کارت شبکه
کارت شبکه ، يکی از مهمترين عناصر سخت افزاری در زمان پياده سازی يک شبکه کامپيوتری است . هر کامپيوتر موجود در شبکه ( سرويس گيرندگان و سرويس دهندگان ) ، نيازمند استفاده از يک کارت شبکه است . کارت شبکه ، ارتباط بين کامپيوتر و محيط انتقال ( نظير کابل ها ی مسی و يا فيبر نوری ) را فراهم می نمايد .اکثر مادربردهای جديدی که از آنان در کامپيوترهای شخصی استفاده می گردد ، دارای يک اينترفيس شبکه ای onboard می باشند . کامپيوترهای قديمی و يا کامپيوترهای جديدی که دارای اينترفيس شبکه ای onboard نمی باشند ، در زمان اتصال به شبکه ، می بايست بر روی آنان يک کارت شبکه نصب گردد.
شکل زير يک نمونه کارت شبکه را که دارای يک پورت RJ-45 است را نشان می دهد .
• تبديل داده : داده ها بر روی گذرگاه ( bus ) کامپيوتر به صورت موازی حرکت می نمايند . نحوه حرکت داده ها بر روی محيط انتقال شبکه به صورت سريال است . ترانسيور کارت شبکه ( يک ارسال کننده و يا دريافت کننده ) ، داده ها را از حالت موازی به سريال و بالعکس تبديل می نمايد .
• ارائه يک آدرس منحصربفرد سخت افزاری : آدرس سخت افزاری (MAC ) درون تراشه ROM موجود بر روی کارت شبکه نوشته می گردد . آدرس MAC در واقع يک زير لايه از لايه Data Link مدل مرجع OSI می باشد . آدرس سخت افراری موجود بر روی کارت شبکه ، يک آدرس منحصربفرد را برای هر يک از کامپيوترهای موجود در شبکه ، مشخص می نمايد . پروتکل هائی نظير TCP/IP از يک سيستم آدرس دهی منطقی ( آدرس IP ) ، استفاده می نمايند . در چنين مواردی قبل از دريافت داده توسط کامپيوتر ، می بايست آدرس منطقی به آدرس سخت افزاری ترجمه گردد .
• سازگاری با معماری استفاده شده در شبکه : کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی با توجه به معماری استفاده شده در شبکه ( اترنت ، Token ring )می باشند . اترنت ، متداولترين معماری شبکه در حال حاضر است که در شبکه هائی با ابعاد بزرگ و کوچک ، استفاده می گردد .
• سازگاری با throughput شبکه : در صورتی که يک شبکه اترنت سريع (سرعت 100Mbps ) پياده سازی شده است ، انتخاب يک کارت اترنت با سرعت 10Mbps تصميم مناسبی در اين رابطه نخواهد بود . اکثر کارت های شبکه جديد قادر به سوئيچينگ اتوماتيک بين سرعت های 10 و 100Mbps می باشند ( اترنت معمولی و اترنت سريع )
• سازگاری با نوع اسلات های خالی مادربرد : کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی با توجه به نوع اسلات مادربرد می باشند. کارت های شبکه PCI درون يک اسلات خالی PCI و کارت هائی از نوع ISA در اسلات های ISA نصب می گردند . کارت شبکه می بايست متناسب با يکی از اسلات های خالی موجود بر روی مادربرد، انتخاب گردد. اسلات آزاد به نوع مادربرد بستگی داشته و در اين رابطه گزينه های متعددی نظير ISA,PCI و EISA می تواند وجود داشته باشد . شکل زير يک نمونه مادربرد را که دارای اسلات های ISA و PCI است ، نشان می دهد :
گذرگاه ISA که از کلمات Industry Standard Architecture اقتباس شده است، استاندارد استفاده شده در کامپيوترهای IBM XT است . استاندارد فوق در ابتدا به صورت هشت بيتی مطرح و در سال 1984 نوع شانزده بيتی آن نيز عرضه گرديد. تعداد زيادی از تجهيزات سخت افزاری نظير مودم ، کارت صدا و کارت های شبکه بر اساس استاندارد فوق توليد و عرضه شده اند . برخی از مادربردهای جديد دارای اسلات های PCI بوده و از کارت های ISA حمايت نمی نمايند . ( کارت های PCI دارای سرعت بيشتری نسبت به ISA می باشند ) .
