Адаптери Ethernet й Fast Ethernet

Мережні адаптери(NIC, Network Interface Card)Ethernet й Fast Ethernet можуть сполучатися з комп’ютером через один зі стандартних інтерфейсів:

• шина ISA (Industry Standard Architecture);
• шина PCI (Peripheral Component Interconnect);
• шина PC Card (вона ж PCMCIA).

Адаптери, розраховані на системну шину (магістраль) ISA, ще не дуже давно були основним типом адаптерів. Адаптери для ISA випускаються 8- і 16-розрядними. 8-розрядні адаптери дешевше, а 16-розрядні – швидше. Правда, обмін інформацією із шини ISA не може бути занадто швидким (у межі – 16 Мбайт/с, реально – не більше 8 Мбайт/с, а для 8-розрядних адаптерів – до 2 Мбайт). Тому адаптери Fast Ethernet, що вимагають для ефективної роботи більших швидкостей обміну, для цієї системної шини практично не випускаються. Шина ISA іде в минуле.

Шина PCI зараз практично витиснула шину ISA і стає основною шиною розширення для комп’ютерів. Вона забезпечує обмін 32- і 64-розрядними даними й відрізняється високою пропускною здатністю (теоретично до 264 Мбайт/с), що цілком задовольняє вимогам не тільки Fast Ethernet, але й більше швидкої Gigabit Ethernet. Важливо ще й те, що шина PCI застосовується не тільки в комп’ютерах IBM PC, але й у комп’ютерах PowerMac. Крім того, вона підтримує режим автоматичного конфігурування встаткування Plug-and-Play. Видимо, у найближчому майбутньому на шину PCI буде орієнтована більшість мережних адаптерів. Недолік PCI у порівнянні із шиною ISA у тім, що кількість її слотів розширення в комп’ютері, як правило, невелике (звичайно 3 слоти). Але саме мережні адаптери підключаються до PCI у першу чергу.

Шина PC Card (стара назва PCMCIA) застосовується поки тільки в портативних комп’ютерах класу Notebook. У цих комп’ютерах внутрішня шина PCI звичайно не виводиться зовні. Інтерфейс PC Card передбачає просте підключення до комп’ютера мініатюрних плат розширення, причому швидкість обміну із цими платами досить висока. Однак усе більше портативних комп’ютерів оснащується убудованими мережними адаптерами, тому що можливість доступу до мережі стає невід’ємною частиною стандартного набору функцій. Ці убудовані адаптери знову ж підключені до внутрішньої шини PCI комп’ютера.

При виборі мережного адаптера, орієнтованого на ту або іншу шину, необхідно, насамперед, переконатися, що вільні слоти розширення даної шини є в комп’ютері, що підключається до мережі. Варто також оцінити трудомісткість установки адаптера і перспективи випуску плат даного типу. Останнє може знадобитися у випадку виходу адаптера з ладу.

Нарешті, зустрічаються ще мережні адаптери, що підключаються до комп’ютера через паралельний (принтерний) порт LPT. Головне достоїнство такого підходу полягає в тому, що для підключення адаптерів не потрібно розкривати корпус комп’ютера. Крім того, у цьому випадку адаптери не займають системних ресурсів комп’ютера, таких як канали переривань і ПДП, а також адрес пам’яті й пристроїв уведення/виводу. Однак швидкість обміну інформацією між ними й комп’ютером у цьому випадку значно нижче, ніж при використанні системної шини. До того ж вони вимагають більше процесорного часу на обмін з мережею, сповільнюючи тим самим роботу комп’ютера.

Останнім часом усе більше зустрічається комп’ютерів, у яких мережні адаптери убудовані в системну плату. Достоїнства такого підходу очевидний: користувач не повинен купувати мережний адаптер і встановлювати його в комп’ютер. Досить тільки підключити мережний кабель до зовнішнього рознімання комп’ютера. Однак недолік полягає в тому, що користувач не може вибрати адаптер із кращими характеристиками.

