Функціонування мережевої карти.

1. Підготовка до передавання. Зв’язок персональний комп’ютер - мережева карта. Існують три способи для переміщення даних з пам’яті комп’ютера до мережевої карти і навпаки:

1) спільне використання пам’яті (Shared Memory);

2) прямий доступ до пам’яті (Direct Memory Access - DMA);

3) ввід/вивід з відображенням (I/O mapping).

1) Спільне використання пам’яті (Shared Memory). Частина пам’яті госта використовується спільно з процесором карти мережевого інтерфейсу. Це дуже швидкий метод передавання, оскільки не вимагається буферизація даних в карті, оскільки як карта, так і комп’ютер працюють з даними у тому самому місці.

2) Прямий доступ до пам’яті (Direct Memory Access - DMA). Всі комп’ютери з Intel-процесорами мають контролер DMA. Він забезпечує переміщення даних від пристрою вводу/виводу до головної пам’яті ПК, так що головний мікропроцесор ПК (CPU) не мусить цим займатися. При передаванні за методом DMA контролер або мікропроцесор мережевої карти висилає сигнал до CPU, сигналізуючи потребу прямого доступу до пам’яті. Тоді CPU передає управління шиною ПК до контролера DMA, який отримує дані від карти і поміщає їх безпосередньо у пам’ять комп’ютера. Коли всі дані знаходяться в пам’яті, контролер DMA повертає управління шиною до CPU і вказує, скільки даних поміщено у пам’ять.

3) Ввід/вивід з відображенням (I/O mapping).Існує два види вводу/виводу, в залежності від ПК і периферійного пристрою: ввід/вивід з відображенням пам’яті та програмований ввід/вивід. Ввід/вивід з відображенням пам’яті полягає в тому, що CPU госта виділяє частину своєї пам’яті для пристрою вводу/виводу, у даному випадку для мережевої карти. Ця пам’ять трактується так, як головна пам’ять, тому не потрібні жодні спеціальні команди, щоб перемістити дані з карти, оскільки це подібне до пересилання даних з однієї частини пам’яті до іншої. При програмованому вводі/виводі CPU має систему спеціальних команд для здійснення функцій вводу/виводу. Ці команди можуть бути внесені у чіп або отримані з програмним забезпеченням. Для пересилання даних здійснюється запит від мережевої карти до CPU, який переміщає їх з карти у головну пам’ять через шину.

Спільне використання пам’яті - це найшвидший метод для переміщення даних між мережевим адаптером і комп’ютером, але рідко застосовується з міркувань коштів та виконання. Перевага DMA полягає у розвантаженні CPU від завдання взаємодії з мережевою картою, так що він може виконувати інші функції під час переміщення даних; недоліком є те, що CPU не може мати доступу до пам’яті, коли працює контролер DMA. Ввід/вивід з відображенням пам’яті не звільняє CPU від роботи і займає пам’ять, але може бути швидшим від DMA. Різні типи мережевих карт використовують різні типи комунікації між картою і ПК; експерти розходяться в поглядах, який метод кращий.

2. Буферизація. Більшість мережевих карт мають буфер - пам’ять для зберігання даних перед їх переміщенням з карти до кабеля або до комп’ютера. Завдання буфера полягає в маскуванні затримок при передаванні. Буфер необхідний тому, що окремі частини даних передаються повільніше від інших. Дані поступають у карту, як правило, швидше, вони можуть бути перетворені з послідовної у паралельну форми, розпаковані, прочитані і вислані; це справедливе для обидвох напрямків переміщення даних. Окремі карти не мають буфера, тоді замість нього використовується пам’ять ПК. Це коштує менше, але працює повільніше.

3. Формування рамки. У загальному випадку рамка складається з трьох частин: заголовка, даних та кінцівки. Формати рамок для найпоширеніших мережевих стандартів були розглянені вище.

4. Перетворення паралельний/послідовний код. Від комп’ютера дані поступають в паралельній формі, а в кабелі вони мусять передаватися послідовно по бітах. При отриманні даних необхідно здійснити зворотнє перетворення. Звичайно ці перетворення забезпечує контролер мережевої карти.

