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近映泰、七彩虹和微星都紛紛曝光了即將發布的X570新主板，興奮之余發現，大多南橋都配有碩大散熱片，還有小風扇散熱，這讓不少玩家擔憂是否是因為發熱量過大不得而為之。現在，答案來了，的確如此。

據悉，AMD X570芯片組比X470負責更多功能配置，最大亮點是支持全新PCIE Gen 4.0，還有更多的M.2 SSD通道，還提供千兆（包括Killer E2500或Intel i211-AT甚至Realtek 2.5G）、802.11ax WLAN專用通道以及大量SATA和USB原生擴展，所以即使是在第三方主控的輔助下，AMD X570南橋芯片也要比X470發熱量更大。

據業內消息人士透露，AMD X570的TDP至少是15W，這比現有5W TDP的AMD X470至少高了三倍，這也就是為什么看到很多X570的南橋都覆蓋了很大散熱片和風扇的原因，確實是X570太熱了。

至于自帶的散熱模組是否能壓制住，在高溫環境下是否會影響性能發揮，一切稍后上市我們再來評測驗證，拭目以待。

篇文章對網上現有資料進行了整理和補充，提取出有用的部分，進行存檔學習。

一，認識網卡

網卡(Network Interface Card，簡稱NIC)，也稱網絡適配器，是電腦與局域網相互連接的設備。無論是普通電腦還是高端服務器，只要連接到局域網，就都需要安裝一塊網卡。如果有必要，一臺電腦也可以同時安裝兩塊或多塊網卡。

一塊網卡包括OSI 模型的兩個層，物理層和數據鏈路層：

1》物理層定義了數據傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態、時鐘基準、數據編碼和電路等，并向數據鏈路層設備提供標準接口。

2》數據鏈路層則提供尋址機構、數據幀的構建、數據差錯檢查、傳送控制、向網絡層提供標準的數據接口等功能。

二：網卡的組要作用

網卡的功能主要有兩個:

一是將電腦的數據封裝為幀，并通過網線(對無線網絡來說就是電磁波)將數據發送到網絡上去;

二是接收網絡上其它設備傳過來的幀，并將幀重新組合成數據，發送到所在的電腦中。

網卡能接收所有在網絡上傳輸的信號，但正常情況下只接受發送到該電腦的幀和廣播幀，將其余的幀丟棄。然后，傳送到系統CPU 做進一步處理。當電腦發送數據時，網卡等待合適的時間將分組插入到數據流中。接收系統通知電腦消息是否完整地到達，如果出現問題，將要求對方重新發送。

三：網卡的組成和工作原理

以最常見的PCI接口的網卡為例：

網卡的組成：

（1）主芯片：網卡的主控制芯片是網卡的核心元件，一塊網卡性能的好壞和功能的強弱多寡，主要就是看這塊芯片的質量。如下圖所示：

（2）BOOTROM槽：BOOTROM 插座也就是常說的無盤啟動ROM 接口，其是用來通過遠程啟動服務構造無盤工作站的。如下圖所示：

（3）數據泵：作用一是傳輸數據；二是隔離網線連接的不同網絡設備間的不同電平，還能對設備起到一定的防雷保護作用。如下圖所示：

（4）晶振即石英振蕩器，提供基準頻率,如下圖所示：

（5）LED指示燈：用來標識網卡的不同工作狀態，例如，Link/Act表示連接活動狀態，Full表示是否全雙工，而Power是電源指示。

（6）網線接口：有BNC接口和RJ-45接口，目前主要使用8芯線的RJ-45接口。

（7）總線接口：用于網卡與電腦相連接，內置式網卡需要通過俗稱“金手指”的總線接口插在計算機主板的擴展槽中。主要有ISA,PCI,PCMCIA和USB等常見的是PCI總線接口的網卡。

