Placa de retea

Placa de retea

Rolul placii de retea Placile de retea actioneaza ca interfata fizica intre gazda si retea. Ele sunt instalate intr-unul dintre sloturile de expansiune ale fiecarei gazde din retea. Dupa ce placa de retea a fost instalata la portul ei, se conecteaza cablul de retea, pentru a putea realiza legatura fizica cu restul retelei. Rolul placii de retea este de a pregati datele din calculator pentru a fi transmise prin cablul de retea, de a transmite datele catre alt calculator si de a controla fluxul de date intre calculator si cablul de retea. De asemenea, placa de retea receptioneaza datele sosite prin cablu si le transforma in octeti pe care unitatea centrala a calculatorului ii poate intelege. In termeni tehnici, o placa de retea contine circuitele hardware si programele firmeware (rutine software pastrate in memorii protejate la scriere), care implementeaza functiile nivelului legatura de date al modelului OSI. Deci placa de retea este formata din doua componente principale: interfata cu magistrala calculatorului si interfata de legatura cu mediul de retea. Acestea sunt printr-o cale de comunicatie. In figura 3.1 este prezentata structura placii de retea.

Figura 3.1 Structura placii de retea

Pregatirea datelor. Inainte ca datele sa fie transmise in retea, placa de retea trebuie sa le converteasca din forma in care ele sunt intelese de calculator, intr-o forma in care acestea pot circula prin cablul de retea. Datele circula in calculator de-a lungul unor circuite numite magistrale (bus). Acestea constau din mai multe cai alaturate, pe care datele pot circula in paralel, grupate, spre deosebire de modul de transfer serial, in care exista un singur flux de date, transmise bit dupa bit. Magistralele pot transmite simultan (in paralel) 8, 16 sau 32 de biti. Pe cablul de retea datele circula serial, adica intr-un singur sir de biti. Daca bus-ul putem spune ca poate fi comparat cu o autostrada cu 8, 16 sau 32 de benzi pe care circula in paralel 8, 16 sau 32 de masini, cablul este similar cu o sosea cu o singura banda. Datele pe cablul de retea circula intr-o singura directie. Calculatorul fie transmite, fie receptioneaza date. Placa de retea preia datele care circula in paralel, sub forma de grup si le restructureaza astfel incat sa devina un flux serial de biti, ce va fi transportat prin cablul de retea. Acest lucru se realizeaza prin transformarea semnalelor digitale din calculator in semnale analogice care parcurg cablul de retea. Componenta responsabila pentru aceasta functie este transceiverul (TRANSmitter reCEIVER). In plus, transceiverul detecteaza cand cablul este liber si directioneaza semnalul cand gazda il transmite. Transceiverul este conectat la placa de retea, care este incorporata in gazda. Placa de retea implementeaza toata logica comunicatiei intre gazda si mediul de comunicatie.

Placa de retea participa si la alte functii de preluare a datelor din calculator si de pregatire a acestora pentru transmiterea prin cablu. Pentru a transfera datele din calculator la placa de retea, calculatorul si placa trebuie sa comunice. Astfel, placa de retea semnaleaza calculatorului faptul ca are nevoie de date si magistrala calculatorului transfera datele din memoria calculatorului catre placa de retea. Acest lucru se realizeaza prin intermediul unui registru de control CSR(Control Status Register), ce poate fi citit sau modificat de catre CPU. CPU scrie in CSR pentru a transmite faptul ca trabuie sa transmita sau sa primeasca un cadru sau citeste continutul lui CSR pentru a cunoaste starea placii de retea.

Accesul direct la memorie si intrarile/iesirile programate Una dintre cele mai importante probleme ale placii de retea, este cum cadrele de date sunt transferate intre placa de retea si memoria gazdei. Exista doua mecanisme de baza: accesul direct la memorie (DMA-Direct Memory Access) si intrarile/iesirile programate (PIO-Programmed I/O). Cu DMA placa de retea citeste si scrie din memoria gazdei fara o implicare a CPU; calculatorul aloca o parte din spatiul sau de memorie pentru placa de retea, unde aceasta poate scrie sau de unde poate citi. Cu PIO, transferul de date de la calculator la placa de retea si invers, se realizeaza prin intermediul CPU. Cand o gazda vrea sa transmita un cadru de date, CPU citeste locatiile care alcatuiesc cadrul si le transfera placii de retea;

Adesea, viteza cu care circula datele, depaseste ritmul de prelucrare al placii de retea, asa incat datele trebuie transferate in memoria RAM - cu rol de tampon (buffer) - a placii de retea, unde sunt stocate temporar pe parcursul procesului de transmisie si receptie.