5. Кодування/декодування. Перед передаванням біти рамки повинні бути закодовані, тобто перетворені у послідовність імпульсів, які переносять інформацію. Більшість мережевих карт застосовують манчестерський код і використовують електричні імпульси.

6. Доступ до середовища (кабеля). Перед тим, як дані можуть бути передані, мережева карта повинна отримати доступ до середовища, наприклад, до кабельної системи. Потокол доступу, точніше, його апаратна і програмна реалізації поміщені в мережеву карту.

7. Встановлення зв’язку. Після того, як дані отримані від комп’ютера, сформатовані, закодовані та отриманий доступ до середовища, мережева карта мусить встановити зв’язок з іншою мережевою картою, яка повинна очікувати приймання даних. Це короткий період в комунікації між двома картами перед тим, як дані будуть передаватися. Протягом цього періоду часу шляхом переговорів між цими картами встановлюються параметри для здійснення зв’язку. Передавальна карта висилає значення параметрів, які вона може використати, приймальна карта відповідає своїми значеннями параметрів, при цьому перевагу здобуває карта з повільнішими, гіршими, менш складними характеристиками. Переговори встановлюють максимальний розмір рамки, яка буде вислана, скільки пакетів буде вислано перед відповіддю, величини, потрібні для синхронізації, часову затримку перед отриманням підтвердження, розмір буфера тощо.

8. Передавання/приймання. Імпульси, які переносять дані, з трансівера поступають у передавальне середовище (кабель) і переміщаються до наступної карти, повторювача, підсилювача або моста. На другому кінці трансівер очікує прийнття сигналів і розпочинає зворотній процес - від модульованого сигналу до даних, які сприйнятні для комп’ютера.

При виборі мережевої карти, крім її характеристик, необхідно враховувати застосовані метод доступу і топологію мережі.

Мережеві карти Ethernet.

Мережеві карти Ethernet називають Etherlink. Будь-яка карта Etherlink забезпечує два конектори: BNC для тонкого коаксіалу і DB-15 AUI для мереж з товстим коаксіалом. Окремі карти Etherlink включають автоконфігураційну опцію, яка дозволяє відчути, чи кабель під’єднаний до порта AUI; при відсутності такого кабеля автоматизно активується порт BNC. Інші карти мають ручні перемикачі, які дозволяють вказати відповідний тип кабеля. Карти Etherlink мають:

· перетворення даних з послідовного у паралельне представлення і навпаки;

· сторожевий таймер, який запобігає неперервному передаванню (Jabber Function);

· діагностичну петлю для виявлення аварій станції;

· генератор часових відміток з частотою 10 МГц;

· манчестерське кодування/декодування;

· управління доступом до середовища з використанням методу CSMA/CD;

· формування рамок для передавання;

· буферну пам’ять з використанням техніки DMA;

· додаткову постійну пам’ять (Read-Only Memory - ROM) - забезпечує за допомогою booting systems віддалено від сервера;

· ізоляційний конвертер та ізоляційний трансформатор; ізоляція гарантована до напруги 500 В для 10Base2 і до 200 В для 10Base5;

· PROM для збереження конфігурації та унікальної MAC-адреси.

Більшість мережевих карт мають специфікацію Plug-n-Play (P-n-P). Для P-n-P-систем карти автоматично конфігуруються без втручання користувача, якщо система P-n-P відсутня, то конфігурування здійснюється вручну через програму встановлення (setup program) і/або встановленням DIP-перемикачів. Найбільше проблем виникає з мережевими картами для шини ISA, яка застосовується в більшості комп'терів типу AT а їх клонах (AT/286, AT/386, AT/486) Цікарти конфігурують вручну звикористанням перемичок або прогармно.

Наявні карти для підтримки всіх мережевих стандартів, включно з Fast Ethernet. Карти для Fast Ethernet часто дозволяють використання швидкостей 100 Мб/с і 10 Мб/с і автоматично встановлюються на потрібну швидкість (режим автоузгодження ~ Autonegotiation). Іншою опцією є повний дуплекс (full duplex), коли карта оперує з подвійною швидкістю (20 Мб/с для звичайного Ethernet і 200 Мб/с для Fast Ethernet).