¿Cómo puede una computadora manejar Internet con una velocidad de gigabits por segundo (10 ^ 9 bits por segundo) o incluso más rápido cuando una computadora solo puede realizar 10 ^ 8 operaciones por segundo?

Aceleracion de hardware

Página en orangetreetech.com TCP / IP Offload Engines (TOE)

Porque a pesar de que el enlace puede ser de 1 Gbps, la cantidad de tiempo que la CPU tiene que pasar manejando el enlace es insignificante. Considere el patrón de tráfico. Como mínimo, deben enviarse 64 bytes a través del enlace para una transferencia, por lo que 512 bits por paquete. Luego considere que la mayoría de las NIC [chips de interfaz de red] tienen colas internas de transmisión / recepción y buffers de paquetes, a veces de 32 o 64 entradas de profundidad. Tomaremos 32. Entonces eso significa que 16,384 bits pueden pasar por el cable antes de que la CPU necesite hacer algo. Si los paquetes fueran de tamaño máximo, usaremos 1518 bytes para eso, o 12,144 bits, entonces el número de bits que pueden pasar por el cable antes de que la CPU necesite hacer algo es 388,608. Por lo tanto, se puede poner en cola entre 16Kb y 388Kb. Luego, la CPU se involucra mediante una interrupción de la NIC. El contrato entre la NIC y la CPU es “cada vez que disparo mi interrupción, usted limpia mi buffer de recepción / salida”. Entonces, la CPU hace eso, generalmente usando un canal DMA, por lo que la CPU realmente no tiene que hacer * nada * para llevar los datos a la memoria principal del sistema. Entonces es solo un corto viaje por el software de la pila de red [usando la CPU para traducir las capas MAC, IP, TCP / UDP hasta el zócalo de las aplicaciones]. La mayoría de las pilas de red están optimizadas para realizar el recorrido de la capa de paquetes en un esquema de copia cero, por lo que los mismos datos de paquete que ingresaron en el cable desde la NIC están intactos en toda la pila y la aplicación cuenta con una pequeña porción de los datos.

También tenga en cuenta que la NIC puede descartar muchos de los datos que provienen del enlace. Los filtros de multidifusión pueden tirar paquetes antes de que se coloquen en las colas de paquetes de la NIC.

¿Por qué ha descuidado una importante función de red llamada “Control de flujo”? No es necesario que todos los dispositivos en Internet funcionen a la misma velocidad. La diferencia de velocidad es manejada por la función de Control de Flujo de los enrutadores y los Buffers.