网卡的作用和功能(从零开始学布线30：数据链路层设备——网卡)

网卡（网络接口卡）是的现场视察模型中数据链路层的设备如下图所示。

图：OSI/RM中网卡的位置

网卡是LAN的接入设备，是连接单机和网络的桥梁。它主要执行以下功能：

1）由其他网络设备（路由器）读入转换、中心或其他NIC），解包后，它将成为客户机或服务器可以识别的数据，并通过主板上的总线将数据传输到所需的设备（中央处理器、内存或硬盘）。

2）PC设备（CPU、ram或硬盘驱动器）发送的数据被打包并传输到其他网络设备。

目前，市场上有很多种常见的网卡。根据支持的带宽，有10m网卡、100m网卡、10/100m自适应网卡和1000m网卡。根据总线类型，有PCI网卡、ISA网卡、EISA网卡等总线网卡。出于历史原因，以太网以太网的传输介质不统一，使得网卡的网络接口有些复杂。根据传统媒介，以太网可分为粗电缆网络（AUI接口）和细电缆网络（BNC接口)和双绞线网络（RJ-45接口），网卡分为RJ-45接口工控机端口（RJ-45+BNC）、TP的o端口（RJ-45）、combo端口（RJ-45+AUI+BNC）和TP的o端口（BNC+AUI）。在…之间TP现在很少见到了。在购买网卡之前，我们应该了解我们的网络需要什么接口，以免购买后无法使用。一般来说，大多数10m网卡是ISA总线，所有100m网卡都是ISA总线PCI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或其他总线。众所周知，ISA是16位总线，PCI是32位总线。PCI卡自然比ISA总线更快。

由于旧网卡使用单独的组件，性能不稳定，设置复杂，兼容性差。它主要采用逐帧处理技术，大大降低了系统的性能。然后，针对这些缺点，后来进行了许多改进，如提高了网卡的集成度和稳定性；采用的标准软件接口；在传输方面，采用多帧处理技术，即多帧缓冲技术。发送数据时，网卡可以在发送前一帧的同时接收CPU发送的下一帧的数据。类似地，网卡可以在从接收端口接收数据的同时将前一帧的数据发送到存储器，但它必须发送或接收整个帧的数据，这不是完全意义上的并行处理。

最新的网卡采用ASIC以及最先进的组件，大大提高了性能和集成度。此外，成本也降低了很多。网卡驱动软件用于优化传输操作顺序，以最大化管道任务的重叠并最小化延迟。这样就得到了真正的并联机构，其性能平均提高了40%。在并行机制中，传输和接收是可堆叠的流水线处理，不再是以前的逐帧处理。发送数据时，您可以开始向网络发送数据，而无需将整个帧加载到网卡缓冲区。接收时，数据可以发送到系统内存，而无需等待整个帧进入在线缓冲区。

并行处理技术对加工精度和计时的要求非常准确。当数据帧未完全发送时，网卡缓冲区变空，这称为下溢。当网卡缓冲区中的数据已满时，来自网络接口或未完全传输的数据称为溢出。接收端采用动态调整机制，将数据移动到系统内存中，避免溢出。在接收数据期间，并行机制使用预测中断，即当网卡确定帧地址时，CPU开始处理中断。同时，它已经接收到足够的字节来预测下一帧中的数据量。当CPU完成处理第一个预测中断时，CPU开始将数据从网卡缓冲区发送到主存。当网卡接收到第一个数据帧的最后一个字节时，CPU准备将数据移动到内存中。

网卡分为有线网卡和无线网卡。有线网卡用于有线网络，无线网络适配器用于无线网络。以下介绍有线网卡的类别和总线类型。

就工作模式而言，有五种类型的网卡：

主CPU使用输入和输出指令来寻址网卡的I/O端口并交换数据。这种方法完全依靠主CPU来实现数据传输。当数据进入网卡缓冲区时，LAN控制器发送中断请求并调用ISR。ISR发送I/O端口的读写请求。主CPU在响应中断后将数据帧读入内存。

网卡采用共享内存的方式，即CPU使用压敏电阻指令直接寻址内存和网卡缓冲区。当接收数据时，数据帧首先进入网卡缓冲区，ISR发送内存读写请求，CPU响应并将数据从网卡发送到系统内存。

网卡采用DMA模式，ISR通过CPU连接DMA管制员编程时，JetLi控制器通常位于系统板上，一些网卡也内置了JetLi控制器。在收到ISR请求后，DMA控制器向主CPU发送总线保持请求，并在收到CPU响应后将其发送给LANDMA接听并接管总线，启动网卡缓冲区和内存之间的数据传输。

主总线网卡可以决定系统总线控制权，以及网卡和系统内存的地址。LAN的控制权判断总线控制权，并将数据分组传输至系统存储器。IRQ调用LAN的驱动程序ISR，ISR完成数据帧处理，并使用高级协议协调接收和发送操作。由于数据传输容量大，这种网卡通常会保存自己的缓冲区。