四：網卡的工作原理

網卡充當計算機和網絡纜線之間的物理接口或連線，負責將計算機中的數字信號轉換成電或光信號。

網卡要承擔串行數據或并行數據間的轉換，數據在計算機總線中并行傳輸，而在網絡的物理纜線中以串行的比特流傳輸。

以太網卡中數據鏈路層的芯片一般簡稱之為 MAC 控制器，物理層的芯片我們簡稱之為PHY。許多網卡的芯片把MAC 和PHY 的功能做到了一顆芯片中，比如Intel 82559 網卡的和3COM 3C905 網卡。但是MAC 和PHY 的機制還是單獨存在的，只是外觀的表現形式是一顆單芯片。當然也有很多網卡的MAC 和PHY 是分開做的，比如D-LINK 的DFE-530TX等。

1 數據鏈路層MAC 控制器

首先我們來說說以太網卡的 MAC 芯片的功能。以太網數據鏈路層其實包含MAC（介質訪問控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層。一塊以太網卡MAC 芯片的作用不但要實現MAC 子層和LLC 子層的功能，還要提供符合規范的PCI 界面以實現和主機的數據交換。MAC 從PCI 總線收到IP 數據包（或者其他網絡層協議的數據包）后，將之拆分并重新打包成最大1518Byte，最小64Byte 的幀。這個幀里面包括了目標MAC 地址、自己的源MAC 地址和數據包里面的協議類型（比如IP 數據包的類型用80 表示）。最后還有一個DWORD(4Byte)的CRC 碼。可是目標的 MAC 地址是哪里來的呢？這牽扯到一個ARP 協議（介乎于網絡層和數據鏈路層的一個協議）。第一次傳送某個目的IP 地址的數據的時候，先會發出一個ARP 包，其MAC 的目標地址是廣播地址，里面說到："誰是xxx.xxx.xxx.xxx 這個IP 地址的主人？"因為是廣播包，所有這個局域網的主機都收到了這個ARP 請求。收到請求的主機將這個IP地址和自己的相比較，如果不相同就不予理會，如果相同就發出ARP 響應包。這個IP 地址的主機收到這個ARP 請求包后回復的ARP 響應里說到："我是這個IP 地址的主人"。這個包里面就包括了他的MAC 地址。以后的給這個IP 地址的幀的目標MAC 地址就被確定了。（其它的協議如IPX/SPX 也有相應的協議完成這些操作。）IP 地址和MAC 地址之間的關聯關系保存在主機系統里面，叫做ARP 表，由驅動程序和操作系統完成。在Microsoft 的系統里面可以用 arp -a 的命令查看ARP 表。收到數據幀的時候也是一樣，做完CRC 以后，如果沒有CRC 效驗錯誤，就把幀頭去掉，把數據包拿出來通過標準的借口傳遞給驅動和上層的協議客棧，最終正確的達到我們的應用程序。還有一些控制幀，例如流控幀也需要MAC 直接識別并執行相應的行為。以太網MAC芯片的一端接計算機PCI 總線，另外一端就接到PHY 芯片上。以太網的物理層又包括MII/GMII（介質獨立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質附加）子層、PMD（物理介質相關）子層、MDI 子層。而PHY 芯片是實現物理層的重要功能器件之一，實現了前面物理層的所有的子層的功能。

