以太网控制器

以太网控制器

以太网控制器（Ethernet Controller）是一种用于实现以太网通信协议的硬件设备，通常以集成电路（芯片）或扩展卡的形式存在。它是计算机与局域网（LAN）进行数据交互的核心部件，负责数据的封装、发送、接收及错误检测等功能。

1. 数据链路控制

   • 实现OSI模型中的数据链路层功能，包括帧的组装与拆解（如以太网帧结构）。

   • 支持MAC（媒体访问控制）协议，如CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）。

2. 物理层接口

   • 提供与物理介质的连接接口（如RJ-45接口），支持双绞线、光纤等传输介质。

   • 集成PHY（物理层收发器）或通过独立PHY芯片实现信号调制与解调。

3. 数据缓冲与DMA传输

   • 内置缓冲区存储待发送/接收的数据包。

   • 支持DMA（直接内存访问）技术，降低CPU负载。

4. 错误检测与流量控制

   • 校验帧的CRC（循环冗余校验码），丢弃错误数据包。

   • 支持流量控制协议（如IEEE 802.3x）。

1. 按集成方式分类

   • 独立控制器：早期以PCI/ISA扩展卡形式存在（如NE2000兼容网卡）。

   • 集成控制器：现代主板普遍集成（如Intel 82574L、Realtek RTL8111）。

2. 按速率分类

   • 10Mbps（早期标准）、100Mbps（快速以太网）、1Gbps（千兆以太网）、10Gbps（万兆以太网）。

3. 按应用场景分类

   • 消费级（PC、笔记本）、工业级（宽温、高可靠性）、嵌入式（低功耗）。

1. 发送流程

   • 从主机内存获取数据，封装为以太网帧（添加MAC头、CRC尾）。

   • 通过PHY芯片转换为电信号/光信号，传输至网络。

2. 接收流程

   • PHY芯片将信号解码为数字数据，由控制器校验帧完整性。

   • 剥离帧头尾，将有效数据存入主机内存。

1. 关键参数

   • 传输速率、全双工/半双工模式、MAC地址容量、缓冲区大小。

2. 相关标准

   • IEEE 802.3（以太网标准）、IEEE 802.1Q（VLAN标记）、IEEE 802.1p（优先级控制）。

• 个人计算机：实现有线网络连接。

• 工业自动化：实时控制与数据采集（如PROFINET）。

• 数据中心：高速服务器互联（万兆/40G以太网）。

• 嵌入式系统：物联网设备、智能家居网关。

1. Intel：82599ES（万兆控制器）、I350（千兆控制器）。

2. Realtek：RTL8168（消费级千兆芯片）。

3. Broadcom：BCM5709（企业级多端口控制器）。

• 1973年：以太网概念由Xerox提出。

• 1980年代：首个以太网控制器芯片上市（如Intel 82586）。

• 2000年后：千兆/万兆以太网普及，控制器集成度显著提升。