Работа 2. Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.

• Название: Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
• Анкор: Работа 2
• Дата: 01.03.2023
• Размер: 7.06 Mb.
• Имя файла: otchet.docx
• Тип: Документы; #963203
• страница: 75 из 75

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, а сейчас используется четвертое поколение.

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.

Модемы

Модем

Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Типы модемов для компьютеров

По исполнению:

• 
  внешние — подключаются к COM, LPT или USB порту, обычно имеют внешний блок питания (существуют USB-модемы, питающиеся от USB).
  
• 
  внутренние — устанавливаются внутрь компьютера в слот ISA, PCI, PCMCIA, AMR, CNR, PCI-E1x.
  
• 
  встроенные — являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.
  

По принципу работы:

• 
  аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена, производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP, контроллера). Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.
  
• 
  винмодемы — аппаратные модемы, лишённые ПЗУ с микропрограммой. Микропрограмма такого модема хранится в памяти компьютера, к которому подключён модем. Работоспособен только при наличии драйверов, которые обычно писались исключительно под операционные системы семейства MS Windows.
  
• 
  полупрограммные (Controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем.
  
• 
  программные (Host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, проверке на ошибки и управление протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится аналоговая схема и преобразователи: АЦП, ЦАП, контроллер интерфейса (например, USB).
  

По типу:

• 
  Аналоговые — тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий (раньше под термином модем подразумевался этот тип модемов), Dial-Up.
  
• 
  ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.
  
• 
  DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке.
  
• 
  PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.
  
• 
  Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
  
• 
  Беспроводные (Радио, WiFi, WiMax, Bluetooth, RFID, сотовые и другие) передача данных идет по различным частотам радиоканалов или как дополнительная услуга сотовых операторов.
  
• 
  Спутниковые. В отличие от всех предыдущих типов модемов зачастую являются модемами односторонней передачи данных. Т.к. в большинстве случае больший объем данных идет к пользователю, а не от него, то есть смысл передавать данные через спутник, а обратную связь (от пользователя в Интернет) организовывать по обычным модемным линиям (Dial-Up, ISDN, беспроводные).
  

Устройство модема

Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией (радиоканалом) и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером (другим устройством) — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.

Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP). Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.

Контроллер (интерфейса) управляет обменом с компьютером.

Микросхемы памяти:

• 
  ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура, описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
  
• 
  NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема. Пользователь может изменять установки, например, используя набор AT-команд.
  
• 
  RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.
  

Модемы с дополнительными возможностями

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Голосовой модем — имеет функцию оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведение произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон.

Это позволяет осуществить:

• 
  передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удалённый голосовой модем и приём сообщений от него, и воспроизведение их через внутренний динамик;
  
• 
  использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.
  

История

История модемов началась задолго до компьютерной эры, в 30-х годах XX века, когда появилась аппаратура, позволявшая передавать человеческую речь на большие расстояния, официально названая «аппаратурой тонального телеграфирования» и лишь особо продвинутыми специалистами называемая «модем». Вообще говоря, человеческая речь передается по телефонным проводам в виде колебаний электрического напряжения. Для того чтобы качество было безупречным, надо передавать колебания с частотами от 50 до 10.000 Гц. Но обеспечить передачу такого широкого диапазона частот слишком дорого, поэтому ограничиваются диапазоном частот, обеспечивающим удовлетворительную разборчивость речи, — от 300 до 3.400Гц.

Сигнал на выходе телеграфного аппарата имеет колебания частот от 0 Гц (т.е. постоянного тока) до 200 Гц, такой диапазон частот не мог быть передан через телефонную аппаратуру, предназначенную для дальней связи, а создавать специальные линии для телеграфа было экономически невыгодно. Тогда было придумано устройство для подсоединения телеграфного аппарата к телефонному каналу.

На выходе телеграфного аппарата напряжение может принимать два фиксированных значения, наподобие двоичной логики в современных вычислительных машинах. Обычно одно из этих значений является положительным, другое — отрицательным. Создание устройства, которое для напряжения отрицательной полярности передавало в телефонный канал сигнал одной частоты, например 500 Гц, а для напряжения положительной полярности — сигнал другой частоты, например 1000 Гц, позволило вписать сигнал в частотный диапазон телефонного канала. На другом конце стояло устройство, определявшее частоту принимаемого сигнала и превращавшее сигналы различной частоты в сигналы разной полярности. Первый из процессов называется модуляцией, а второй, обратный ему — демодуляцией. Так как по телефонному каналу возможна одновременная связь в двух направлениях, то на каждом из концов канала ставились устройства, осуществлявшие как модуляцию, так и демодуляцию. От сокращения слов «модуляция» и «демодуляция» и было образовано слово «модем».

1958/1960 год. Фирма Bell Labs разработала первый коммерческий модем Dataphone, преобразующий цифровые компьютерные данные в аналоговый сигнал для передачи его по телефонной сети со скоростью 300 бит/с.

Честь выпуска первого модема для ПК принадлежит компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 г. разработала устройство под названием Micromodem II для популярных тогда персональных компьютеров Apple II. Модем стоил $380 и работал со скоростью 110/300 bps. До этого на рынке существовали только специализированные устройства, которые объединяли «большие» ЭВМ.

В 1981 г. Hayes выпустила модем Smartmodem 300 bps, система команд которого стала отраслевым стандартом и остается таковым по сей день (Hayes-совместимость). Первые модемы с «коммерческой» скоростью передачи 2400 bps были представлены несколькими компаниями в декабре 1981 г. на выставке Comdex по цене $800-900. А затем настало время U.S. Robotics. В 1985 г. эта компания начала выпуск своей знаменитой серии Courier, существенно снизив планку стоимости модемов 2400 bps. В начале следующего года появился первый модем Courier HST со скоростью передачи 9600 bps, а в 1988 г. модемы Courier Dual Standard, который поддерживал протоколы связи HST и V.32 ($1600), и Courier V.32 ($1500). Еще через два года был выпущен модем Courier V.32bis, в 1994 г. Sportster V.34 со скоростью передачи 28,8 Kbps ($349), а в 1995 г. Courier V.Everything 33,6 Kbps.

1^ Байт, в широком смысле слова, может быть равен 6, 7, 8, 10, 12 и др. битам.

Октет всегда равен 8 битам.