2 物理層PHY

PHY 在發送數據的時候，收到MAC 過來的數據（對PHY 來說，沒有幀的概念，對它來說，都是數據而不管什么地址，數據還是CRC），每4bit 就增加1bit 的檢錯碼，然后把并行數據轉化為串行流數據，再按照物理層的編碼規則（10Based-T 的NRZ 編碼或100based-T的曼徹斯特編碼）把數據編碼，再變為模擬信號把數據送出去。（注：關于網線上數據是數字的還是模擬的比較不容易理解清楚。最后我再說）收數據時的流程反之。發送數據時，PHY 還有個重要的功能就是實現CSMA/CD 的部分功能，它可以檢測到網絡上是否有數據在傳送。網卡首先偵聽介質上是否有載波（載波由電壓指示），如果有，則認為其他站點正在傳送信息，繼續偵聽介質。一旦通信介質在一定時間段內（稱為幀間縫隙IFG=9.6 微秒）是安靜的，即沒有被其他站點占用，則開始進行幀數據發送，同時繼續偵聽通信介質，以檢測沖突。在發送數據期間，如果檢測到沖突，則立即停止該次發送，并向介質發送一個“阻塞”信號，告知其他站點已經發生沖突，從而丟棄那些可能一直在接收的受到損壞的幀數據，并等待一段隨機時間（CSMA/CD 確定等待時間的算法是二進制指數退避算法）。在等待一段隨機時間后，再進行新的發送。如果重傳多次后（大于16 次）仍發生沖突，就放棄發送。接收時，網卡瀏覽介質上傳輸的每個幀，如果其長度小于64 字節，則認為是沖突碎片。如果接收到的幀不是沖突碎片且目的地址是本地地址，則對幀進行完整性校驗，如果幀長度大于1518 字節（稱為超長幀，可能由錯誤的LAN 驅動程序或干擾造成）或未能通過CRC校驗，則認為該幀發生了畸變。通過校驗的幀被認為是有效的，網卡將它接收下來進行本地處理許多網友在接入 Internt 寬帶時，喜歡使用"搶線"強的網卡，就是因為不同的PHY 碰撞后計算隨機時間的方法設計上不同，使得有些網卡比較"占便宜"。不過，搶線只對廣播域的網絡而言的，對于交換網絡和ADSL 這樣點到點連接到局端設備的接入方式沒什么意義。而且"搶線"也只是相對而言的，不會有質的變化。

3 關于網絡間的沖突

現在交換機的普及使得交換網絡的普及，使得沖突域網絡少了很多，極大地提高了網絡的帶寬。但是如果用HUB，或者共享帶寬接入Internet 的時候還是屬于沖突域網絡，有沖突碰撞的。交換機和HUB 最大的區別就是：一個是構建點到點網絡的局域網交換設備，一個是構建沖突域網絡的局域網互連設備。我們的 PHY 還提供了和對端設備連接的重要功能并通過LED 燈顯示出自己目前的連接的狀態和工作狀態讓我們知道。當我們給網卡接入網線的時候，PHY 不斷發出的脈沖信號檢測到對端有設備，它們通過標準的"語言"交流，互相協商并卻定連接速度、雙工模式、是否采用流控等。通常情況下，協商的結果是兩個設備中能同時支持的最大速度和最好的雙工模式。這個技術被稱為Auto Negotiation 或者NWAY，它們是一個意思--自動協商。

4 PHY 的輸出部分

現在來了解 PHY 的輸出后面部分。一顆CMOS 制程的芯片工作的時候產生的信號電平總是大于0V 的（這取決于芯片的制程和設計需求），但是這樣的信號送到100 米甚至更長的地方會有很大的直流分量的損失。而且如果外部網現直接和芯片相連的話，電磁感應（打雷）和靜電，很容易造成芯片的損壞。再就是設備接地方法不同，電網環境不同會導致雙方的0V 電平不一致，這樣信號從A傳到B，由于A 設備的0V 電平和B 點的0V 電平不一樣，這樣會導致很大的電流從電勢高的設備流向電勢低的設備。我們如何解決這個問題呢？這時就出現了 Transformer（隔離變壓器）這個器件。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，并且通過電磁場的轉換耦合到連接網線的另外一端。這樣不但使網線和PHY 之間沒有物理上的連接而換傳遞了信號，隔斷了信號中的直流分量，還可以在不同0V 電平的設備中傳送數據。隔離變壓器本身就是設計為耐 2KV~3KV 的電壓的。也起到了防雷感應（我個人認為這里用防雷擊不合適）保護的作用。有些朋友的網絡設備在雷雨天氣時容易被燒壞，大都是PCB 設計不合理造成的，而且大都燒毀了設備的接口，很少有芯片被燒毀的，就是隔離變壓器起到了保護作用。