PCI در سال 1993 معرفی و يک گذرگاه سی و دو بيتی است . PCI 2.1 شصت و چهار بيت را حمايـت می نمايد .کارت های شبکه PCI با توجه به پتاسيل های موجود دارای استعداد لازم به منظور ارائه سرعت و کارآئی بيشتری نسبت به کارت های ISA می باشند :
• بافرينگ : حافظه تراشه ها ( RAM ) بر روی کارت شبکه قرار داشته و از آن به عنوان بافر استفاده می گردد .از حافظه فوق به منظور نگهداری اطلاعاتی که در انتظار پردازش می باشند و يا اطلاعاتی که می بايست بر روی شبکه منتشر شوند ، استفاده می گردد .
• DMA و يا Direct Memory Access ، کامپيوترهائی که از DMA حمايـت می نمايند، امکان ارسال و يا دريافت داده از حافظه را مستقيما" و بدون درگيرکردن پردازنده فراهم می نمايند .
• Bus Mastering . کارت های شبکه می توانند بگونه ای طراحی شوند که مستقيما" بدون استفاده از پردازنده کامپيوتر و يا واسطه ای ديگر به حافظه RAM کامپيوتر دستيابی داشته باشند . ويژگی فوق به کارت های شبکه اجازه می دهد که bus را کنترل نموده و داده ئی را به حافظه RAM کاميپوتر ارسال و يا دريافت نمايند .
• باز نمودن کيس کامپيوتر و نصب کارت شبکه در يکی از اسلات های آزاد
• بستن کيس و متصل نمودن کابل به پورت کارت شبکه
• راه انداری کامپيوتر . در صورتی که يک کارت Plug&Play تهيه شده است و از سيستم عاملی استفاده می شود که تکنولوژی Plug & Play را حمايت می نمايد ، تنها کاری که احتمالا" می بايست انجام داد ، قرار دادن ديسکت و يا CD درايور کارت شبکه در درايو مربوطه است .در صورتی که از سيستم عاملی استفاده می گردد که قادر به تشخيص سخت افزارهای جديد نمی باشد ، می بايست عمليات نصب کارت شبکه به صورت دستی انجام شود .
با توجه به اين که کامپيوترهای جديد و سيستم های عاملی که بر روی آنان نصب می گردد، عموما" از فن آوری Plug&Play حمايت می نمايند ، نصب يک کارت شبکه کار چندان مشکلی نخواهد بود . کافی است کارت شبکه را درون يکی از اسلات های خالی مادربرد قرار داده و کامپيوتر را راه اندازی نمود . کارت های شبکه Plug&Play توسط سيستم عامل تشخيص داده شده و درايور آنان نصب می گردد .
در حال حاضر سيستم های عامل اندکی وجود دارد که از تکنولوژی Plug &Play حمايت نمی نمايند ، در زمان نصب کارت شبکه بر روی اين نوع سيستم ها ، می بايست دارای اطلاعات لازم در رابطه با IRQ نيز باشيم ( IRQ از کلمات Interrupt Request اقتباس شده است) . به هر دستگاه موجود در کامپيوتر نظير موس ، صفحه کليد و کارت شبکه ، يک خط IRQ نسبت داده می شود. دستگاه های فوق با استفاده از IRQ نسبت داده شده ، درخواست خود را با پردازنده مطرح می نمايند ( پردازش داده ها ) . هر دستگاه می بايست دارای يک IRQ منحصربفرد باشد در غير اينصورت با يک IRQ Conflict مواجه خواهيم شد.
