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網絡適配器又稱網卡或網絡接口卡(NIC),英文名Network Interface Card.它是使計算機聯網的設備.平常所說的網卡就是將PC機和LAN連接的網絡適配器.網卡(NIC) 插在計算機主板插槽中,負責將用戶要傳遞的數據轉換爲網絡上其它設備能夠識別的格式,通過網絡介質傳輸.數據在計算機總線中傳輸是並行方式即數據是肩並肩傳輸的,而在網絡的物理纜線中說數據以串行的比特流方式傳輸的,網卡承擔串行數據和並行數據間的轉換.網卡在發送數據前要同接收網卡進行對話以確定最大可發送數據的大小,發送的數據量的大小,兩次發送數據間的間隔,等待確認的時間,每個網卡在溢出前所能承受的最大數據量,數據傳輸的速度.
它的主要技術參數爲帶寬,總線方式,電氣接口方式等.它的基本功能爲:從並行到串行的數據轉換,包的裝配和拆裝,網絡存取控制,數據緩存和網絡信號.
網卡的主要工作原理:發送數據時, 計算機把要傳輸的數據並行寫到網卡的緩存,網卡對要傳輸的數據進編碼(10M以太網使用曼切斯特碼,100M 以太網使用差分曼切斯特碼), 串行發到傳輸介質上.接收數據時, 則相反.
1. 網卡的基本構造
以最常見的PCI 接口的網卡爲例,一塊網卡主要由 PCB 線路板,主芯片,數據汞,金手指(總線插槽接口) ,BOOTROM,EEPROM,晶振,RJ45接口,指示燈,固定片等等,以及一些二極管,電阻電容等組成.網卡包括硬件和固件程序(只讀存儲器中的軟件例程),該固件程序實現邏輯鏈路控制和媒體訪問控制的功能,還記錄唯一的硬件地址即mac地址,網卡上一般有緩存.網卡須分配中斷irq及基本i/o端口地址,同時還須設置基本內存地址(base memory address)和收發器(transceiver)
- 網卡的控制芯片:網卡中最重要元件,是網卡的控制中心,有如電腦的cpu,控制着整個網卡的工作,負責數據的傳送和連接時的信號偵測.早期的10/100Mbps的雙速網卡會採用兩個控制芯片(單元)分別用來控制兩個不同速率環境下的運算,而目前較先進的產品通常只有一個芯片控制兩種速度.
常見的 10/100/1000M bps自適應網卡芯片有 Intel 的8254* 系列,Broadcom 的BCM57**系列,Marvell的
88E8001/88E8053/88E806*系列,Realtek的RTL8169S-32/64,RTL8110S-32/64(LOM),RTL8169SB,RTL8110SB(LOM) ,RTL8168(PCI Express) ,RTL8111(LOM,PCI Express) 系列,VIA 的VT612*系列等等.
- 晶體震盪器:負責產生網卡所有芯片的運算時鐘,其原理就象主板上的晶體震盪器一樣,通常網卡是使用20或25hz的晶體震盪器.千兆網卡使用62.5MHz或者125MHz晶振.
- boot rom插槽:如無特殊要求網卡中的這個插槽處在空置狀態.一般是和boot rom芯片搭配使用,其主要作用是引導電腦通過服務器引導進入操作系統.boot rom就是啓動芯片,讓電腦可以在不具備硬盤,軟驅和光驅的情況下,直接通過服務器開機,成爲一個無硬盤無軟驅的工作站.沒有軟驅就無法將資料輸出,這樣也可以達到資料保密的功能.同時,還可以節省下購買這些電腦部件的費用.在使用boot rom時要注意自己使用何種網絡操作系統,通常有boot rom for nt,boot rom for unix,boot rom for netware等,boot rom啓動芯片要自行購買.
- eeprom:從前的老式網卡都要靠設置跳線或是dip開關來設定irq,dma和i/o port等值,而現在的網卡則都使用軟件設定,幾乎看不見跳線的存在.各種網卡的狀態和網卡的信息等數據都存在這顆小小的eeprom裏,通過它來自動設置.裏面記錄了網卡芯片的供應商ID,子系 統供應商ID,網卡的MAC地址,網卡的一些配置,如SMI總線上PHY的地址,BOOTROM的容量, 是否啓用BOOTROM引導系統等東西
- 數據汞:這是消費級PCI 網卡上都具備的設備,數據汞也被叫做網絡變壓器或可稱爲網絡隔離變壓器.它在一塊網卡上所起的作用主要有兩個,一是傳輸數據,它把 PHY 送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號,並且通過電磁場的轉換耦合到不同電平的連接網線的另外一端;一是隔離網線連接的不同網絡設備間的不同電平,以防止不同電壓通過網線傳輸損壞設備.除此而外,數據汞還能對設備起到一定的防雷保護作用.
