盘点常用的千兆网卡
2014-01-10 14:50:18 
阿炯
Intel千兆芯片
英特尔公司是世界最大的CPU制造商，同样也是电脑、网络和网络连接产品方面的顶尖制造商。在网络方面英特尔是以太网和快速以太网LOM连接技术方面的全球领袖。Intel的千兆网卡芯片主要有8254*系列，如常见的82541、82543、82543GC、82544EI、82545EM、82546EB、82547EI、82559等等，其常见产品有铜线系列的千兆网卡Pro/1000T、Pro/1000MT、1000XT，双网口的1000MTDual Port和四网口的1000MT Quad Port；光纤系列的Pro/1000F、Pro/1000XF、Pro/1000MF等。Intel的千兆网卡芯片具有兼容性好(Intel主板平台)，CPU占用量低，传输速度快，使用稳定的特点，是中高端服务器/工作站/个人电脑产品的较好选择。
●Intel 82543GC芯片
Intel 82543GC芯片是一款2001年就已推出的Intel第二代千兆网卡芯片，其是PCI接口千兆网卡的标示性产品之一。82543GC控制器能在一个MAC单芯片上集成支持10Mbps、100Mbps和1000Mbps的网络连接，这可使以太网、快速以太网和千兆位以太网技术在同一网络里无缝协同应用，同时对老式以太网向新一代千兆位以太网高速迁移提供了一条清晰的路径，其更适合于LOM板载使用。一些厂商在推出82543GC独立产品时常常将其与Vitesse VSC7123、Marvell 88E1020等PHY芯片混合使用。
82543GC芯片符合IEEE 802.3ab和802.3z规范，支持10M/100M甚至1000M的传输速度；支持网络唤醒和调制解调器唤醒功能；体积大幅缩小，82544EI千兆以太网控制器的尺寸仅相当于一枚硬币，比以前的控制器小一半以上；支持新型总线，以提供更快、更有效的网络连接；支持多系统。能够广泛支持众多操作系统，包括Windows、Linux、Netware、Solaris和SCO UnixWare等等；具有先进的自适应(auto-negotiation)和自感应(auto-sensing)功能。
主要特色：Intel 82543GC Gigabit控制器具备优秀的Gigabit性能表現；采用Intel第二代Gigabit方案消除了服务器瓶颈，64位PCI网卡容易整合在您现行的以太网络设备中；最远传输距离可达275米(光纤SX传输距离可达550米)， 可为校园建筑物和企业部门楼层的连线实现快速Gigabit的网络。低干扰网络，光纤网络免除电磁性嘈杂环境的干扰；从ATM(异步传输模式)或 FDDI(光纤分步式资料界面)扩充变更成广泛的Gigabit以太网络部署，实现高效能的网络。采用Intel 82543GC芯片的常见产品有Intel Pro/1000 T Server Adapter、康柏NC7131 10/100/1000-T千兆网卡(铜介质)/NC6136 1000-SX千兆网卡(光纤介质)等等。
●Intel 82544EI芯片
Intel第三代千兆芯片82544EI芯片是一款支持PCI-X的单芯片产品，其成本更低廉，但这种单芯片控制器亦符合IEEE 802.3ab和802.3z规范，能够在铜缆或光缆网络上实现速率高达10/100/1000Mbps的连接。
英特尔82544EI 千兆以太网控制器这种新型的单芯片控制器是一种有助于疏导网上数据流的半导体设备，可大大简化系统设计流程，从而有助于加快千兆以太网的部署。英特尔 82544EI千兆以太网控制器的尺寸同82543GC芯片相当，都比上几代控制器小一半以上(其中英特尔82544EI千兆以太网控制器尺寸为 27*27mm，同系列的英特尔82544GC千兆以太网控制器尺寸为21*21mm)，其主要功能亦相同。
此外，其功耗仅相当于前几代产品的50%，因而产生的热量少，可增强系统的可靠性。相比之下，其他公司的千兆以太网需要采用复杂的主板级设计，才能容纳多颗芯片以执行与英特尔的单芯片解决方案相同功能。所以这款芯片对那些采用主板LOM连接方式，将千兆以太网直接连入服务器、工作站或网络设备中的制造商来说，这款控制器不仅降低了设计难度，而且降低了制造成本。这款芯片也具有先进的自适应和自感应功能。同时由于这款芯片支持PCI-X总线，相对来说可以比PCI设备提供更快更有效的网络连接。采用Intel 82544EI芯片常见产品有Intel Pro/1000 XT服务器网卡等。
●Intel 82545EM芯片
Intel在2002年推出的第四代千兆网芯片包含82545EM及82540EM、82546EB三款单芯片产品，均支持PCI-X规范，CPU占有量更低，这三款新的单芯片千兆以太网产品的外形又比原先英特尔生产的千兆以太网系列产品小了近45%，它们的能耗也相应减少。
其中英特尔82546EB千兆以太网控制器是一种双端口单芯片系统，专门用于服务器；英特尔82545EM千兆以太网控制器是一种双端口单芯片系统，专门用于工作站；英特尔82540EM专为个人电脑设计，其中82545EM是其中最为廉价的一块，其让数百元拥有千兆网卡成为了可能。
采用Intel 82545EM芯片常见产品有技嘉服务器主板8EGXDRE/8IPXDR-E、Intel 82545EM PCI-X千兆网卡等。
●Intel 82547EI芯片