جدول زير تنظيمات IRQ در کامپيوترهای شخصی را نشان می دهد .
شکل زير يک نمونه کارت شبکه را که دارای يک پورت RJ-45 است را نشان می دهد .
وظايف کارت شبکه
• تبديل داده : داده ها بر روی گذرگاه ( bus ) کامپيوتر به صورت موازی حرکت می نمايند . نحوه حرکت داده ها بر روی محيط انتقال شبکه به صورت سريال است . ترانسيور کارت شبکه ( يک ارسال کننده و يا دريافت کننده ) ، داده ها را از حالت موازی به سريال و بالعکس تبديل می نمايد .
• ارائه يک آدرس منحصربفرد سخت افزاری : آدرس سخت افزاری (MAC ) درون تراشه ROM موجود بر روی کارت شبکه نوشته می گردد . آدرس MAC در واقع يک زير لايه از لايه Data Link مدل مرجع OSI می باشد . آدرس سخت افراری موجود بر روی کارت شبکه ، يک آدرس منحصربفرد را برای هر يک از کامپيوترهای موجود در شبکه ، مشخص می نمايد . پروتکل هائی نظير TCP/IP از يک سيستم آدرس دهی منطقی ( آدرس IP ) ، استفاده می نمايند . در چنين مواردی قبل از دريافت داده توسط کامپيوتر ، می بايست آدرس منطقی به آدرس سخت افزاری ترجمه گردد .
انتخاب کارت شبکه
• سازگاری با معماری استفاده شده در شبکه : کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی با توجه به معماری استفاده شده در شبکه ( اترنت ، Token ring )می باشند . اترنت ، متداولترين معماری شبکه در حال حاضر است که در شبکه هائی با ابعاد بزرگ و کوچک ، استفاده می گردد .
• سازگاری با throughput شبکه : در صورتی که يک شبکه اترنت سريع (سرعت 100Mbps ) پياده سازی شده است ، انتخاب يک کارت اترنت با سرعت 10Mbps تصميم مناسبی در اين رابطه نخواهد بود . اکثر کارت های شبکه جديد قادر به سوئيچينگ اتوماتيک بين سرعت های 10 و 100Mbps می باشند ( اترنت معمولی و اترنت سريع )
• سازگاری با نوع اسلات های خالی مادربرد : کارت های شبکه دارای مدل های متفاوتی با توجه به نوع اسلات مادربرد می باشند. کارت های شبکه PCI درون يک اسلات خالی PCI و کارت هائی از نوع ISA در اسلات های ISA نصب می گردند . کارت شبکه می بايست متناسب با يکی از اسلات های خالی موجود بر روی مادربرد، انتخاب گردد. اسلات آزاد به نوع مادربرد بستگی داشته و در اين رابطه گزينه های متعددی نظير ISA,PCI و EISA می تواند وجود داشته باشد . شکل زير يک نمونه مادربرد را که دارای اسلات های ISA و PCI است ، نشان می دهد :
گذرگاه ISA که از کلمات Industry Standard Architecture اقتباس شده است، استاندارد استفاده شده در کامپيوترهای IBM XT است . استاندارد فوق در ابتدا به صورت هشت بيتی مطرح و در سال 1984 نوع شانزده بيتی آن نيز عرضه گرديد. تعداد زيادی از تجهيزات سخت افزاری نظير مودم ، کارت صدا و کارت های شبکه بر اساس استاندارد فوق توليد و عرضه شده اند . برخی از مادربردهای جديد دارای اسلات های PCI بوده و از کارت های ISA حمايت نمی نمايند . ( کارت های PCI دارای سرعت بيشتری نسبت به ISA می باشند ) .