5 關于傳輸介質

隔離變壓器本身是個被動元件，只是把PHY 的信號耦合了到網線上，并沒有起到功率放大的作用。那么一張網卡信號的傳輸的最長距離是誰決定的呢？一張網卡的傳輸最大距離和與對端設備連接的兼容性主要是 PHY 決定的。但是可以將信號送的超過100 米的PHY 其輸出的功率也比較大，更容易產生EMI 的問題。這時候就需要合適的Transformer 與之配合。作PHY 的老大公司Marvell 的PHY，常常可以傳送180~200米的距離，遠遠超過IEEE 的100 米的標準。RJ-45 的接頭實現了網卡和網線的連接。它里面有8 個銅片可以和網線中的4 對雙絞（8根）線對應連接。其中100M 的網絡中1、2 是傳送數據的，3、6 是接收數據的。1、2 之間

是一對差分信號，也就是說它們的波形一樣，但是相位相差180 度，同一時刻的電壓幅度互為正負。這樣的信號可以傳遞的更遠，抗干擾能力強。同樣的，3、6 也一樣是差分信號。網線中的 8 根線，每兩根扭在一起成為一對。我們制作網線的時候，一定要注意要讓1、2 在其中的一對，3、6 在一對。否則長距離情況下使用這根網線的時候會導致無法連接或連接很不穩定。現在新的 PHY 支持AUTO MDI-X 功能(也需要Transformer 支持)。它可以實現RJ-45接口的1、2 上的傳送信號線和3、6 上的接收信號線的功能自動互相交換。有的PHY 甚至支持一對線中的正信號和負信號的功能自動交換。這樣我們就不必為了到底連接某個設備需要使用直通網線還是交叉網線而費心了。這項技術已經被廣泛的應用在交換機和SOHO 路由器上。在 1000Basd-T 網絡中，其中最普遍的一種傳輸方式是使用網線中所有的4 對雙絞線，其中增加了4、5 和7、8 來共同傳送接收數據。由于1000Based-T 網絡的規范包含了AUTOMDI-X 功能，因此不能嚴格確定它們的傳出或接收的關系，要看雙方的具體的協商結果。

6 PHY 和MAC 之間如何進行溝通

下面繼續讓我們來關心一下 PHY 和MAC 之間是如何傳送數據和相互溝通的。通過IEEE 定義的標準的MII/GigaMII（Media Independed Interfade，介質獨立界面）界面連接MAC和PHY。這個界面是IEEE 定義的。MII 界面傳遞了網絡的所有數據和數據的控制。而 MAC 對PHY 的工作狀態的確定和對PHY 的控制則是使用SMI（Serial ManagementInterface）界面通過讀寫PHY 的寄存器來完成的。PHY 里面的部分寄存器也是IEEE 定義的，這樣PHY 把自己的目前的狀態反映到寄存器里面，MAC 通過SMI 總線不斷的讀取PHY 的狀態寄存器以得知目前PHY 的狀態，例如連接速度，雙工的能力等。當然也可以通過SMI設置PHY 的寄存器達到控制的目的，例如流控的打開關閉，自協商模式還是強制模式等。我們看到了，不論是物理連接的 MII 界面和SMI 總線還是PHY 的狀態寄存器和控制寄存器都是有IEEE 的規范的，因此不同公司的MAC 和PHY 一樣可以協調工作。當然為了配合不同公司的PHY 的自己特有的一些功能，驅動需要做相應的修改。

7 網卡的供電

最后就是電源部分了。大多數網卡現在都使用 3.3V 或更低的電壓。有的是雙電壓的。因此需要電源轉換電路。而且網卡為了實現 Wake on line 功能，必須保證全部的PHY 和MAC 的極少一部分始終處于有電的狀態，這需要把主板上的5V Standby 電壓轉換為PHY 工作電壓的電路。在主機開機后，PHY 的工作電壓應該被從5V 轉出來的電壓替代以節省5V Standby 的消耗。（許多劣質網卡沒有這么做）。有 Wake on line 功能的網卡一般還有一個WOL 的接口。那是因為PCI2.1 以前沒有PCI設備喚醒主機的功能，所以需要著一根線通過主板上的WOL 的接口連到南橋里面以實現WOL 的功能。新的主板合網卡一般支持 PCI2.2/2.3，擴展了PME#信號功能，不需要那個接口而通過PCI 總線就可以實現喚醒功能。

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