для подключения
оптоволоконного кабеля.
При наличии нескольких разъемов одновременно они использоваться не могут.
Многопортовые серверные карты имеют несколько независимых адаптеров, каждый -
со своим интерфейсом.
BNC-разъем предназначен для
подключения Т-коннектора (тройниковый соединитель). Т-коннектор с одной стороны
подключается к сетевому адаптеру, а с двух других сторон к нему подключаются
отрезки тонкого коаксиального кабеля с соответствующими разъемами на концах.
На открытых концах сети помещаются специальные заглушки - терминаторы,
которые подключаются к свободным конца Т-коннекторов (коаксиальные разъемы, в
корпусе которых установлен резистор с сопротивлением 50 Ом). Корпус одного из
терминаторов должен быть заземлен. В каждом сегменте сети можно соединять только
один терминатор.
AUI-розетка предназначена для
подключения трансиверного кабеля. Этот многожильный экранированный кабель
соединяет рабочую станцию с устройством, называемым трансивером. Трансивер
служит для подключения рабочей станции к толстому коаксиальном кабелю. На
корпусе трансивера имеется 3 разъема: два - для подключения толстого
коаксиального кабеля и один - для подключения трансиверного кабеля.
Между собой трансиверы соединяются отрезками толстого коаксиального кабеля с
припаянными к их концам коаксиальными разъемами.
Системные ресурсы
Сетевые карты потребляют следующие системные ресурсы компьютера:
- Пространство ввода-вывода -
используется для обращения к регистрам адаптера при инициализации,
текущем управлении, опросе состояния, передаче данных.
- Запрос прерывания -
это одна линия (IRQ 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12 или
15), активизируемая по приему кадра, адресованного данному узлу, а также по
окончании передачи кадра. Прерывания - самый дефицитный ресурс ПК, из-за
него часто возникают конфликты. Без прерываний сетевые карты работать не
могут, при некорректном назначении обращения к сети - "зависают".
Используемый номер прерывания должен быть с помощью CMOS
Setup компьютера закреплен за шиной, на которой
установлен адаптер.
- Канал прямого доступа к памяти (DMA) -
используется в некоторых старых картах ISA/EISA.
- Разделяемая память адаптера (adapter RAM)
-
буфер для передаваемых и принимаемых кадров. Для карт ISA
обычно приписывается к области верхней памяти (UMA).
Карты PCI могут располагаться в любом месте
адресного пространства, не занятого оперативной памятью компьютера.
Разделяемую память используют не все модели карт.
- Постоянная память адаптера (adapter ROM)
-
область адресов для модулей расширения ROM BIOS.
Используется для установки ПЗУ удаленной загрузки и антивирусной защиты.
Конфигурирование
Конфигурирование адаптера - настройка на использование системных ресурсов
компьютера и выбор среды передачи. Способы конфигурирования зависят от модели
карты:
- с помощью переключателей (джамперов), установленных на карте.
Используется на адаптерах первых поколений шины ISA;
Если сетевой адаптер не поддерживает стандарт Plug&Play,
то, перед тем как вставить сетевой адаптер в материнскую плату компьютера,
необходимо с помощью переключателей, расположенных на плате адаптера задать
правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый
адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции.
- с помощью специальных утилит - для карт на шинах ISA,
EISA, MCA;
- автоматическое конфигурирование - P&P для шин
ISA и PCI. Распределение
ресурсов осуществляется на этапе загрузки ОС.
Сайт управляется системой
uCoz