Transmiterea si controlul datelor. Inainte ca placa de retea emitatoare sa transmita datele in retea, ea poarta un dialog electronic cu placa de retea receptoare, pentru a se pune de accord asupra urmatorilor parametri:

Dimensiunea maxima a grupurilor de date ce vor fi transmise

Volumul de date transmise fara a se astepta confirmarea

Intervalul de timp dintre blocurile de date

Capacitatea memoriei tampon pentru a se evita depasirea acesteia

Viteza transmisiei de date.

Daca o placa de retea mai rapida comunica cu una mai lenta, ele vor conveni asupra vitezei de transmisie pe care sa o foloseasca. Unele placi de retea, mai noi contin circuite adaptate la viteza uneia mai lente. Fiecare placa semnaleaza celeilalte proprii parametri, precum si acceptarea sau adaptarea la parametrii celeilalte placi. Atunci cand toate detaliile comunicarii sunt puse la punct cele doua placi incep sa transmita si sa receptioneze date.

Optiuni si parametrii de configurare. Placile de retea prezinta uneori optiuni configurabile, care trebuie setate pentru ca placa de retea sa functioneze corespunzator. Acestea sunt: intreruperea (IRQ), adresa portului I ∕O de baza si transceiverul.

Observatie. Configurarea placii de retea se poate face prin software sau prin intermediul unor jumpere (calareti) sau minicomutatoare DIP (Dual Inline Package) dispuse direct pe placa de retea.

Intreruperea. Liniile de cerere a intreruperii (IRQ -Interrupt ReQuest ) sunt circuite hardware prin intermediul carora diferite dispozitive, cum ar fi porturile de intrare/iesire, tastatura, unitatile de disc sau placile de retea pot solicita intreruperea sau alt serviciu catre microprocesorul calculatorului. Aceste dispozitive sunt integrate in arhitectura hardware a calculatorului, avand alocate diferite niveluri de prioritate prin care microprocesorul poate determina importanta fiecareia dintre solicitari. Atunci cand placa de retea transmite o solicitare catre calculator, foloseste o intrerupere, un semnal electronic transmis catre CPU. Fiecare dispozitiv din calculator trebuie sa foloseasca o alta linie de cerere a intreruperii. Linia de intrerupere este specificata in momentul configurarii dispozitivului. In documentatii se gasesc specificarile pentru intreruperile asociate fiecarui dispozitiv.

Portul  I∕ O de baza specifica un canal prin care informatia circula intre dispozitivele hardware ale calculatorului (cum ar fi placa de retea ) si unitatea centrala (CPU). Portul este vazut de catre CPU ca o adresa. Fiecare dispozitiv hardware dintr-un sistem trebuie sa aiba o alta adresa de port de I∕ O. Adresele diferitelor dispozitive se gasesc in documentatia calculatorului. Adresa de memorie a portului I/O de baza identifica o locatie (adresa ) in memoria RAM a calculatorului. Aceasta adresa este folosita de retea ca zona tampon (buffer) pentru a stoca temporar adresele de date transmise sau receptionate. De multe ori adresa de memorie de baza pentru placa de retea este D8000. Anumite placi de retea nu contin acest parametru referitor la adresa de memorie de baza, deoarece nu folosesc adrese RAM din sistem. Unele paci de retea au un parametru care permite specificarea cantitatii de memorie rezervate pentru stocarea adreselor de date. O cantitate de memorie mai mare alocata placii de retea imbunatateste performantele retelei.

Selectarea transceiverului. Unele placi de retea prezinta atat un transceiver intern cat si unul extern. In acest caz trebuie facuta o alegere; aceasta alegere se face de obicei prin jumpere (mici conectori care fac legatura intre doi pini, pentru a activa circuitele folosite pe placa de retea).

Compatibilitatea placilor de retea. Pentru a asigura compatibilitatea intre calculator si retea, placa de retea trebuie sa se potriveasca cu structura interna a calculatorului (arhitectura magistralei de date) si sa posede tipul de conector corespunzator cablului folosit.De exemplu, o placa de retea care functioneaza intr-un calculator Apple dintr-o retea cu topologie magistrala nu va functiona intr-un calculator IBM dintr-o retea inel, deoarece retelele inel necesita placi cu alta configuratie fizica decat cele utilizate in retele de tip magistrala, iar calculatoarele Apple folosesc o metoda diferita de comunicatie in retea.