千兆以太网的数据传输率可达到125MB/s，但Intel主板平台以前采用的266MB/s的HUB Link总线达不到此要求，如果千兆以太网仍然走HUB Link总线，以千兆网125MB/s的传输率将占去HUB Link几乎一半的带宽。这将影响其它设备通过HUB Link传输数据，便会出现传输瓶颈问题。如何解决这个技术难题呢？Intel推出的CSA通信构架解决了这一问题，而Intel82547EI芯片就是其组件之一。
全称为Intel 82547EI CSA 10/100/1000 Mbit千兆以太网控制芯片，采用196-pin PBGA封装形式，其可以说是专为LOM板载而推出的产品。符合IEEE 802.3x通信协议标准，82547EI整合了Intel第五代的Gigabit MAC，还有全双工的PHY，它兼容标准的IEEE802.3以太网，支持1000BASE-T、100BASE-TX和10BASE-T应用。支持网络唤醒功能，并能自动适配工作在1000Mbps至10Mbps的范围内。
●小结：从Intel千兆网卡芯片的发展之路我们就可以看出未来网卡的发展方向之一，那就是LOM(板载)，无论是在服务器/工作站还是个人电脑领域，板载网卡都将最终取代独立网卡成为网卡市场的绝对主流，这种技术趋势无可阻挡。
Broadcom千兆芯片
Intel在网卡领域的中高端市场上拥有绝对的优势，而Broadcom(博通)就好比网卡领域的“AMD”，其产品同样拥有可比肩Intel的实力。无论在有线网络领域还是无线网络领域，Broadcom的影响力几乎无处不在。把越来越多的能力塞进一个芯片里是电脑技术发展的“摩尔定律”，通过复用设计，博通能为很多不同的市场设计很多复杂的芯片——“Broadcom的工程师拥有高深的system on chip(片上系统)的设计能力，这是Broadcom迅速成为技术领导者的关键因素。
Broadcom现在开发的每一个新产品都是一个片上系统。Broadcom为客户提供的所有解决方案也全部是完整的系统方案，包括从硬件到软件，从参考设计到生产测试建议。”通过Broadcom高层的这句话也就不难理解在Intel的压力下仍能生存下来的原因了。Broadcom千兆网卡芯片有BCM5700、BCM5701、BCM5702、BCM5703、BCM5703S、BCM5704、BCM5704C、BCM5704S、BCM5705、BCM5705M、BCM5706、BCM570X Family、BCM5721、BCM5751、BCM5751M、BCM5788、BCM5788M系列产品，其可以广泛应用在服务器/工作站、个人电脑、笔记本电脑等众多领域。
Broadcom千兆网卡芯片具有传输速度快，传输质量稳定的特点。
●BCM5721/5751系列芯片
BCM5721系列芯片是Broadcom推出的新一代NetXtreme千兆以太(GbE)网卡控制芯片，支持PCI Express总线，不再让PCI总线成为千兆网卡的瓶颈。BCM5721、BCM5751和BCM5751M分别面向服务器，台式机和移动系统。其中，Broadcom NetXtreme BCM5721 GbE支持PCI Express 1x、IPMI 1.5及Broadcom高级服务器程序(BASP)。
而面向台式机和工作站的BCM5751支持ASF 2.0，BCM5751亦具备PHY层和MAC层，符合IEEE802.3ab规范，支持10/100/1000Mbps自适应和自动线序交叉功能。另一款BCM5751M针对移动应用进行了功耗优化，支持可信赖计算组1.1b标准(Trusted Computing Group 1.1b)，对攻击提供企业级的认证和防护。
三种GbE芯片均基于10/100/1000BASE-T千兆以太网MAC规范，内置缓冲区和PHY。另外，三者都是采用0.13μm CMOS制造工艺，均采用196针15x15mm封装。采用BCM5721/5751系列芯片常见产品有微星MSI E7525 Master-S2、华硕NCLV-D等主板产品。
●BCM5788系列芯片
BCM5788系列芯片包含BCM5788和BCM5788M两款单芯片产品，属于Broadcom公司推出新型“NetLink”系列GbE以太网控制器。BCM5788是一款完全集成的10/100/1000BASE-T吉比特以太网媒体存取控制器(MAC)和物理层收发器(PHY)解决方案。它包括三速IEEE 802.3兼容的媒体存取控制器(MAC)，PCI 2.2总线接口，片内缓冲存储器和集成的PHY。
BCM5788采用超低功耗的低压0.13um工艺制造。BCM5788具有的集成PHY32位PCI吉比特以太网控制器，有先进的功率管理性能和超低功 耗(这两款单芯片器件相比前作有更低的功耗，采用Broadcom第5代技术，具有良好的可靠性和稳定性)。该IC除集成物理层和MAC功能外，还集成了存贮控制器以及时钟频率为33MHz的PCI总线接口等。输入输出电压为3.3V。可提供Windows 系列以及Linux 2.4等多种驱动软件，采用196端子HBGA封装。
BCM5788和BCM5788M产品通过降低耗电量和价格以适合消费者和小规模业务据点的个人电脑使用，所以其具备不错的性价比——NetLink系列 吉比特以太网GbE控制器BCM5788和BCM5788M更适合于中小型商业电脑和消费类电子所用的网络PC领域。目前的市场状况也是如此，凭借极低的功耗和不错的性能BCM5788被许多新款中高端主板所广泛采用，成为Intel板载千兆芯片有力的竟争者之一。
