Сетевые адаптеры (СА)

Сетевые адаптеры, концентраторы и кабельная система - это минимум оборудования для создания ЛКС с общей разделяемой средой, но с небольшим количеством РС, 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 стандартами не определяется. Адаптеры ориентированы на определенную архитектуру ЛКС и ее характеристики. В зависимости от того, какой протокол реализует адаптер, адаптеры бывают Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т.д. Дифференциация адаптеров по выполняемым функциям и их ориентация на определенную архитектуру ЛКС привели к большому многообразию типов адаптеров и разбросу их характеристик.

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 МАС-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 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. Производительность повышена и за счет конвейерной схемы обработки кадров: процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени (после приема нескольких байт в параллельном коде сразу же начинается их передача в последовательном коде). Это повышение производительности адаптера важно для повышения производительности сети в целом.

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".