До інших найважливіших характеристик мережних адаптерів можна віднести:

• спосіб конфігурування адаптера;
• розмір установленої на платі буферної пам’яті й режими обміну з нею;
• можливість установки на плату мікросхеми постійної пам’яті для віддаленого завантаження (BootROM).
• можливість підключення адаптера до різних типів середовища передачі (кручена пара, тонкий і товстий коаксіальний кабель, оптоволоконий кабель);
• використовувана адаптером швидкість передачі по мережі й наявність функції її перемикання;
• можливість застосування адаптером повнодуплексного режиму обміну;
• сумісність адаптера (точніше, драйвера адаптера) з мережними програмними засобами.

Конфігурування адаптера користувачем застосовувалося в основному для адаптерів, розрахованих на шину ISA. Конфігурування має на увазі настроювання на використання системних ресурсів комп’ютера (адрес уведення/виводу, каналів переривань і прямого доступу до пам’яті, адрес буферної пам’яті й пам’яті віддаленого завантаження). Конфігурування може здійснюватися шляхом установки в потрібне положення перемикачів (джамперів) або за допомогою прикладеної до адаптера DOS-програми конфігурування (Jumperless, Software configuration). При запуску такої програми користувачеві пропонується встановити конфігурацію апаратури за допомогою простого меню: вибрати параметри адаптера. Ця ж програма дозволяє зробити самотестування адаптера. Обрані параметри зберігаються в енергонезалежній пам’яті адаптера. У кожному разі при виборі параметрів необхідно уникати конфліктів із системними пристроями комп’ютера й з іншими платами розширення.

Конфігурування адаптера може виконуватися й автоматично в режимі Plug-and-Play при включенні живлення комп’ютера. Сучасні адаптери зазвичай підтримують саме цей режим, тому їх легко може встановити користувач.

Всі операції по конфігуруванню мережного адаптера необхідно проводити в строгій відповідності з документацією, що поставляється разом з ним, тому що кожний із численних виробників адаптерів звичайно вносить у них щось своє, оригінальне. Тому ніякі більш докладні універсальні рекомендації попросту неможливі. Втім, це відноситься до будь-яких електронних пристроїв.

Від розміру буферної пам’яті адаптера залежить як швидкість роботи адаптера, так і його здатність тримати високі інформаційні навантаження. Розмір пам’яті звичайно становить від 8 Кбайт до декількох мегабайт. Чим більше пам’ять, тим більше переданих і прийнятих пакетів може в ній зберігатися. Для адаптерів, що працюють на виділеному сервері, великий обсяг буферної пам’яті просто необхідний, адже через нього підуть всі інформаційні потоки мережі. Втім, сама більша буферна пам’ять не допоможе, якщо комп’ютер працює повільно, не встигає перекачувати прихожу по мережі інформацію.

Для швидкості роботи адаптера важливий режим обміну комп’ютера з буферною пам’яттю адаптера. Якщо адаптер підтримує режим прямого доступу до пам’яті (DMA – Direct Memory Access), режим прямого керування шиною (Bus Mastering) або режим поділу пам’яті, то він звичайно працює більш продуктивно, ніж адаптери, що не підтримують цих режимів. Більше того, адаптери, розраховані на швидку шину PCI і працюючі в режимах прямого доступу до пам’яті або прямого керування шиною, можуть і не мати потребу у великому обсязі буферної пам’яті, тому що інформація може передаватися адаптером прямо на пам’ять комп’ютера й назад.

Деякі адаптери підтримують функцію віддаленого завантаження по мережі. Для цього на платі адаптера встановлюється мікросхема постійної пам’яті (Boot ROM), у якій перебуває програма початкового завантаження. Таке рішення дозволяє використати бездискові робочі станції. Але зараз дана можливість застосовується не занадто часто, тому що практично всі комп’ютери оснащені дисками.

Всі функції по обслуговуванню обміну по мережі в мережному адаптері, як правило, виконує одна спеціалізована мікросхема або невеликий комплект мікросхем (2-3 штуки). Постачальників подібних комплектів мікросхем не так багато, тому дуже багато адаптерів виконані по подібних схемах. Однак організація обміну шини комп’ютера з адаптером може бути різною, тому показники продуктивності адаптерів від різних виготовлювачів і показники надійності їхньої роботи, особливо в екстремальних умовах, сильно розрізняються.