采用BCM5788系列芯片常见产品有承启ZNF3-250天擎版、微星KT6 Delta-FI2SR、富士康925XE7AA主板等等。
Realtek千兆芯片
宣称在中国10/100Mbps以太网卡市场占有70%份额的瑞昱半导体公司Realtek是台湾省重要的网络、 音频芯片研发制造厂商，台系厂商的出现打破了国外厂商中高端网络芯片研发制造的垄断地位，而且台系产品一惯以价格低廉、性价比不错而著称。Realtek 的千兆网卡芯片主要有RTL8169S-32/64、RTL8110S-32/64(LOM)、RTL8169SB、RTL8110SB(LOM)、 RTL8168(PCI Express)、RTL8111(LOM、PCI Express)系列产品。Realtek的千兆网卡虽然在性能上相对Intel的产品在服务器领域有一定差距，但在个人电脑领域由于应用的不同两者的差距并不明显，所以Realtek的千兆产品体完全能满足个人电脑千兆应用的需求。
●RTL8169S-32/64系列芯片
RTL8169S-32/64千兆网络芯片该芯片集成了Gigabit媒体访问控制器(Media Access Controller)与物理层收发器(Physical Layer Transceiver)。RTL8110S符合IEEE 802.3、802.3u、802.3ab与802.3z规格，支持每秒10/100/1000兆位(Mbps)的数据传输，支持基于IEEE 802.3ab 1000Base-T 5类非屏蔽双绞线，同时也提供这三种速率传输的自动协商功能，并有TBI(Ten Bit Interface)接口支持1000M/s的光纤网络传输。
这款芯片支持微软的NDIS5协议查核与大封包自动分段的Task Offload功能、IEEE 802.1p的分级传输功能以及IEEE 802.1Q的虚拟局域网络(VLAN)应用，支持自动线序交叉功能，支持PCI2.2网络唤醒功能，能有效降低CPU的使用率并大幅提升系统效能。其对应板载(LOM)产品为RTL8110S-32/64。
RTL8169S在传输性能肯定比不上Intel的产品，但根据其主要面向消费级市场的定位来看，其性能已完全能满足这个市场的需求，更重要的是它的价格(其比Intel同类芯片便宜近一半，让市场上出现百元左右的千兆网卡成为可能)，在AMD平台上其产品涵盖广泛。
采用RTL8169S-32/64系列芯片的常见产品有TP-LINK的TG-3269网卡、世纪飞扬N3269网卡、金浪KN-3269网卡、磐英6E9P主板、盈通雪狐YK8N主板、丽台K8n主板等等。
●RTL8168系列芯片
Realtek的基于PCI Express 1x的千兆以太网芯片是RTL8111/8168。这两款芯片均为100-Pin LQFP封装，前者面向LOM(LAN On Motherboard，集成主板)，后者用于独立网卡即PCI-E插卡市场。PCI Express使得千兆网卡摆脱了PCI总线133MB/s带宽的束缚，而Realtek等厂商的加入，也意味着消费者将很快真正获得低成本、高性能的千兆以太网功能。
VITESSE千兆芯片
Vitesse Semiconductor Corporation也是美国一家专为新一代的网络及光纤通信设备设计及提供各种创新的高性能集成电路及光纤模块的公司。商用系统、网络服务、城域网、核心及光纤传送等网络设备制造商需要确保其产品可以在低功率的环境下高速传送数据，Vitesse的产品就可以满足他们这方面的需要。Vitesse除了推出一系列通信产品之外，也为储存局域网及密封系统管理等应用方案开发各种集成电路。
●VSC8201芯片
这是一块伴随着NVIDIA的NF4芯片组推出的PHY芯片，它是专为LOM主板板载设计的10/100/1000Mbps自适应网络芯片，符合IEEE 802.3ab规范，支持自动线序交叉功能。
采用VSC8201芯片的产品目前不多，常见产品有磐正EP-9NDA3+等。
3COM千兆芯片
●3COM 3C940
3COM的Marvell 940-MV00千兆网卡芯片是Marvell所OEM，支持10/100/1000Mbps网络。其也具备VCT(Virtual Cable Tester，虚拟电缆测试器)功能，其能以图形介面的形式清楚的显示出100米內双绞线的连接状态，如果存在线路故障，还可告知故障的具体位置。
采用3COM 3C940的常见产品有华硕K8V Deluxe/WiFi-b、青云K8X800 Pro II主板等。
小结：随着越来越多的板载千兆网卡芯片产品的出现，让千兆网卡不仅在服务器领域已完全成为主流，在个人电脑市场，随着其产品技术不断进步，产品价格不断的降低，我们相信有一天，千兆网卡就会象百兆替代10兆一样，来到我们的身边。而这个日期，不会遥不可及。
在介绍完成成熟主流的千兆网卡，再来看看计算机是怎样把数据通过网线传出的
计算机里面存储的是一堆01组成的二进制代码，那么计算机是怎样把这些数字信号传输出去的呢？
计算机只有一根网线是和外界相连的，而和网线连接的地方叫做网卡，而网卡的作用就是把计算机的数字信号转换成光电信号发送出去。要想知道计算机是如何传输数据的首先要了解的是网卡的工作原理。