Arhitectura magistralei de date poate fi de tipul: ISA, EISA, Micro Chanel si PCI. Fiecare tip are o alta configuratie fizica decat celelalte. Este foarte important ca placa de retea si magistrala de date sa se potriveasca. ISA (Industry Standard Arhitecture) este folosita de calculatoarele compatibile IBM PC XT si AT. Ea permite adaugarea in sistem a diferitelor placi interschimbabile, prin inserarea acestora in conectori de extensie (sloturi). Poate transporta simultan 8 sau 16 biti in functie de tipul de calculator(xt sau AT). EISA (Extended Industry Standard Arhitecture) a fost lanasat in 1988 si ofera o magistrala de date pe 32 de biti compatibila cu ISA. Micro Chanel Architecture a fost lansat in 1988 de firma IBM, odata cu lansarea modelelor PS∕2. Este incompatibila cu magistrala ISA si poate functiona atat pe 16 cat si pe 32 de biti; poate fi condusa independent de mai multe procesoare magistrala. PCI (Peripheral Component Interconnect) este o magistrala pe 32 de biti, folosita de majoritatea calculatoarelor Pentium si Apple Power Macintesh. Se poate autoconfigura (plug and play ), aceasta asigurand modificarea configuratiei calculatorului fara interventia utilizatorului. Microsoft Windows NT este un sistem de operare care respecta specificatiile plug and play.

Conectori si cabluri de retea. Placa de retea indeplineste trei functii importante pentru coordonarea activitatilor intre calculator si cablul de retea:

Realizeaza conexiunea fizica dintre calculator si cablu.

Genereaza semnalul electric care va parcurge cablul.

Controleaza accesul la cablu pe baza anumitor reguli.

Tipul de placa de retea folosit depinde de tipurile de cablu si de conectori utilizati cu care placa trebuie sa fie compatibila. Toate aceste caracteristici se gasesc in documentatiile de firma ale placii, cablurilor si conctorior.

Performantele retelei sunt influentate de viteza de lucru a placii. O placa de retea lenta nu va transfera rapid datele in sau din retea. Se poate marii viteza de transfer a datelor prin urmatoarele metode:

Accesul direct la memorie (DMA -Direct Memory Access). Calculatorul transfera datele direct din memoria tampon (buffer) a placii de retea in memoria calculatorului, fara a folosii microprocesorul acestuia.

Partajarea memoriei placii de retea. Placa de retea contine memorie RAM pe care o partajeaza cu calculatorul.

Partajarea memoriei sistem. Procesorul placii de retea selecteza o portiune din memoria calculatorului, pe care o foloseste pentru a procesa date.

Administrarea magistralei. Placa preia temporar controlul asupra magistralei, ocoleste unitatea centrala si transfera datele direct in memoria calculatorului.

Folosirea memoriei RAM cu memorie tampon. In general traficul datelor in retea se face la viteze care depasesc posibilitatile de prelucrare a placilor de retea. Cipurile de RAM de pe placa de retea formeaza o memorie tampon (buffer). Atunci cand placa de retea primeste mai multe date decat poate procesa pe moment, bufferul RAM stocheaza o parte dintre acestea pana cand placa de retea le poate prelucra. Aceasta metoda mareste performantele placii si evita congestionarea traficului in retea.

Microprocesor incorporat. Daca poseda un microprocesor propriu, placa de retea nu mai are nevoie de microprocesorul calculatorului pentru a prelucra datele. Majoritatea placilor de retea includ procesoare, ceea ce mareste viteza operatiilor efectuate.

Serverele ar trebui echipate cu placile de retea cele mai performante, deoarece gestioneaza un volum mare de trafic in retea. In cazul calculatoarelor client, daca activitatile lor de retea se limiteaza la aplicatii care nu genereaza un volum mare de trafic, statiile de lucru pot folosi placi de retea mai ieftine. Alte aplicatii, cum ar fi cele pentru baze de date sau aplicatii CAD (proiectare asistata) necesita placi de retea performante.

Placi de retea specializate. Placile de retea pentru retele fara fir suporta aproape toate sistemele de operare in retea. Aceste placi de retea sunt insotite de obicei de :

Antena de interior omnidirectionala si cablu de antena

Software de retea, care permite placii respective sa lucreze intr-o anumita retea

Software de diagnoza si depanare

Software de instalare.

Aceste placi de retea pot fi folosite pentru a crea o retea LAN fara fir si a adauga statii fara fir intr-o retea LAN cablata (cu fir).  De obicei aceste placi sunt folosite impreuna cu o componenta numita concentrator fara fir, care se comporta ca un transceiver pentru transmiterea si receptionarea semnalelor.

Placile de retea pentru retele cu fibra optica sunt deosebit de performante dar au costuri ridicate.