Реферат: Сетевые адаптеры

Министерствообразования и науки Республики Казахстан

Карагандинскийгосударственный технический университет

Кафедра______ ________

РЕФЕРАТ

подисциплине: Организация вычислительных систем

Тема:__________Сетевыеадаптеры_____________________

Руководитель

_________________

Студент

)

2009

Содержание:Введение 1. Функции и характеристики сетевых адаптеров 2. Классификация сетевых адаптеров 3. Графическое и структурное описание сетевых адаптеров и ихразъемов 3.1 Сетевая карта ISA 3.2 Сетевая карта PCI 3.3 Разъем BNC(коаксиальный кабель) 3.4 Разъем RJ-45(витая пара) Выводы Список литературы
Введение

Концентраторы вместе ссетевыми адаптерами, а также кабельной системой представляют тот минимумоборудования, с помощью которого можно создать локальную сеть. Такая сеть будетпредставлять собой общую разделяемую среду. Понятно, что сеть не может бытьслишком большой, так как при большом количестве узлов общая среда передачиданных быстро становится узким местом, снижающим производительность сети.Поэтому концентраторы и сетевые адаптеры позволяют строить небольшие базовыефрагменты сетей, которые затем должны объединяться друг с другом с помощьюмостов, коммутаторов и маршрутизаторов. Ниже более подробно будут рассмотренысетевые адаптеры.

NIC — Network Interface card

Сетевая карта или сетевой адаптер — это плата расширения,вставляемая в разъем материнской платы (main board) компьютера. Такжесуществуют сетевые адаптеры стандарта PCMCIA для ноутбуков (notebook), онивставляются в специальный разъем в корпусе ноутбука, или интегрированные наматеринской плате компьютера, они подключаются по какой либо локальной шине.Появились Ethernet сетевые карты, подключаемые к USB (Universal Serial Bus) портукомпьютера.

1.Функции и характеристики сетевых адаптеров

Сетевой адаптер (NetworkInterface Card, NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальныйуровень модели открытых систем в конечном узле сети — компьютере. Более точно,в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функциифизического и МАС-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуетсямодулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров.Собственно так оно и должно быть в соответствии с моделью стека протоколов IEEE802. Например, в ОС Windows NT уровень LLC реализуется в модуле NDIS, общем длявсех драйверов сетевых адаптеров, независимо от того, какую технологиюподдерживает драйвер.

Сетевой адаптер совместнос драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра.

Передача кадра изкомпьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могутотсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования).

Прием кадра данных LLCчерез межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией МАС-уровня. Обычновзаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы,расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в этибуферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памятилибо из файлового кэша с помощью подсистемы ввода/вывода операционной системы.

Оформление кадра данныхМАС-уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами01111110). Заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольнойсуммы.

Формирование символовкодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скрэмблирование кодов дляполучения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не вовсех протоколах — например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него.

Выдача сигналов в кабельв соответствии с принятым линейным кодом — манчестерским, NRZI, MLT-3 и т. п.Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия.

Прием из кабеля сигналов,кодирующих битовый поток.

Выделение сигналов нафоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемыили сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуетсянекоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятностисовпадающая с той, которая была послана передатчиком.

Если данные передотправкой в кабель подвергались скрэмблированию, то они пропускаются черездескрэмблер, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланныепередатчиком.

Проверка контрольнойсуммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневыйинтерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Есликонтрольная сумма верна, то из MAC-кадра извлекается кадр LLC и передаетсячерез межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC помещается в буфероперативной памяти.

Распределениеобязанностей между сетевым адаптером и его драйвером стандартами неопределяется, поэтому каждый производитель решает этот вопрос самостоятельно.Обычно сетевые адаптеры делятся на адаптеры для клиентских компьютеров иадаптеры для серверов.В адаптерах для клиентских компьютеров значительная частьработы перекладывается на драйвер, тем самым адаптер оказывается проще идешевле. Недостатком такого подхода является высокая степень загрузки центральногопроцессора компьютера рутинными работами по передаче кадров из оперативнойпамяти компьютера в сеть. Центральный процессор вынужден заниматься этойработой вместо выполнения прикладных задач пользователя.

Поэтому адаптеры,предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами,которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров изоперативной памяти в сеть и в обратном направлении. Примером такого адаптераможет служить сетевой адаптер SMS Ether Power со встроенным процессором Inteli960.

В зависимости от того,какой протокол реализует адаптер, адаптеры делятся на Ethernet-адаптеры, TokenRing-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д. Так как протокол Fast Ethernet позволяетза счет процедуры автопереговоров автоматически выбрать скорость работысетевого адаптера в зависимости от возможностей концентратора, то многиеадаптеры Ethernet сегодня поддерживают две скорости работы и имеют в своемназвании приставку 10/100. Это свойство некоторые производители называютавточувствителъностъю.

