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。

    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。