计算机生成的数据包只是存放在内存中的一串数字信息，没有办法直接发送给对方。因此需要将数字信息转换为电或者光信号，才能在网线或者光纤上传输。负责这个转换工作的设备叫网卡，但是网卡是无法单独工作的，要控制网卡还需要网卡驱动程序，类似于新买的电脑第一件事肯定是装系统，然后是装驱动，这里的驱动就包含了网卡，显卡，键盘，鼠标的驱动等。如果没有网卡驱动，网卡是工作不了的，也就是上不了网了，同样没有显卡驱动，电脑也就无法正常显示。不同厂商的网卡在结构上有所不同，因此网卡的驱动程序也是由各大网卡厂商开发的专门的应用程序。
网卡的内部结构如下图：
网卡并不是通电后就开始工作的，而是和其他硬件一样需要初始化，计算机启动操作系统后，网卡驱动程序会对硬件进行初始化，然后网卡才能进入工作状态。
网卡的内部存储着全世界唯一的地址叫做MAC地址，这是在生产网卡的时候写入的，这个地址不能被修改，因为它是写在ROM当中的，ROM是只读存储器，但是可以在Windows系统里面被模拟修改成其他MAC地址。网卡中的保存的MAC地址会由网卡驱动程序读取并分配给MAC模块，网卡驱动从IP模块获取数据包后，会将其复制到网卡内的缓冲区中，然后MAC模块会将数据包从缓冲区取出，并在开头加上报头和起始帧分界符，在末尾加上用于检测错误的帧校验系列如下图：
报头是一串像10101010…这样1和0交替出现的比特序列，长度为56比特，它的作用是确定包的读取时机。当这些1010的比特序列被转换成电信号后，会形成如下图这样的波形。接收方在收到信号时，遇到这样的波形就可以判断读取数据的时机。
用电信号来表达数字信息时，需要让0和1两种比特分别对应特定的电压和电流，例如下图这样的电信号就可以表达数字信息。
通过电信号来读取数据的过程就是将这种对应关系颠倒过来。也就是说，通过测量信号中的电压和电流变化，还原出0和1两种比特的值。
加上一系列报头等数据之后，就可以将数据包通过网线发送出去了，发送信号的操作分为2种，一种是使用集线器的半双工模式，另一种是使用交换机的全双工模式。
什么是半双工，什么是全双工？半双工就是同一时间只能一方发送一方接收。而全双工，收发双方可以同时发送数据。
然后MAC模块从报头开始将数字信息按每个比特转换成电信号，由PHY，或者叫MAU的信号收发模块发送出去。在这里将数字信息转换为电信的速率就是网络的传输速率，例如每秒将10Mbit的数字信息转换为电信号发送出去，则速率就是10Mbit/s。接下来，PHY(MAU)模块会将信号转换为可在网线上传输的格式，并通过网线发送出去。
以太网规格中对不同的网线类型和速率以及其对应的信号格式进行了规定，但MAC模块并不关心这些区别，而是将可转换为任意格式的通用信号发送给PHY(MAU)模块，然后PHY(MAU)模块再将其转换为可在网线上传输的格式。
网络唤醒(Wake-on-LAN)
Wake-on-LAN简称WOL或WoL，中文多译为“网络唤醒”、“远程唤醒”技术。WOL是一种技术，同时也是该技术的规范标准，它的功效在于让休眠状态或关机状态的电脑，透过局域网的另一台电脑对其发令，使其唤醒、恢复成运作状态，或从关机状态转成引导状态。该消息通常由在连接到同一局域网的设备上执行的程序发送到目标计算机。也可以使用子网定向广播或 WoL 网关服务从另一个网络发起消息。
WOL技术最初是在1997年4月由IBM公司的先进管理联盟(Advanced Manageability Alliance)所提出，然而当时仅约略透露，之后其他业者及产业也逐渐推行，例如由Intel公司所提出的Wired for Management，不过不久之后此方面技术的共通标准性需求便开始显现。 要想实现WOL，首先必须要有具备WOL功能的主板、网卡。现在的主板通常只需在BIOS中开启PCI/PCIe唤醒功能或网卡唤醒功能，主板内置的网卡可支持WOL。除了开启BIOS中的PCIe唤醒功能外，可能还要在操作系统中设置网卡的唤醒功能。 除了硬件部分外，WOL也需要软件程序的配合才能实现。
原理
一般而言，WOL技术的远程唤醒步骤如下：
1)、电脑处在关机(或休眠)状态时，机内的网卡及主板部分仍保有微弱的供电，此微弱供电能让网卡保有最低的运作能力，使网卡能聆听来自电脑外部的网络广播信息，并对信息内容进行侦测与解读，一旦发现网络广播的内容中有特定的“魔法数据包”(Magic Packet)，就会对该数据包的内容进行研判。
2)、魔法数据包是以广播方式发送的，广播的方式与范畴可以是整个局域网(LAN)，也可以是特定的子网(Subnet)，同时魔法数据包内会有某部(或一群)电脑的网络地址资料，网卡一旦解读研判出所指的地址是自身所处的电脑时，网卡就会通知机内的主板、电源供应器，开始进行引导(或唤醒)的程序。
魔法数据包
魔法数据包(Magic Packet)是一个广播性的帧(frame)，透过端口7或端口9进行发送，且可以用无连接(Connectionless protocol)的通信协议(如UDP、IPX)来传递，不过一般而言多是用UDP，原因是Novell公司的Netware网络操作系统的IPX协议已经愈来愈少被使用。在魔法数据包内，每次都会先有连续6个"FF"(十六进制，换算成二进制即：11111111)的资料，即：FF FF FF FF FF FF，在连续6个"FF"后则开始带出MAC地址信息，有时还会带出4字节或6字节的密码，一旦经由网卡侦测、解读、研判(广播)魔法数据包的内容，内容中的MAC地址、密码若与电脑自身的地址、密码吻合，就会启动唤醒、引导的程序。