PCI در سال 1993 معرفی و يک گذرگاه سی و دو بيتی است . PCI 2.1 شصت و چهار بيت را حمايـت می نمايد .کارت های شبکه PCI با توجه به پتاسيل های موجود دارای استعداد لازم به منظور ارائه سرعت و کارآئی بيشتری نسبت به کارت های ISA می باشند :
• بافرينگ : حافظه تراشه ها ( RAM ) بر روی کارت شبکه قرار داشته و از آن به عنوان بافر استفاده می گردد .از حافظه فوق به منظور نگهداری اطلاعاتی که در انتظار پردازش می باشند و يا اطلاعاتی که می بايست بر روی شبکه منتشر شوند ، استفاده می گردد .
• DMA و يا Direct Memory Access ، کامپيوترهائی که از DMA حمايـت می نمايند، امکان ارسال و يا دريافت داده از حافظه را مستقيما" و بدون درگيرکردن پردازنده فراهم می نمايند .
• Bus Mastering . کارت های شبکه می توانند بگونه ای طراحی شوند که مستقيما" بدون استفاده از پردازنده کامپيوتر و يا واسطه ای ديگر به حافظه RAM کامپيوتر دستيابی داشته باشند . ويژگی فوق به کارت های شبکه اجازه می دهد که bus را کنترل نموده و داده ئی را به حافظه RAM کاميپوتر ارسال و يا دريافت نمايند .
نصب کارت شبکه
• باز نمودن کيس کامپيوتر و نصب کارت شبکه در يکی از اسلات های آزاد
• بستن کيس و متصل نمودن کابل به پورت کارت شبکه
• راه انداری کامپيوتر . در صورتی که يک کارت Plug&Play تهيه شده است و از سيستم عاملی استفاده می شود که تکنولوژی Plug & Play را حمايت می نمايد ، تنها کاری که احتمالا" می بايست انجام داد ، قرار دادن ديسکت و يا CD درايور کارت شبکه در درايو مربوطه است .در صورتی که از سيستم عاملی استفاده می گردد که قادر به تشخيص سخت افزارهای جديد نمی باشد ، می بايست عمليات نصب کارت شبکه به صورت دستی انجام شود .
با توجه به اين که کامپيوترهای جديد و سيستم های عاملی که بر روی آنان نصب می گردد، عموما" از فن آوری Plug&Play حمايت می نمايند ، نصب يک کارت شبکه کار چندان مشکلی نخواهد بود . کافی است کارت شبکه را درون يکی از اسلات های خالی مادربرد قرار داده و کامپيوتر را راه اندازی نمود . کارت های شبکه Plug&Play توسط سيستم عامل تشخيص داده شده و درايور آنان نصب می گردد .
در حال حاضر سيستم های عامل اندکی وجود دارد که از تکنولوژی Plug &Play حمايت نمی نمايند ، در زمان نصب کارت شبکه بر روی اين نوع سيستم ها ، می بايست دارای اطلاعات لازم در رابطه با IRQ نيز باشيم ( IRQ از کلمات Interrupt Request اقتباس شده است) . به هر دستگاه موجود در کامپيوتر نظير موس ، صفحه کليد و کارت شبکه ، يک خط IRQ نسبت داده می شود. دستگاه های فوق با استفاده از IRQ نسبت داده شده ، درخواست خود را با پردازنده مطرح می نمايند ( پردازش داده ها ) . هر دستگاه می بايست دارای يک IRQ منحصربفرد باشد در غير اينصورت با يک IRQ Conflict مواجه خواهيم شد.
جدول زير تنظيمات IRQ در کامپيوترهای شخصی را نشان می دهد .
IRQ | کاربرد |
0 | System timer |
1 | Keyboard |
2 | Cascade to secondary IRQ controller |
3 | COM port 2 and 4 (serial port) |
4 | COM port 1 and 3 (serial port) |
5 | LPT2 (printer port) |
6 | Floppy disk controller |
7 | LPT1 (printer port) |
8 | Real-time clock |
9 | Free |
10 | Primary SCSI adapter (or free) |
11 | Secondary SCSI adapter (or free) |
12 | PS/2 mouse |
13 | Floating-point math coprocessor |
14 | Primary hard disk controller |
15 | Secondary hard disk controller (or free) |
