Классификация сетевых адаптеров

2. Классификация сетевых адаптеров

В качестве примера классификации адаптеров используем подход фирмы 3Com, имеющей репутацию лидера в области адаптеров Ethernet. Фирма 3Com считает, что сетевые адаптеры Ethernet прошли в своем развитии три поколения.

Адаптеры первого поколения были выполнены на дискретных логических микросхемах, в результате чего обладали низкой надежностью. Они имели буферную память только на один кадр, что приводило к низкой производительности адаптера, так как все кадры передавались из компьютера в сеть или из сети в компьютер последовательно. Кроме этого, задание конфигурации адаптера первого поколения происходило вручную, с помощью перемычек. Для каждого типа адаптеров использовался свой драйвер, причем интерфейс между драйвером и сетевой операционной Системой не был стандартизирован.

В сетевых адаптерах второго поколения для повышения производительности стали применять метод многокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памяти компьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть. В режиме приема, после того как адаптер полностью принял один кадр, он может начать передавать этот кадр из буфера в память компьютера одновременно с приемом другого кадра из сети.

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

В сетевых адаптерах третьего поколения (к ним фирма 3Com относит свои адаптеры семейства EtherLink III) осуществляется конвейерная схема обработки кадров. Она заключается в том, что процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байт кадра начинается их передача. Это существенно (на 25-55 %) повышает производительность 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 перед началом передачи в сеть. Сетевой адаптер третьего поколения осуществляет самонастройку этого параметра путем анализа рабочей среды, а также методом расчета, без участия администратора сети. Самонастройка обеспечивает максимально возможную производительность для конкретного сочетания производительности внутренней шины компьютера, его системы прерываний и системы прямого доступа к памяти.

Адаптеры третьего поколения базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC), что повышает производительность и надежность адаптера при одновременном снижении его стоимости. Компания 3Com назвала свою технологию конвейерной обработки кадров Parallel Tasking, другие компании также реализовали похожие схемы в своих адаптерах. Повышение производительности канала «адаптер-память» очень важно для повышения производительности сети в целом, так как производительность сложного маршрута обработки кадров, включающего, например, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, глобальные каналы связи и т. п., всегда определяется производительностью 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 сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции МАС-уровня, а также большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритезации кадров, функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служить адаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100.

3. Графическое и структурное описание 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 загрузки операционной системы компьютера не с локального диска, а с сервера сети. Таким образом можно использовать компьютер вовсе не имеющий установленных дисков и дисководов. Иногда это полезно с точки зрения безопасности ( не принести, не унести), иногда с точки зрения экономии. Для установки BootROM на сетевой карте предусмотрена панелька под Dip корпус. Микросхема загрузки должна соответствовать сетевой карте.

3.2 Сетевая карта PCI

32-х разрядные сетевые адаптеры. Если имеется поддержка PCI BUS-Mastering (PCI-Bus-Master-Mode), то это позволяет уменьшить нагрузку на процессор.

1 – Разъем под витую пару (RJ-45)

3 – Шина данных PCI

4 – Панелька под микросхему BootROM

5 – Микросхема контроллера платы

3.3 Разъем BNC(коаксиальный кабель)

Для отечественных соединителей:

Соединители предназначены для работы в диапазоне до 10 ГГц. Условное обозначение состоит из букв СР, цифр, разделенных дефисом и букв. В этих обозначениях первые цифры указывают значение волнового сопротивления (50 Ом), вторые цифры должны быть в диапазоне от 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, расположенный на сетевой карте.

Вилка прямая (папа)на коаксиальный кабель

Разъем под пайку. (типа СР-50-74-ПВ

Разъем на кабель обжимной. Требуется специальный инструмент (crimping tool).

3.4 Разъем RJ-45(витая пара)

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 стенах располагаются розетки (jack), в них втыкаются вилки (plug).

Восьмиконтактный модульный соединитель (Вилка, Plug) Народное название "RJ-45"

Вилка "RJ-45" похожа на вилку от импортных телефонов, только немного большего размера и имеет восемь контактов

1 - контакты 8 шт.

2 - фиксатор разъема

3 - фиксатор провода

Вид со стороны контактов Контакт 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, Контакт 8
Вид со стороны кабеля
Вид спереди На новой, неиспользованной вилке, контакты выходят за пределы корпуса.
В процессе обжима, они будут утоплены внутрь корпуса, прорежут изоляцию (2) провода и воткнуться в жилу(1).

Вилки делятся на экранированные и неэкранированные, со вставкой и без, для круглого и для плоского кабеля, для одножильного и для многожильного кабеля, с двумя и с тремя зубцами. Полезно вместе с вилкой на кабель устанавливать защитный колпачок.