英特尔公司是世界最大的CPU制造商，同样也是电脑、网络和网络连接产品方面的顶尖制造商。在网络方面英特尔是以太网和快速以太网LOM连接技术方面的全球领袖。Intel的千兆网卡芯片主要有8254*系列，如常见的82541、82543、82543GC、82544EI、82545EM、82546EB、82547EI、82559等等，其常见产品有铜线系列的千兆网卡Pro/1000T、Pro/1000MT、1000XT，双网口的1000MTDual Port和四网口的1000MT Quad Port；光纤系列的Pro/1000F、Pro/1000XF、Pro/1000MF等。Intel的千兆网卡芯片具有兼容性好(Intel主板平台)，CPU占用量低，传输速度快，使用稳定的特点，是中高端服务器/工作站/个人电脑产品的较好选择。
●Intel 82543GC芯片
Intel 82543GC芯片是一款2001年就已推出的Intel第二代千兆网卡芯片，其是PCI接口千兆网卡的标示性产品之一。82543GC控制器能在一个MAC单芯片上集成支持10Mbps、100Mbps和1000Mbps的网络连接，这可使以太网、快速以太网和千兆位以太网技术在同一网络里无缝协同应用，同时对老式以太网向新一代千兆位以太网高速迁移提供了一条清晰的路径，其更适合于LOM板载使用。一些厂商在推出82543GC独立产品时常常将其与Vitesse VSC7123、Marvell 88E1020等PHY芯片混合使用。
82543GC芯片符合IEEE 802.3ab和802.3z规范，支持10M/100M甚至1000M的传输速度；支持网络唤醒和调制解调器唤醒功能；体积大幅缩小，82544EI千兆以太网控制器的尺寸仅相当于一枚硬币，比以前的控制器小一半以上；支持新型总线，以提供更快、更有效的网络连接；支持多系统。能够广泛支持众多操作系统，包括Windows、Linux、Netware、Solaris和SCO UnixWare等等；具有先进的自适应(auto-negotiation)和自感应(auto-sensing)功能。
主要特色：Intel 82543GC Gigabit控制器具备优秀的Gigabit性能表現；采用Intel第二代Gigabit方案消除了服务器瓶颈，64位PCI网卡容易整合在您现行的以太网络设备中；最远传输距离可达275米(光纤SX传输距离可达550米)， 可为校园建筑物和企业部门楼层的连线实现快速Gigabit的网络。低干扰网络，光纤网络免除电磁性嘈杂环境的干扰；从ATM(异步传输模式)或 FDDI(光纤分步式资料界面)扩充变更成广泛的Gigabit以太网络部署，实现高效能的网络。采用Intel 82543GC芯片的常见产品有Intel Pro/1000 T Server Adapter、康柏NC7131 10/100/1000-T千兆网卡(铜介质)/NC6136 1000-SX千兆网卡(光纤介质)等等。
●Intel 82544EI芯片
Intel第三代千兆芯片82544EI芯片是一款支持PCI-X的单芯片产品，其成本更低廉，但这种单芯片控制器亦符合IEEE 802.3ab和802.3z规范，能够在铜缆或光缆网络上实现速率高达10/100/1000Mbps的连接。
英特尔82544EI 千兆以太网控制器这种新型的单芯片控制器是一种有助于疏导网上数据流的半导体设备，可大大简化系统设计流程，从而有助于加快千兆以太网的部署。英特尔 82544EI千兆以太网控制器的尺寸同82543GC芯片相当，都比上几代控制器小一半以上(其中英特尔82544EI千兆以太网控制器尺寸为 27*27mm，同系列的英特尔82544GC千兆以太网控制器尺寸为21*21mm)，其主要功能亦相同。
此外，其功耗仅相当于前几代产品的50%，因而产生的热量少，可增强系统的可靠性。相比之下，其他公司的千兆以太网需要采用复杂的主板级设计，才能容纳多颗芯片以执行与英特尔的单芯片解决方案相同功能。所以这款芯片对那些采用主板LOM连接方式，将千兆以太网直接连入服务器、工作站或网络设备中的制造商来说，这款控制器不仅降低了设计难度，而且降低了制造成本。这款芯片也具有先进的自适应和自感应功能。同时由于这款芯片支持PCI-X总线，相对来说可以比PCI设备提供更快更有效的网络连接。采用Intel 82544EI芯片常见产品有Intel Pro/1000 XT服务器网卡等。
●Intel 82545EM芯片
Intel在2002年推出的第四代千兆网芯片包含82545EM及82540EM、82546EB三款单芯片产品，均支持PCI-X规范，CPU占有量更低，这三款新的单芯片千兆以太网产品的外形又比原先英特尔生产的千兆以太网系列产品小了近45%，它们的能耗也相应减少。
其中英特尔82546EB千兆以太网控制器是一种双端口单芯片系统，专门用于服务器；英特尔82545EM千兆以太网控制器是一种双端口单芯片系统，专门用于工作站；英特尔82540EM专为个人电脑设计，其中82545EM是其中最为廉价的一块，其让数百元拥有千兆网卡成为了可能。
采用Intel 82545EM芯片常见产品有技嘉服务器主板8EGXDRE/8IPXDR-E、Intel 82545EM PCI-X千兆网卡等。
●Intel 82547EI芯片