智能网卡有CPU内存、ROM和大缓冲区。它的I/O系统可以独立于主CPU。收到数据后，LAN控制器通过内置CPU控制所有数据帧的处理。LAN控制器负责总线控制，并分组在系统内存和网卡缓冲区之间传输数据。IRQ调用LAN驱动程序ISR，通过ISR完成数据帧处理，并使用高级协议协调接收和发送操作。

普通网卡占用主机资源较多，严重依赖主CPU，而智能网卡有自己的CPU，可以大大增加LAN的带宽，并有一个独立的I/O子系统，将通道处理转移到一个独立的处理器上。

100Mbps和1000Mbps高速以太网是从流行的10Mbps以太网发展而来的。它保留了CSMA/CD协议，因此10Mbps、100Mbps和1000Mbps以太网可以在带宽上轻松连接，而无需协议转换。100Mbps和1000Mbps以太网的传输速率是传统10Mbps以太网的10-100倍。理论上，数据吞吐量可以达到80~8000mbps。

随着100Mbps和1000Mbps以太网卡的推出，以太网已经进入高速网络的行列。基于交换机和共享集线器实现100Mbps/1000Mbps的共享速度。高性能网络需要高性能网卡。凭借高性能的硬件、软件、算法和先进的技术，网卡的性能得到了极大的提高，使网络用户可以得到更强、更全面的服务。

就总线类型而言，网卡主要包括ISA、EISA、PCMCIA、PCI和MC（微通道）。它们的功能描述如下。

（1）伊萨

行业标准架构isa卡。当使用isa卡总线作为传输10Mbps（在10Mbps交换系统中）或100Mbps的介质时，应注意以下几点：

□ISA总线只有16位宽。

□ISA总线的工作时钟频率只有8MHz。

□ISA总线上不允许突发数据传输。

□大多数isa总线都是I/O映射的，这降低了数据传输速度。

Isa适配卡具有以下性能特征

□支持8或6位数字Isa插槽。

□它可以配置软件。

□与NE2000兼容。

□可编程I/O端口或共享内存操作模式。

□支持RPL标准

□支援站。

□通电测试。

□全双工（FDX）操作。

□该安装支持“即插即用”。

□使用IBM的ZhangZiyiaid应用程序，安装过程简单且免费。

□支持对称多处理器（SMP)以及所有在EISA、微通道或PCI插槽之外带有ISA插槽的个人电脑。

□使用RPL选项。

□支援站。

（2）PCI适配卡

PCI总线外部设备互连适配卡不仅具有32位总线主卡，而且性能优异，可以是U、TP或奥伊介质，以最高10Mbps的速度运行，适配器卡具有以下性能特点：

□性能卓越，配备32位总线主控制器。

□全双工（FDX）操作。

□该安装支持“即插即用”。

□配备外部状态led，以显示链接和活动状态。

□使用RPL选项。

□支援站。

100/10pci以太网适配卡可以在全双工（FDX）或半双工（HDX）模式下工作，工作速率为100Mbps或10Mbps。适配卡符合IEEE802。三高速以太网协议可以通过两种方式运行：共享以太网和交换以太网。100/10PCI以太网适配器卡具有以下性能特征：

□目前支持10Mbps速率，未来支持100Mbps速率，满足网络持续发展的需要。

□有几种方法可以在不对现有网络进行重大更改的情况下提高网络性能。

□使用单个RJ-45连接器以10Mbps或100Mbps的速率连接到网络。

□支持SMP。

（3）专为便携式电脑设计PCMCIA适配器

PC内存接口卡PCMCIA符合PCMCIARelease20，IBM还提供以太网信用卡类型适配器卡类型II（用于10BASE-T或10base-2）。适配器卡与IEEE8023/Ethernet2.0版网络兼容。此外，同一以太网信用卡适配器可以通过10Base-T电缆或10Base-2电缆连接。这可以为需要同时使用这两种网络的用户提供一个经济高效的解决方案。

（4）专为微通道系统设计的以太网适配卡

对于基于微通道（MCA）体系结构的系统，IBM提供了三种以太网适配器卡供选择，IBMLAN以太网适配器/Au就是其中之一。它是一种支持16或32位的客户端适配器卡。适配卡配有连接器，用于将微通道系统连接到所有以太网分配系统。它还有一些其他性能特性。

□共享内存操作模式。

□支持RPL标准。

□支援站。

（5）为EISA系统设计的以太网适配卡

EISA以太网适配器卡是用于服务器和高性能工作站的32位总线主适配器卡。它可以减少发送和接收数据所需的主机CPU时钟数，提高以太网的数据吞吐量，从而大大提高网络性能。

网卡的不同接口适用于不同的应用场合网络类型，网卡的接口主要包括RJ-45接口光纤模块界面、细节同轴电缆BNC接口，粗同轴电AUI接口FDDI接口、ATM接口等BNC接口、AUI接口、FDDI接口自动取款机接口很少。

光纤模块接口分为LC、SC、FC、St等。

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我叫老梁。工作了12年的弱电爱好者。

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