Вилка со вставкой Расплетенные и расположенные в соответствии с выбранным вами способом, провода кабеля вставляются во вставку до упора, лишнее обрезается, затем вставка вместе с кабелем вставляется в вилку. Вилка обжимается. При данном способе монтажа длина расплетения получается минимальной, монтаж проще и быстрее, чем при использовании обычной вилки без вставки. Такая вилка несколько дороже чем обычная Защитный колпачок для вилки RJ-45

Для защиты кабеля от возможного переломления в месте крепления вилки RJ-45 применяется защитный колпачок. Выпускается различных цветов, что удобно для маркировки кабеля и бывает как разборного, так и неразборного типа. Колпачок неразборного типа необходимо надевать на кабель до установки вилки. Разборный колпачок состоит из двух половинок с замком и его можно установить после монтажа вилки на кабель.

Восьмиконтактный модульный соединитель Гнездо (jack) и розетка (outlet) Гнезда устанавливаются в сетевые карты, хабы, трансиверы и другие устройства. Сам разъем представляет собой ряд (8 шт.) пружинящих контактов и выемку для фиксатора вилки. Если смотреть на гнездо со стороны контактов, причем они располагаются снизу, то отсчет идет справа налево.Розетка представляят собой гнездо (разъем) соединителя с каким-либо приспособлением для крепления кабеля и корпусом для удобства монтажа. В нее тоже включается вилка. Розетки, также как и кабель, бывают различной категории. На корпусе розетки, обычно, написано к какой категории она относится. При построении сетей 10Base-2 необходимо использовать розетки категории 3 (Cat.3) или лучше (Cat.5). А для сетей 100Base-TX необходимо применять только Cat.5 . Розетки 5-й категории делятся также по способу монтажа кабеля в самой розетке. Существует достаточно большое количество решений, как поддерживаемых какой-либо одной конкретной фирмой, так и достаточно общепринятых - "тип 110", "тип KRONE". Надо отметить, что KRONE - это тоже такая фирма.

Вообще, розеток выпускается огромное разнообразие, но для дома приходится использовать наиболее дешевые: внешние. Обычная розетка представляет собой небольшую пластмассовую коробочку, к которой прилагается шуруп и двухсторонняя наклейка для монтажа на стену. Если покрытие стены позволяет, проще пользоваться наклейкой, если нет - придется сверлить стенку и прикручивать розетку шурупом. С одной стороны корпуса располагается разъем для включения вилки RJ-45, кстати бывают розетки имеющие в корпусе два разъема и более.

Чтобы снять крышку с коробочки и добраться до внутренностей розетки надо проявить массу терпения и находчивости. Крышка держится на внутренних защелках, снаружи никак, обычно, не обозначеных. По-моему, производители соревнуются друг с другом и с пользователем какую розетку сложнее открыть. Необходимо обнаружить эти защелки, далее существуют две возможности: защелки открываются или внутрь (что реже) или наружу. На защелки открывающиеся внутрь необходимо надавить, а открывающиеся наружу чем-нибудь поддеть. Полезно, при покупке попросить, чтобы вам показали, как розетка открывается. После снятия крышки, в зависимости от того какого типа у вас розетка вы обнаружите крепеж проводов и разъем.

Розетка для монтажа на стену внешняя, вид со стороны разъема.
Вид без крышки. Розетка Cat. 5 Тип KRONE. Здесь используется пластина с щелью. Заталкивая провод в щель, вы прорезаете изоляцию и жила кабеля входит в контакт с пластиной. Пластина повернута на 45 градусов. Для монтажа проводов продается специальный инструмент, который помимо заталкивания проводов в щель, обрезает лишнее.
Разъем категории 3 (cat 3). Провода кабеля закрепляются внутри корпуса при помощи шурупов,ввинчиваемых в корпус. Это более старый тип розеток. При переходе на сети 100Мбит их придется заменять на разетки пятой категории (cat5). Для установки розетки вам потребуется расплести кабель на необходимую длину, очистить провода от изоляции и свинтить их с проводами идущими от разъема. Старайтесь расплетать кабель на как можно меньшую длину, для уменьшения количества возможных наводок.
С формулировками наблюдается небольшая путаница. Тут фигурируют такие слова: гнездо, разъем, розетка, ответная часть вилки RJ-45. Но перефразируя - "называйте хоть горшком, только позвольте вилку воткнуть".

Выводы

От производительности сетевых адаптеров зависит производительность любой сложной сети, так как данные всегда проходят не только через коммутаторы и маршрутизаторы сети, но и через адаптеры компьютеров, а результирующая производительность последовательно соединенных устройств определяется производительностью самого медленного устройства.

Сетевые адаптеры характеризуются типом поддерживаемого протокола, производительностью, шиной компьютера, к которой они могут присоединяться, типом приемопередатчика, а также наличием собственного процессора, разгружающего центральный процессор компьютера от рутинной работы.

Сетевые адаптеры для серверов обычно имеют собственный процессор, а клиентские сетевые адаптеры — нет.

Современные адаптеры умеют адаптироваться к временным параметрам шины и оперативной памяти компьютера для повышения производительности обмена «сеть—компьютер».

Список литературы:

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов 2-е издание./ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - Спб.: Питер,2003. - 864 с.:ил.

2. www.ixbt.ru

3. http://ermak.cs.nstu.ru

4. Ю.А.Кулаков, Г.М.Луцкий ”Компьютерные сети” М. – К. “Юниор”,1998. – 384с.