- rj-45和bnc接頭: rj-45是採用雙絞線作爲傳輸媒介的一種網卡接口,在100mbps網中最常應用.bnc是採用細同軸電纜作爲傳輸媒介.
- 信號指示燈:在網卡後方會有二到三個不等的信號燈,其作用是顯示目前網絡的連線狀態,通常具有tx和rx兩個信息.tx代表正在送出資料,rx代表正在接收資料,若看到兩個燈同時亮則代表目前是處於全雙工的運作狀態,也可由此來辨別全雙工的網卡是否處於全雙工的網絡環境中.也有部分低速網卡只用一個燈來表示信號,通過不同的燈光變換來表示網絡是否導通.
- WOL:有些網卡會有WOL的功能, WOL網絡開機的功能(wake on line).它可由另外一臺電腦,使用軟件製作特殊格式的信息包發送至一臺裝有具wol功能網卡的電腦,而該網卡接收到這些特殊格式的信息包後,就會命令電腦打開電源,目前已有越來越多的網卡支持網絡開機的功能.
2. 網卡的分類
- 以傳輸速率可分爲:
10Mbps網卡,100Mbps網卡,1000Mbps網卡,10GMbps網卡.目前常見的三種架構有10baset,100basetx與base2,前兩者是以rj-45雙絞線爲傳輸媒介,傳輸速率分別爲10Mbps和100Mbps.而雙絞線又分爲category 1至category 5五種規格,分別有不同的用途以及頻寬,category通常簡稱cat,只要使用cat5規格的雙絞線皆可用於10/100mbps的網卡上.而10base2架構則是使用細同軸電纜作爲傳輸媒介,傳輸速率只有10Mbps.這裏提到的10Mbps或100Mbps是指網卡上的最大傳送速率,而並不等於網絡上實際的傳送速度,實際速度要考慮到傳送的距離,線路的品質,和網絡上是否擁擠等因素,這裏所談的bps指的是每秒傳送的bit(1個byte=8個bit).而100Mbps則稱爲高速以太網卡(fast ethernet),多爲PCI/PCI-E接口.當前市面上的pci網卡多具有10/100/1000Mbps自動切換的功能,會根據所在的網絡連線環境來自動調節網絡速度.1000 Mbps以太網卡多用於交換機或交換機與服務器之間的高速鏈路或backbone.
- 以接口類型可分爲:
ISA接口網卡,PCI/ PCI-X/ PCI-E接口網卡,USB接口網卡和筆記本電腦專用的PCMCIA接口.現在的ISA接口的網卡均採用16bit的總線寬度,其特性是採用programmed i/o的模式傳送資料,傳送數據時必須通過cpu在i/o上開出一個小窗口,作爲網卡與pc之間的溝通管道,需要佔用較高的cpu使用率,在傳送大量數據時效率較差. PCI接口的網卡則採用32bit的總線頻寬,採用bus master的數據傳送方式,傳送數據是由網卡上的控制芯片來控制,不必通過i/o端口和cpu,可大幅降低cpu的佔用率,目前產品多爲10/100Mbps雙速自動偵測切換網卡.
- 以傳輸方式可分爲:
半雙工網卡,全雙工網卡.半雙工網卡無法同一時間內完成接收與傳送數據的動作,如10base2使用細同軸電纜的網絡架構就是半雙工網絡,同一時間內只能進行傳送或接收數據的工作,效率較低.要使用全雙工的網絡就必須要使用雙絞線作爲傳輸線才能達到,並且也要搭配使用全雙工的集線器,要使用10base或100basetx的網絡架構,網卡當然也要是全雙工的產品.
- 以傳輸介質可分爲:
rj-45雙絞線的網卡與bnc的同軸電纜兩種,有的網卡同時具有兩種接頭,可適用於兩種網絡線,但無法兩個接頭同時使用.另外還有光纖接口的網卡,通常帶寬在1000 Mbps.
- 其它網卡:
從網絡傳輸的物理媒介上還有無線網卡,利用2.4GHz的無線電波來傳輸數據.目前ieee有兩種規範802.11和802.11b,最高傳輸速率分別爲2Mbps和11Mbps,接口有PCI,USB和PCMCIA幾種.