Зв'язок комп'ютера з периферійним пристроєм

Для того, щоб вирішити завдання організації доступу додатку, виконуваного на комп'ютері А, до ПП через мережу, давайте, перш за все, подивимося, як управляє цим пристроєм додаток, що виконується на комп'ютері В, до якого дане ПП підключено безпосередньо (див. Рис. 2.2).

1. Нехай з додатком В в якийсь момент треба було вивести на друк деякі дані. Для цього додаток звертається із запитом на виконання операції введення-виведення до операційної системи (як правило, драйвер не може бути запущений на виконання безпосередньо додатком). У запиті зазначаються адрес даних, який необхідно надрукувати (адрес буфера ОП), і інформація про те, на якому периферійному пристрої цю операцію потрібно виконати.

2. Отримавши запит, операційна система запускає програму - драйвер принтера. З цього моменту всі подальші дії щодо виконання операції введення-виведення з боку комп'ютера реалізуються тільки драйвером принтера і працюючим під його керуванням апаратним модулем - інтерфейсною картою принтера без участі програми та операційної системи.

3. Драйвер принтера оперує командами, зрозумілими для контролера принтера, такими, наприклад, як «Друк символу», «Новий рядок», «Повернення каретки». Драйвер в певній послідовності завантажує коди цих команд, а також дані, взяті з буфера ОП, в буфер інтерфейсної карти принтера, яка по-байтно передає їх по мережі контролера принтера.

4. Інтерфейсна карта виконує низькорівневу роботу, не вдаючись у деталі, що стосуються логіки управління пристроєм, сенсу даних і команд, що передаються їй драйвером, вважаючи їх однорідним потоком байтів. Після отримання від драйвера чергового байта інтерфейсна карта просто послідовно передає біти в лінію зв'язку, представляючи кожен біт електричним сигналом. Щоб контролеру принтера стало зрозуміло, що починається передача байта, перед передачею першого біта інформаційна карта формує стартовий сигнал специфічної форми, а після передачі останнього інформаційного біта - стоповий сигнал. Ці сигнали синхронізують передачу байта. Контролер, упізнавши стартовий біт, починає приймати інформаційні біти, формуючи з них байт в своєму приймальному буфері. Крім інформаційних бітів карта може передавати біт контролю парності для підвищення достовірності обміну. При коректно виконаній передачі в буфері принтера встановлюється відповідна ознака.

5. Отримавши черговий байт, контролер інтерпретує його і запускає задану операцію принтера. Закінчивши роботу по друку всіх символів документа, драйвер принтера повідомляє операційній системі про виконання запиту, а та в свою чергу, повідомляє про цю подію додатку.

 

Обмін даними між двома комп'ютерами

Механізми взаємодії комп'ютерів в мережі багато що запозичили у схеми взаємодії комп'ютера з периферійними пристроями. У основному зв'язок комп'ютерів може бути реалізованийза допомогою тих самих засобів, які використовуються для зв'язку комп'ютера з периферією, з тією різницею, що в цьому випадку активну роль грають обидві взаємодіючі сторони.

Додатки А і В (див. Рис. 2.2) керують процесом передачі даних шляхом обміну повідомленнями. Щоб додаток могли «розуміти» одержувану один від одного інформацію, програмісти, які розробляли ці додатки, повинні строго обумовити формати і послідовність повідомлень, якими додатки будуть обмінюватися під час виконання цієї операції. Наприклад, вони можуть домовитися про те, що будь-яка операція обміну даними починається з передачі повідомлення, що запитує інформацію про готовність додатка В, що в наступному повідомленні йдуть ідентифікатори комп'ютера і користувача, яка зробила запит; що ознакою термінового завершення операції обміну даними є певна кодова комбінація і т. п. Тим самим визначається протокол взаємодії додатків для виконання операції даного типу.

Аналогічно тому, як при виведенні даних на друк необхідно передавати принтеру додатково певний обсяг службової інформації - у вигляді команд управління принтером, так і тут: для передачі даних з одного комп'ютера в інший необхідно супроводжувати ці дані додатковою інформацією у вигляді протокольних повідомлень, якими обмінюються додатки.

