网卡的功能和工作原理
来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/10/03 03:01:00
网卡的功能和工作原理
网卡的功能和工作原理
由于网络技术的飞速发展,网卡在计算机内部输入输出的总线位数己由8位提高到16位、32位乃至64位,网络端口的数据速率也由10Mbps升至100Mbps,1Gbps。但网卡的基本功能仍然是:提供与站点主机的接口电路,数据缓存器的管理,数据链路管理,编码和译码以及网络信息的收发。上述功能在网卡内由不同的模块完成,尽管实现时都己集成在一片或几片集成电路中了。图2-20是描述以太网卡各模块之间关系的结构原理图。
图2-20中的接口控制器是一块门阵列芯片,包含着网卡的多个端口寄存器和相应的控制电路。网卡板上设置了相当容量的收发缓存器,其作用十分重要。数据链路控制器EDLC是执行链路层协议CSMA/CD的核心部件。
(1)接口控制器
接口控制器负责网卡和主机的信息交互,同时也负责网卡上各个模块的协调和管理。因此,站点接口控制器电路包含两部分,一部分是提供与站点主机相连的匹配电路,另一部分是网卡的卡内控制电路,从而能接收、解释和执行来自主机的控制命令,进行端口地址的译码,实现数据在I/O总线上的双向传送。从主机角度看,网卡是它的一个外设,所以主机通过I/O总线对网卡进行控制。相对应的是接口控制器内包含多个寄存器和锁存器,如网卡控制命令寄存器和状态寄存器等,负责网卡与主机交换命令、状态、地址和数据。
(2)地址缓存计数器ARC1
地址缓存计数器存放了主机读写数据的地址。当主机要从网卡数据缓存器中读写数据时,采用两种方式,一种方式是程序读写,主机CPU先把读写首地址写入ARC1,然后用IN/OUT命令读写。CPU每读一个单元,ARC1自动加1,指向数据缓存器下一单元地址。
另一种方式是直接存储器存取(DMA)方式。这时,主机的DMA控制器将一路通道分配给网卡,作为网卡数据的输入/输出通道。主机把网卡数据缓存器的首地址写入ARC1,在DMA控制电路配合下,使主机内存与网卡数据缓存器的直接成块地交换数据。ARC1还用作数据链路控制器(EDLC)的地址指针寄存器。当EDLC向网上发送数据帧时,也从数据缓存器读取数据,每发送一个单元,ARC1就自动加1。
(3)地址锁存计数器(ARC2)
数据链路控制器是网卡向网络收发数据的控制中心,当EDLC从网上接收数据帧时ARC2是EDLC的计数器,每接收一个单元,ARC2加1。ARC2R的初值必须置为0,即收到的数据必须从数据缓存器0单元开始存放。若接收过程正常完成,则ARC2中存放的是接收数据的实际长度。若接收过程出错,EDLC将ARC2清零,后面数据的接收仍然从数据缓存器0单元开始存放。
(4)网卡控制命令寄存器(LCC)和状态寄存器(LCS)
LCC是一个8位寄存器,用于存放主机发至网卡的控制命令。主机直接把命令写在LCC中,以实现主机对网卡的控制。接口控制器将读取、解释和执行这些命令。
LCS是一个8位寄存器,用来存放网卡的各种工作状态,例如发送状态、接收状态、测试状态、DMA传输状态、中断状态等。接口控制器根据网卡的当前状态填写LCS,主机可以直接读取LCS的状态内容,了解网卡的工作情况。
LCC和LCS是一对双向交互的寄存器,构成了主机和网卡间的控制信息通道。
(5)网卡站地址寄存器(REA)
网卡的功能和工作原理
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由于网络技术的飞速发展,网卡在计算机内部输入输出的总线位数己由8位提高到16位、32位乃至64位,网络端口的数据速率也由10Mbps升至100Mbps,1Gbps。但网卡的基本功能仍然是:提供与站点主机的接口电路,数据缓存器的管理,数据链路管理,编码和译码以及网络信息的收发。上述功能在网卡内由不同的模块完成,尽管实现时都己集成在一片或几片集成电路中了。图2-20是描述以太网卡各模块之间关系的结构原理图。
图2-20中的接口控制器是一块门阵列芯片,包含着网卡的多个端口寄存器和相应的控制电路。网卡板上设置了相当容量的收发缓存器,其作用十分重要。数据链路控制器EDLC是执行链路层协议CSMA/CD的核心部件。
(1)接口控制器
接口控制器负责网卡和主机的信息交互,同时也负责网卡上各个模块的协调和管理。因此,站点接口控制器电路包含两部分,一部分是提供与站点主机相连的匹配电路,另一部分是网卡的卡内控制电路,从而能接收、解释和执行来自主机的控制命令,进行端口地址的译码,实现数据在I/O总线上的双向传送。从主机角度看,网卡是它的一个外设,所以主机通过I/O总线对网卡进行控制。相对应的是接口控制器内包含多个寄存器和锁存器,如网卡控制命令寄存器和状态寄存器等,负责网卡与主机交换命令、状态、地址和数据。
(2)地址缓存计数器ARC1
地址缓存计数器存放了主机读写数据的地址。当主机要从网卡数据缓存器中读写数据时,采用两种方式,一种方式是程序读写,主机CPU先把读写首地址写入ARC1,然后用IN/OUT命令读写。CPU每读一个单元,ARC1自动加1,指向数据缓存器下一单元地址。
另一种方式是直接存储器存取(DMA)方式。这时,主机的DMA控制器将一路通道分配给网卡,作为网卡数据的输入/输出通道。主机把网卡数据缓存器的首地址写入ARC1,在DMA控制电路配合下,使主机内存与网卡数据缓存器的直接成块地交换数据。ARC1还用作数据链路控制器(EDLC)的地址指针寄存器。当EDLC向网上发送数据帧时,也从数据缓存器读取数据,每发送一个单元,ARC1就自动加1。
(3)地址锁存计数器(ARC2)
数据链路控制器是网卡向网络收发数据的控制中心,当EDLC从网上接收数据帧时ARC2是EDLC的计数器,每接收一个单元,ARC2加1。ARC2R的初值必须置为0,即收到的数据必须从数据缓存器0单元开始存放。若接收过程正常完成,则ARC2中存放的是接收数据的实际长度。若接收过程出错,EDLC将ARC2清零,后面数据的接收仍然从数据缓存器0单元开始存放。
(4)网卡控制命令寄存器(LCC)和状态寄存器(LCS)
LCC是一个8位寄存器,用于存放主机发至网卡的控制命令。主机直接把命令写在LCC中,以实现主机对网卡的控制。接口控制器将读取、解释和执行这些命令。
LCS是一个8位寄存器,用来存放网卡的各种工作状态,例如发送状态、接收状态、测试状态、DMA传输状态、中断状态等。接口控制器根据网卡的当前状态填写LCS,主机可以直接读取LCS的状态内容,了解网卡的工作情况。
LCC和LCS是一对双向交互的寄存器,构成了主机和网卡间的控制信息通道。
(5)网卡站地址寄存器(REA)
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