Сетевой адаптер передустановкой в компьютер необходимо конфигурировать. При конфигурированииадаптера обычно задаются номер прерывания IRQ, используемого адаптером, номерканала прямого доступа к памяти DMA (если адаптер поддерживает режим DMA) ибазовый адрес портов ввода/вывода.

Если сетевой адаптер,аппаратура компьютера и операционная система поддерживают стандартPlug-and-Play, то конфигурирование адаптера и его драйвера осуществляетсяавтоматически. В противном случае нужно сначала сконфигурировать сетевойадаптер, а затем повторить параметры его конфигурации для драйвера. В общемслучае, детали процедуры конфигурирования сетевого адаптера и его драйвера вомногом зависят от производителя адаптера, а также от возможностей шины, длякоторой разработан адаптер.

Привыборе сетевого адаптера следует принять во внимание следующие соображения.

· Тип шины данных,установленной в вашем компьютере (ISA, VESA, PCI или какой-либо еще). Старыекомпьютеры 286, 386 содержат только ISA, соответственно и карту выможете установить только на шине ISA. 486 — ISA и VESA или ISA и PCI(хотя существуют платы поддерживающие все три ISA, VESA и PCI). Узнать этоможно, посмотрев в описании или на саму материнскую плату, после того как откроетекорпус компьютера. Вы можете установить сетевую карту в любой соответствующийсвободный разъем. Pentium, PentiumPro, Pentium-2 иим подобные используют ISA и PCI шины данных, причем шина ISA — длясовместимости со старыми картами.

· Тип сети ккоторой вы будете подключаться. Если, например, вы будете подключаться к сетина коаксиальном кабеле (10Base-2, «тонкий» Ethernet), то вам нужна сетевая карта ссоответствующим разъемом (BNC).

· Его стоимость,учитывая, что цена на самое передовое компьютерное оборудование падает оченьбыстро. А выйти из строя сетевая карта, при неблагоприятных обстоятельствах,может очень легко вне зависимости от того, сколько денег вы за нее заплатили. Сдругой стороны, скорость работы и надежность у совсем «no-name»сетевых адаптеров обычно хуже, чем у адаптеров, выпущенных известными фирмами.

· Еще надоучитывать поддержку вашего адаптера различными операционными системами. Вслучае совместимых, например, с RTL (Realtek) или NE2000 ISA (PCI) адаптеровпроблем, обычно, не возникает, вы просто указываете «NE2000Compatible», не задумываясь, какая фирма его произвела. Существует ещецелый ряд адаптеров, поддержка которых обеспечена практически во всехоперационных системах. Для того, чтобы проверить какие сетевые картыподдерживает ваша ОС надо посмотреть в «Compatibility List». Часто в таком списке указан чип, который поддерживается,т.е. если приобретаемый сетевой адаптер сделан на основе этой микросхемы, товсе будет работать.

· От использованиянекоторых сетевых карт приходится отказываться, так как никто не хочетвыпустить драйвер именно для этой карты, именно для этой операционной системы.Тут все очень похоже на использование принтера, если драйвер под вашу ОС есть — его можно покупать, если драйвера нет — надеяться не на что. Правда если вывсегда пользуетесь Windows, проблем споиском драйверов, обычно, не возникает.

Исходя из вышеизложенного придерживайтесь следующих принциповпри выборе адаптера. Если денег немного и скорость не важна, тогда любой с RTL (Realtek) или NE2000совместимый ISA (PCI) адаптер. Во всех других случаях, экономия впоследствииприведет к проблемам.

2. Классификация сетевых адаптеров

В качестве примераклассификации адаптеров используем подход фирмы 3Com, имеющей репутацию лидерав области адаптеров Ethernet. Фирма 3Com считает, что сетевые адаптеры Ethernetпрошли в своем развитии три поколения.

Адаптеры первогопоколения были выполнены на дискретных логических микросхемах, в результатечего обладали низкой надежностью. Они имели буферную память только на одинкадр, что приводило к низкой производительности адаптера, так как все кадрыпередавались из компьютера в сеть или из сети в компьютер последовательно.Кроме этого, задание конфигурации адаптера первого поколения происходиловручную, с помощью перемычек. Для каждого типа адаптеров использовался свойдрайвер, причем интерфейс между драйвером и сетевой операционной Системой небыл стандартизирован.

В сетевых адаптерахвторого поколения для повышения производительности стали применять методмногокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памятикомпьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть.В режиме приема, после того как адаптер полностью принял один кадр, он можетначать передавать этот кадр из буфера в память компьютера одновременно сприемом другого кадра из сети.

В сетевых адаптерах второгопоколения широко используются микросхемы с высокой степенью интеграции, чтоповышает надежность адаптеров. Кроме того, драйверы этих адаптеров основаны настандартных спецификациях. Адаптеры второго поколения обычно поставляются сдрайверами, работающими как в стандарте NDIS (спецификация интерфейса сетевогодрайвера), разработанном фирмами 3Com и Microsoft и одобренном IBM, так и встандарте ODI (интерфейс открытого драйвера), разработанном фирмой Novell.