千兆以太网的数据传输率可达到125MB/s，但Intel主板平台以前采用的266MB/s的HUB Link总线达不到此要求，如果千兆以太网仍然走HUB Link总线，以千兆网125MB/s的传输率将占去HUB Link几乎一半的带宽。这将影响其它设备通过HUB Link传输数据，便会出现传输瓶颈问题。如何解决这个技术难题呢？Intel推出的CSA通信构架解决了这一问题，而Intel82547EI芯片就是其组件之一。
全称为Intel 82547EI CSA 10/100/1000 Mbit千兆以太网控制芯片，采用196-pin PBGA封装形式，其可以说是专为LOM板载而推出的产品。符合IEEE 802.3x通信协议标准，82547EI整合了Intel第五代的Gigabit MAC，还有全双工的PHY，它兼容标准的IEEE802.3以太网，支持1000BASE-T、100BASE-TX和10BASE-T应用。支持网络唤醒功能，并能自动适配工作在1000Mbps至10Mbps的范围内。
●小结：从Intel千兆网卡芯片的发展之路我们就可以看出未来网卡的发展方向之一，那就是LOM(板载)，无论是在服务器/工作站还是个人电脑领域，板载网卡都将最终取代独立网卡成为网卡市场的绝对主流，这种技术趋势无可阻挡。
Broadcom千兆芯片
Intel在网卡领域的中高端市场上拥有绝对的优势，而Broadcom(博通)就好比网卡领域的“AMD”，其产品同样拥有可比肩Intel的实力。无论在有线网络领域还是无线网络领域，Broadcom的影响力几乎无处不在。把越来越多的能力塞进一个芯片里是电脑技术发展的“摩尔定律”，通过复用设计，博通能为很多不同的市场设计很多复杂的芯片——“Broadcom的工程师拥有高深的system on chip(片上系统)的设计能力，这是Broadcom迅速成为技术领导者的关键因素。
Broadcom现在开发的每一个新产品都是一个片上系统。Broadcom为客户提供的所有解决方案也全部是完整的系统方案，包括从硬件到软件，从参考设计到生产测试建议。”通过Broadcom高层的这句话也就不难理解在Intel的压力下仍能生存下来的原因了。Broadcom千兆网卡芯片有BCM5700、BCM5701、BCM5702、BCM5703、BCM5703S、BCM5704、BCM5704C、BCM5704S、BCM5705、BCM5705M、BCM5706、BCM570X Family、BCM5721、BCM5751、BCM5751M、BCM5788、BCM5788M系列产品，其可以广泛应用在服务器/工作站、个人电脑、笔记本电脑等众多领域。
Broadcom千兆网卡芯片具有传输速度快，传输质量稳定的特点。
●BCM5721/5751系列芯片
BCM5721系列芯片是Broadcom推出的新一代NetXtreme千兆以太(GbE)网卡控制芯片，支持PCI Express总线，不再让PCI总线成为千兆网卡的瓶颈。BCM5721、BCM5751和BCM5751M分别面向服务器，台式机和移动系统。其中，Broadcom NetXtreme BCM5721 GbE支持PCI Express 1x、IPMI 1.5及Broadcom高级服务器程序(BASP)。
而面向台式机和工作站的BCM5751支持ASF 2.0，BCM5751亦具备PHY层和MAC层，符合IEEE802.3ab规范，支持10/100/1000Mbps自适应和自动线序交叉功能。另一款BCM5751M针对移动应用进行了功耗优化，支持可信赖计算组1.1b标准(Trusted Computing Group 1.1b)，对攻击提供企业级的认证和防护。
三种GbE芯片均基于10/100/1000BASE-T千兆以太网MAC规范，内置缓冲区和PHY。另外，三者都是采用0.13μm CMOS制造工艺，均采用196针15x15mm封装。采用BCM5721/5751系列芯片常见产品有微星MSI E7525 Master-S2、华硕NCLV-D等主板产品。
●BCM5788系列芯片
BCM5788系列芯片包含BCM5788和BCM5788M两款单芯片产品，属于Broadcom公司推出新型“NetLink”系列GbE以太网控制器。BCM5788是一款完全集成的10/100/1000BASE-T吉比特以太网媒体存取控制器(MAC)和物理层收发器(PHY)解决方案。它包括三速IEEE 802.3兼容的媒体存取控制器(MAC)，PCI 2.2总线接口，片内缓冲存储器和集成的PHY。
BCM5788采用超低功耗的低压0.13um工艺制造。BCM5788具有的集成PHY32位PCI吉比特以太网控制器，有先进的功率管理性能和超低功 耗(这两款单芯片器件相比前作有更低的功耗，采用Broadcom第5代技术，具有良好的可靠性和稳定性)。该IC除集成物理层和MAC功能外，还集成了存贮控制器以及时钟频率为33MHz的PCI总线接口等。输入输出电压为3.3V。可提供Windows 系列以及Linux 2.4等多种驱动软件，采用196端子HBGA封装。
BCM5788和BCM5788M产品通过降低耗电量和价格以适合消费者和小规模业务据点的个人电脑使用，所以其具备不错的性价比——NetLink系列 吉比特以太网GbE控制器BCM5788和BCM5788M更适合于中小型商业电脑和消费类电子所用的网络PC领域。目前的市场状况也是如此，凭借极低的功耗和不错的性能BCM5788被许多新款中高端主板所广泛采用，成为Intel板载千兆芯片有力的竟争者之一。
