Функции аппаратуры локальных сетей

Уровни 1 и 2 модели OSI (Open System Interconnection) реализуются обычно аппаратно. Именно к этим уровням относятся названия конкретных аппаратных средств, такие как Ehternet, Arcnet, Toker Ring и т.д. Уровни же 3, 4 и 5 обеспечивают взаимодействие передающего и принимающего абонентов, формируя виртуальный канал связи. Эти уровни реализуются в основном средствами сетевой ОС или сетевой оболочки (иногда отдельные функции возлагаются на аппаратуру).

Сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры (контроллеры, карты) – (network adapter, network controller, network card) – являются основной частью аппаратуры ЛВС. Часто минимальный набор аппаратуры для создания ЛВС — это адаптеры и соединительные кабели.

Задача сетевого адаптера— сопряжение компьютера и среды передачи с учетом принятых в данной сети правил обмена информацией.

Двумя важнейшими группами функций сетевого адаптера являются:

• Магистральные (сопряжения с компьютером);

• Сетевые (организации обмена в сети).

Магистральные функции

Это организация сопряжения с системной магистралью ПК. Сопряжение возможно и через принтерный порт Centronics и через последовательный интерфейс RS-232C. Однако эти способы применяются чрезвычайно редко из-за низкой скорости обмена.

Наибольшее же распространение получил обмен через шину ISA. Чаще всего используется байтовый или пословный обмен. Иногда применяется прямой доступ к памяти (ПДП — DMA).

Сетевые функции

1. Гальваническая развязка ПК и локальной сети(для оптоволокна она не нужна). Чаще всего применяются импульсные трансформаторы (см. рис.). Иногда используются оптроны. В сети Ethernet производится анализ постоянной составляющей в сети (для обнаружения конфликта). Тогда гальванически развязывается приемопередатчик (см. рис.).

2. Функция преобразования в сетевой код и обратное преобразованиеЧаще всего используется код Манчестер II (но могут быть и коды RZ, 4B/5B).

3. Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование на приемеИспользуются различные виды сдвиговых параллельно-последовательных регистров (см. рис).

4. Буферирование входных и выходных данныхЧаще всего применяется параллельный обмен, когда все ячейки буферного ОЗУ рассматриваются как ячейки системной памяти компьютера (см. рис.). С этими ячейками ПК может обращаться точно так же, как и со всей остальной системной память. При этом достигается максимальная скорость обмена с буферным ЗУ.

5. Распознавание собственного сетевого адреса в принимаемом пакетеОперация должна выполняться в темпе передачи информации по сети, поэтому она обычно реализуется аппаратно на компараторе кодов (см. рис.). На основе анализа принимается решение о необходимости записи данного пакета в буферное ОЗУ.

6. Арбитраж сетиЭта функция зависит от топологии сети и протоколов обмена. При топологии «кольцо» функция сводится только к распознаванию свободного маркера. Наиболее сложно реализуется в сетях типа «шина» со случайным доступом. Там это связано с выполнением метода CSMA/CD или аналогичного алгоритма. Возможно программная реализация этой функции или значительной ее части.

7. Подсчет контрольной суммыОбычно применяют аппаратное вычисление. Используют сдвиговые регистры с обратными связями. Производится аппаратное деление на образующий полином используемого циклического кода, например g(x)=x¹⁶+x¹²+x⁵+1 (по рекомендации МККТТ V.41).