Тема 5.2. Порты ввода – вывода, протоколы передачи, сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры, концентраторы и ка­бельная система - это минимум оборудования для создания ЛКС с общей разделяемой средой, но с небольшим количеством PC, иначе общая среда становится узким местом по пропускной способности, Поэтому сетевые адаптеры и концентраторы используются для пост­роения базовых фрагментов сетей, которые объединяются в более крупные структуры с помощью мостов, коммутаторов и маршрути­заторов.

Сетевой адаптер вместе со своим драйвером реализует функции канального уровня в компьютере конечного узла сети. Распределение функций между СА и его драйвером не определяется стандартами.

По перечню выполняемых функций и объему работы различают адаптеры для клиентских компьютеров (адаптеры рабочих станций) и адаптеры для серверов. Первые из них проще и дешевле за счет того, что значительная часть работы перекладывается на драйвер, следствием чего является высокая загрузка центрального процессора компьютера рутинной работой по передаче кадров из оперативной памяти в сеть. Адаптеры для серверов значительно сложнее, они обыч­но снабжаются собственными процессорами, выполняющими боль­ший перечень функций, в том числе и всю работу по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении.

Главные операции, которые выполняет сетевой адаптер совмест­но с драйвером - передача и прием кадров.

Передача кадра из компьютера в сеть включает следующие этапы:

• прием кадра данных LLC вместе с адресной информацией МАС-
уровня. В выполнении этого этапа участвует операционная система
компьютера;

• оформление кадра данных MAC-уровня, в который инкапсулируется кадр LLC-уровня, заполнение адресов отправителя и получа­теля, вычисление контрольной суммы:

• формирование символов кодов при использовании избыточных
кодов типа 4В/5В;

• реализация цифрового кодирования в соответствии с принятым
линейным кодом - манчестерским, NRZI и т.п. и выдача сигналов в
кабель.

Прием кадра из сети в компьютер включает такие действия:

• прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток;

• выделение информационных сигналов на фоне шума (выполня­ется специализированными микросхемами);

• проверка контрольной суммы кадра. Если она верна, то из МАС-
кадра извлекается LLC-кадр и передается протоколу LLC и далее
помещается в буфер оперативной памяти. Если контрольная сумма
неверна, то кадр отбрасывается, а протоколу LLC передается соответствующий код ошибки.

В своем развитии наиболее распространенные адаптеры прошли четыре поколения.

Адаптеры первого поколения выполнялись на дискретных логических микросхемах и поэтому имели низкую надежность. Их структура была наиболее простой, в частности, буферная память была рассчитана только на один кадр, что приводило к низкой производи­тельности адаптеров (все кадры передавались последовательно в сеть и из сети).

В адаптерах второго поколения применялся метод много­кадровой буферизации, что повысило их производительность: стало возможным одновременно взаимодействовать с оперативной памятью по передаче или приему кадра и с сетью.

Адаптеры третьего поколения строятся на специализиро­ванных интегральных схемах, обеспечивающих повышение их произ­водительности и надежность.

Выпускаемые в настоящее время адаптеры можно отнести к адап­терам четвертого поколения. Они выполняют ряд высокоуров­невых функций, таких как приоритезация кадров, дистанционное уп­равление компьютером, адаптация к временным параметрам шины и оперативной памяти компьютера с целью повышения производитель­ности обмена «сеть - компьютер».