采用BCM5788系列芯片常见产品有承启ZNF3-250天擎版、微星KT6 Delta-FI2SR、富士康925XE7AA主板等等。
Realtek千兆芯片
宣称在中国10/100Mbps以太网卡市场占有70%份额的瑞昱半导体公司Realtek是台湾省重要的网络、 音频芯片研发制造厂商，台系厂商的出现打破了国外厂商中高端网络芯片研发制造的垄断地位，而且台系产品一惯以价格低廉、性价比不错而著称。Realtek 的千兆网卡芯片主要有RTL8169S-32/64、RTL8110S-32/64(LOM)、RTL8169SB、RTL8110SB(LOM)、 RTL8168(PCI Express)、RTL8111(LOM、PCI Express)系列产品。Realtek的千兆网卡虽然在性能上相对Intel的产品在服务器领域有一定差距，但在个人电脑领域由于应用的不同两者的差距并不明显，所以Realtek的千兆产品体完全能满足个人电脑千兆应用的需求。
●RTL8169S-32/64系列芯片
RTL8169S-32/64千兆网络芯片该芯片集成了Gigabit媒体访问控制器(Media Access Controller)与物理层收发器(Physical Layer Transceiver)。RTL8110S符合IEEE 802.3、802.3u、802.3ab与802.3z规格，支持每秒10/100/1000兆位(Mbps)的数据传输，支持基于IEEE 802.3ab 1000Base-T 5类非屏蔽双绞线，同时也提供这三种速率传输的自动协商功能，并有TBI(Ten Bit Interface)接口支持1000M/s的光纤网络传输。
这款芯片支持微软的NDIS5协议查核与大封包自动分段的Task Offload功能、IEEE 802.1p的分级传输功能以及IEEE 802.1Q的虚拟局域网络(VLAN)应用，支持自动线序交叉功能，支持PCI2.2网络唤醒功能，能有效降低CPU的使用率并大幅提升系统效能。其对应板载(LOM)产品为RTL8110S-32/64。
RTL8169S在传输性能肯定比不上Intel的产品，但根据其主要面向消费级市场的定位来看，其性能已完全能满足这个市场的需求，更重要的是它的价格(其比Intel同类芯片便宜近一半，让市场上出现百元左右的千兆网卡成为可能)，在AMD平台上其产品涵盖广泛。
采用RTL8169S-32/64系列芯片的常见产品有TP-LINK的TG-3269网卡、世纪飞扬N3269网卡、金浪KN-3269网卡、磐英6E9P主板、盈通雪狐YK8N主板、丽台K8n主板等等。
●RTL8168系列芯片
Realtek的基于PCI Express 1x的千兆以太网芯片是RTL8111/8168。这两款芯片均为100-Pin LQFP封装，前者面向LOM(LAN On Motherboard，集成主板)，后者用于独立网卡即PCI-E插卡市场。PCI Express使得千兆网卡摆脱了PCI总线133MB/s带宽的束缚，而Realtek等厂商的加入，也意味着消费者将很快真正获得低成本、高性能的千兆以太网功能。
VITESSE千兆芯片
Vitesse Semiconductor Corporation也是美国一家专为新一代的网络及光纤通信设备设计及提供各种创新的高性能集成电路及光纤模块的公司。商用系统、网络服务、城域网、核心及光纤传送等网络设备制造商需要确保其产品可以在低功率的环境下高速传送数据，Vitesse的产品就可以满足他们这方面的需要。Vitesse除了推出一系列通信产品之外，也为储存局域网及密封系统管理等应用方案开发各种集成电路。
●VSC8201芯片
这是一块伴随着NVIDIA的NF4芯片组推出的PHY芯片，它是专为LOM主板板载设计的10/100/1000Mbps自适应网络芯片，符合IEEE 802.3ab规范，支持自动线序交叉功能。
采用VSC8201芯片的产品目前不多，常见产品有磐正EP-9NDA3+等。
3COM千兆芯片
●3COM 3C940
3COM的Marvell 940-MV00千兆网卡芯片是Marvell所OEM，支持10/100/1000Mbps网络。其也具备VCT(Virtual Cable Tester，虚拟电缆测试器)功能，其能以图形介面的形式清楚的显示出100米內双绞线的连接状态，如果存在线路故障，还可告知故障的具体位置。
采用3COM 3C940的常见产品有华硕K8V Deluxe/WiFi-b、青云K8X800 Pro II主板等。
小结：随着越来越多的板载千兆网卡芯片产品的出现，让千兆网卡不仅在服务器领域已完全成为主流，在个人电脑市场，随着其产品技术不断进步，产品价格不断的降低，我们相信有一天，千兆网卡就会象百兆替代10兆一样，来到我们的身边。而这个日期，不会遥不可及。
在介绍完成成熟主流的千兆网卡，再来看看计算机是怎样把数据通过网线传出的
计算机里面存储的是一堆01组成的二进制代码，那么计算机是怎样把这些数字信号传输出去的呢？
计算机只有一根网线是和外界相连的，而和网线连接的地方叫做网卡，而网卡的作用就是把计算机的数字信号转换成光电信号发送出去。要想知道计算机是如何传输数据的首先要了解的是网卡的工作原理。