В сетевых адаптерахтретьего поколения (к ним фирма 3Com относит свои адаптеры семейства EtherLinkIII) осуществляется конвейерная схема обработки кадров. Она заключается в том,что процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его всеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байткадра начинается их передача. Это существенно (на 25-55 %) повышаетпроизводительность цепочки оперативная память — адаптер — физический канал —адаптер — оперативная память. Такая схема очень чувствительна к порогу начала передачи,то есть к количеству байт кадра, которое загружается в буфер адаптера передначалом передачи в сеть. Сетевой адаптер третьего поколения осуществляетсамонастройку этого параметра путем анализа рабочей среды, а также методомрасчета, без участия администратора сети. Самонастройка обеспечиваетмаксимально возможную производительность для конкретного сочетанияпроизводительности внутренней шины компьютера, его системы прерываний и системыпрямого доступа к памяти.

Адаптеры третьегопоколения базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC), чтоповышает производительность и надежность адаптера при одновременном сниженииего стоимости. Компания 3Com назвала свою технологию конвейерной обработкикадров Parallel Tasking, другие компании также реализовали похожие схемы всвоих адаптерах. Повышение производительности канала «адаптер-память» оченьважно для повышения производительности сети в целом, так как производительностьсложного маршрута обработки кадров, включающего, например, концентраторы, коммутаторы,маршрутизаторы, глобальные каналы связи и т. п., всегда определяетсяпроизводительностью самого медленного элемента этого маршрута. Следовательно,если сетевой адаптер сервера или клиентского компьютера работает медленно,никакие быстрые коммутаторы не смогут повысить скорость работы сети.

Выпускаемые сегоднясетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптерыобязательно входит ASIC, выполняющая функции МАС-уровня, а также большоеколичество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входитьподдержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритезации кадров,функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантахадаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральныйпроцессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служитьадаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100.

3. Графическое и структурноеописание сетевых адаптеров и их разъемов

3.1 Сетевая карта ISA

Сетевая карта комбинированная (BNC+RJ45), шина ISA

Одновременное использование двух разъемов недопустимо.

1- Разъем под витую пару (RJ-45)

2- Разъем для коаксиального провода (BNC)

3- Шина данных ISA

4- Панелька под микросхему BootROM

5- Микросхема контроллера платы (Chip или Chipset)

Микросхема ПЗУ «BootROM» предназначена для загрузкиоперационной системы компьютера не с локального диска, а с сервера сети. Такимобразом можно использовать компьютер вовсе не имеющий установленных дисков идисководов. Иногда это полезно с точки зрения безопасности ( не принести, неунести), иногда с точки зрения экономии. Для установки BootROM на сетевой картепредусмотрена панелька под Dip корпус. Микросхема загрузки должнасоответствовать сетевой карте.

3.2 Сетевая карта PCI

32-х разрядные сетевыеадаптеры. Если имеется поддержка PCI BUS-Mastering (PCI-Bus-Master-Mode), тоэто позволяет уменьшить нагрузку на процессор.

1 – Разъем под витую пару(RJ-45)

3 – Шина данных PCI

4 – Панелька подмикросхему BootROM

5– Микросхема контроллера платы

3.3 Разъем BNC(коаксиальныйкабель)

Для отечественныхсоединителей:

Соединители предназначеныдля работы в диапазоне до 10 ГГц. Условное обозначение состоит из букв СР,цифр, разделенных дефисом и букв. В этих обозначениях первые цифры указываютзначение волнового сопротивления (50 Ом), вторые цифры должны быть в диапазонеот 1 до 100(для байонетных сочленений), а первая буква — вид изоляционного

материала опорной шайбы: П-полиэтилен, С-полистирол, К-керамика, В-высокочастотный пресс-порошок, Ф-фенопласт.

Также указываются месяц (не всегда) и две последние цифры года изготовления.

Розетка(мама)/>/>/> Разъем, расположенныйна сетевой карте.

Вилка прямая (папа)на коаксиальныйкабель

Разъем под пайку. (типаСР-50-74-ПВ

Разъем на кабельобжимной. Требуется специальный инструмент (crimping tool).

3.4 Разъем RJ-45(витаяпара)

К сетям на витой паре относятся сети 10BaseT, 100BaseTX,100BaseT4, а также очень вероятно утверждение стандарта 1000BaseT.

В сетевых картах компьютеров, в хабах и на стенахрасполагаются розетки (jack), в них втыкаются вилки (plug).

Восьмиконтактныймодульный соединитель (Вилка, Plug)Народноеназвание «RJ-45»

Вилка «RJ-45»похожа на вилку от импортных телефонов, только немного большего размера и имеетвосемь контактов

1 — контакты 8 шт.