Зауважимо, що для реалізації протоколу потрібно, щоб до моменту виникнення потреби в обміні даними були активні обидва додатки: як додаток А, який посилає ініціює повідомлення, так і додаток В, який повинно бути готовим прийняти це повідомлення і виробити реакцію на нього.

Передача будь-яких даних (як повідомлень протоколу додатків, так і власне даних, що становлять мету операції обміну) відбувається у відповідності з однією і тією ж процедурою.

На стороні комп'ютера А додаток, слідуючи логіці протоколу, розміщує в буфері ОП або власне чергове повідомлення, або дані, і звертається до ОС із запитом на виконання операції обміну даними між комп'ютерами. ОС запускає відповідний драйвер мережевої карти, який завантажує байт з буфера ОП в буфер ІК, після чого ініціює роботу ІК. Мережева інтерфейсна карта послідовно передає біти в лінію зв'язку, доповнюючи кожен новий байт стартовим і стоповим бітами.

На стороні комп'ютера В мережева ІК приймає біти, що поступають з боку зовнішнього інтерфейсу, і поміщає їх у власний буфер. Після того як отримано стоповий біт, інтерфейсна карта встановлює ознаку завершення прийому байта і виконує перевірку коректності прийому, наприклад, шляхом контролю біта парності. Факт коректного прийому байта фіксується драйвером мережевої ІК комп'ютера В. Драйвер переписує прийнятий байт з буфера ІК в заздалегідь зарезервований буфер ОП комп'ютера В.

Додаток В витягує дані з буфера і інтерпретує їх відповідно до свого протоколу або як повідомлення, або як дані. Якщо згідно з протоколом додаток В має передати відповідь додатку А, то виконується симетрична процедура.

Таким чином, зв'язавши електрично і інформаційно два автономно працюючих комп'ютера, ми отримали найпростішу комп'ютерну мережу.

Доступ до ПП через мережу

Отже, ми маємо в своєму розпорядженні механізм, який дозволяє додаткам, що виконуються на різних комп'ютерах, обмінюватися даними. І хоча додаток А (див. Рис. 2.2) як і раніше не може управляти принтером, підключеним до комп'ютера В, він може тепер скористатися засобами між комп’ютерного обміну даними, щоб передати з додатка В «прохання» виконати для нього необхідну операцію. Додаток А має «пояснити» додатку В, яку операцію необхідно виконати, з даними, на якому з наявних в його розпорядженні пристроїв, в якому вигляді має бути роздрукований текст і т. п. В ході друку можуть виникнути ситуації, про які додаток В має оповістити додаток А, наприклад про відсутність паперу в принтері. Тобто для вирішення поставленого завдання - доступу до принтера через мережу - повинен бути розроблений спеціальний протокол взаємодії додатків А і В.

А тепер подивимося, як працюють разом всі елементи цієї найпростішої комп'ютерної мережі при вирішенні задачі спільного використання принтера.

1. Відповідно до прийнятого протоколом додаток А формує повідомлення-запит до додатка В, поміщає його в буфер ОП комп'ютера А і звертається до ОС, забезпечуючи її необхідною інформацією.

2. ОС запускає драйвер мережевої ІК, повідомляючи йому адресу буфера ОП, де зберігається повідомлення.

3. Драйвер і мережева інтерфейсна карта комп'ютера А, взаємодіючи з драйвером і інтерфейсною картою комп'ютера В, передають повідомлення байт за байтом в буфер ОП комп'ютера В.

4. Додаток В витягує повідомлення з буфера, інтерпретує його відповідно до протоколу і виконує необхідні дії. У число таких дій входить, звернення до ОС із запитом на виконання тих чи інших операцій з локальним принтером.

5. ОС запускає драйвер принтера, який в кооперації з інтерфейсною картою і контролером принтера виконує необхідну операцію друку.

Вже на цьому початковому етапі, розглядаючи зв'язок комп'ютера з периферійним пристроєм, ми зіткнулися з найважливішими «мережевими» поняттями: інтерфейсом і протоколом, драйвером і інтерфейсною картою, а також з проблемами, характерними для комп'ютерних мереж: узгодженням інтерфейсів, синхронізацією асинхронних процесів, забезпеченням достовірності передачі даних.