Адаптер може бути розрахований тільки на один тип середовища передачі, приміром, на кручену пару, але може також підтримувати можливість підключення декількох різних середовищ передачі, наприклад, тонкий й товстий коаксіальні кабелі. Для цього на платі встановлюються відповідні рознімання. Найбільш універсальні так звані адаптери “Combo”, які мають повний набір рознімань (BNC, RJ-45 й AUI для Ethernet). Для вибору конкретного типу середовища іноді використовуються перемикачі (джампери), як правило, їх декілька й перемикати їх треба обов’язково всі разом. Іноді вибір середовища передачі здійснюється програмно.

Адаптери Fast Ethernet випускаються як одношвидкісними (100 Мбіт/с), так і двохшвидкісними (10 Мбіт/с й 100 Мбіт/с). Двохшвидкисні плати (їх звичайно позначають “10/100”) трохи дорожче одношвидкісних, але зате вони можуть працювати в будь-якій мережі Ethernet/Fast Ethernet без усяких проблем.

Підтримка адаптером повнодуплексного режиму обміну по мережі поки що зустрічається нечасто. Це пов’язано з тим, що повнодуплексний режим вимагає й застосування повнодуплексних комутаторів. Це виявляється дуже дорого. Однак для потужних серверів великих мереж підтримка повнодуплексного режиму дуже бажана.

Всі мережні адаптери повинні бути сертифіковані. Сертифікат FCC класу А дозволяє використати адаптер у бізнесі, сертифікат FCC класу В – у домашніх умовах. Стандарт передбачає безпечний рівень електромагнітного випромінювання мережного адаптера.

При виборі адаптера дуже важливо звертати увагу на сумісність його драйвера з мережним програмним забезпеченням. Всі постачальники мережних програмних засобів (Novell, Microsoft й ін.) проводять роботу із сертифікації драйверів. Якщо такий сертифікат є, то можна бути впевненим, що проблем по сумісності не буде. З іншого боку, всі мережні програмні продукти поставляються з набором протестованих драйверів, сумісних з ними. Якщо драйвер придбаної плати входить у цей набір, то проблем теж, швидше за все, не буде. Солідні виробники мережних адаптерів регулярно поширюють обновлені, більш швидкі й універсальні версії драйверів для своїх плат. Низька ціна деяких адаптерів може породжуватися саме відсутністю сертифіката, поганою сумісністю із програмними засобами. Взагалі ж ціни на адаптери різних фірм і різних типів можуть розрізнятися в десятки разів.

Реальна швидкість обміну інформацією з мережі являє собою інтегральний параметр, що залежить не тільки від адаптера, але й від комп’ютера (швидкодії процесора й дисководу, обсягу системної пам’яті), середовища передачі (рівня перешкод), програмних засобів, величини завантаження мережі й т.д. Тому вибір найшвидшого (і дорогого) адаптера далеко не завжди гарантує помітний виграш у швидкості обміну. Наприклад, перехід з 8-розрядного адаптера ISA на 16-розрядний або з ISA адаптера на 32-розрядний PCI адаптер може практично не позначитися на швидкості. Проте, нерідкі ситуації, коли саме адаптер стає самим вузьким місцем у системі і його заміна може різко збільшити продуктивність мережі.

Непрямі показники продуктивності адаптера вже були перераховані: продуктивніше всього працюють ті, які розраховані на PCI, підтримують режим поділу буферної пам’яті, у яких буферна пам’ять більшого обсягу. Швидше будуть ті адаптери, які максимальну кількість функцій виконують без участі процесора, опираючись на убудований інтелект.

Але одержати реальні кількісні показники продуктивності можна тільки в результаті тестування мережі в цілому. Для цього існує цілий ряд тестових програм, найбільш відомі Perform3 компанії Novell й Netbench 3.0 фірми Ziff-Davis. Будь-які тестові програми слабко відбивають реальну ситуацію в мережі, але дозволяють порівнювати між собою різні мережні адаптери в умовах, близьких до реального й у реальній конфігурації апаратних засобів.