计算机生成的数据包只是存放在内存中的一串数字信息，没有办法直接发送给对方。因此需要将数字信息转换为电或者光信号，才能在网线或者光纤上传输。负责这个转换工作的设备叫网卡，但是网卡是无法单独工作的，要控制网卡还需要网卡驱动程序，类似于新买的电脑第一件事肯定是装系统，然后是装驱动，这里的驱动就包含了网卡，显卡，键盘，鼠标的驱动等。如果没有网卡驱动，网卡是工作不了的，也就是上不了网了，同样没有显卡驱动，电脑也就无法正常显示。不同厂商的网卡在结构上有所不同，因此网卡的驱动程序也是由各大网卡厂商开发的专门的应用程序。
网卡的内部结构如下图：
网卡并不是通电后就开始工作的，而是和其他硬件一样需要初始化，计算机启动操作系统后，网卡驱动程序会对硬件进行初始化，然后网卡才能进入工作状态。
网卡的内部存储着全世界唯一的地址叫做MAC地址，这是在生产网卡的时候写入的，这个地址不能被修改，因为它是写在ROM当中的，ROM是只读存储器，但是可以在Windows系统里面被模拟修改成其他MAC地址。网卡中的保存的MAC地址会由网卡驱动程序读取并分配给MAC模块，网卡驱动从IP模块获取数据包后，会将其复制到网卡内的缓冲区中，然后MAC模块会将数据包从缓冲区取出，并在开头加上报头和起始帧分界符，在末尾加上用于检测错误的帧校验系列如下图：
报头是一串像10101010…这样1和0交替出现的比特序列，长度为56比特，它的作用是确定包的读取时机。当这些1010的比特序列被转换成电信号后，会形成如下图这样的波形。接收方在收到信号时，遇到这样的波形就可以判断读取数据的时机。
用电信号来表达数字信息时，需要让0和1两种比特分别对应特定的电压和电流，例如下图这样的电信号就可以表达数字信息。
通过电信号来读取数据的过程就是将这种对应关系颠倒过来。也就是说，通过测量信号中的电压和电流变化，还原出0和1两种比特的值。
加上一系列报头等数据之后，就可以将数据包通过网线发送出去了，发送信号的操作分为2种，一种是使用集线器的半双工模式，另一种是使用交换机的全双工模式。
什么是半双工，什么是全双工？半双工就是同一时间只能一方发送一方接收。而全双工，收发双方可以同时发送数据。
然后MAC模块从报头开始将数字信息按每个比特转换成电信号，由PHY，或者叫MAU的信号收发模块发送出去。在这里将数字信息转换为电信的速率就是网络的传输速率，例如每秒将10Mbit的数字信息转换为电信号发送出去，则速率就是10Mbit/s。接下来，PHY(MAU)模块会将信号转换为可在网线上传输的格式，并通过网线发送出去。
以太网规格中对不同的网线类型和速率以及其对应的信号格式进行了规定，但MAC模块并不关心这些区别，而是将可转换为任意格式的通用信号发送给PHY(MAU)模块，然后PHY(MAU)模块再将其转换为可在网线上传输的格式。
网络唤醒(Wake-on-LAN)
Wake-on-LAN简称WOL或WoL，中文多译为“网络唤醒”、“远程唤醒”技术。WOL是一种技术，同时也是该技术的规范标准，它的功效在于让休眠状态或关机状态的电脑，透过局域网的另一台电脑对其发令，使其唤醒、恢复成运作状态，或从关机状态转成引导状态。该消息通常由在连接到同一局域网的设备上执行的程序发送到目标计算机。也可以使用子网定向广播或 WoL 网关服务从另一个网络发起消息。
WOL技术最初是在1997年4月由IBM公司的先进管理联盟(Advanced Manageability Alliance)所提出，然而当时仅约略透露，之后其他业者及产业也逐渐推行，例如由Intel公司所提出的Wired for Management，不过不久之后此方面技术的共通标准性需求便开始显现。 要想实现WOL，首先必须要有具备WOL功能的主板、网卡。现在的主板通常只需在BIOS中开启PCI/PCIe唤醒功能或网卡唤醒功能，主板内置的网卡可支持WOL。除了开启BIOS中的PCIe唤醒功能外，可能还要在操作系统中设置网卡的唤醒功能。 除了硬件部分外，WOL也需要软件程序的配合才能实现。
原理
一般而言，WOL技术的远程唤醒步骤如下：
1)、电脑处在关机(或休眠)状态时，机内的网卡及主板部分仍保有微弱的供电，此微弱供电能让网卡保有最低的运作能力，使网卡能聆听来自电脑外部的网络广播信息，并对信息内容进行侦测与解读，一旦发现网络广播的内容中有特定的“魔法数据包”(Magic Packet)，就会对该数据包的内容进行研判。
2)、魔法数据包是以广播方式发送的，广播的方式与范畴可以是整个局域网(LAN)，也可以是特定的子网(Subnet)，同时魔法数据包内会有某部(或一群)电脑的网络地址资料，网卡一旦解读研判出所指的地址是自身所处的电脑时，网卡就会通知机内的主板、电源供应器，开始进行引导(或唤醒)的程序。
魔法数据包
魔法数据包(Magic Packet)是一个广播性的帧(frame)，透过端口7或端口9进行发送，且可以用无连接(Connectionless protocol)的通信协议(如UDP、IPX)来传递，不过一般而言多是用UDP，原因是Novell公司的Netware网络操作系统的IPX协议已经愈来愈少被使用。在魔法数据包内，每次都会先有连续6个"FF"(十六进制，换算成二进制即：11111111)的资料，即：FF FF FF FF FF FF，在连续6个"FF"后则开始带出MAC地址信息，有时还会带出4字节或6字节的密码，一旦经由网卡侦测、解读、研判(广播)魔法数据包的内容，内容中的MAC地址、密码若与电脑自身的地址、密码吻合，就会启动唤醒、引导的程序。
该文章最后由 阿炯 于 2022-07-26 16:55:19 更新，目前是第 2 版。