Realtek RTL8139

Realtek RTL8139 — семейство популярных интегрированных контроллеров сетевого интерфейса Fast Ethernet, разрабатывавшееся компанией Realtek в 1997-2005 годах^[1][2]. Контроллеры реализуют в одной микросхеме уровни MAC, PHY и трансивера, имеют интерфейс PCI^[3] и поддерживают работу на скоростях 10 или 100 Мбит/с по неэкранированной витой паре^[2].

Сетевая карта с чипом Realtek RTL8139D. Сверху вниз: разъём RJ45 на полнопрофильной планке для подключения витой пары, развязывающий трансформатор, контроллер RTL8139D в 100-выводном корпусе QFP, разъем для подключения микросхемы ППЗУ BootROM. Слева - 32-битный разъём шины PCI, универсальный для 5 и 3.3 Вольтовых систем.

В состав семейства входило шесть моделей контроллеров: RTL8139, RTL8139A, RTL8139B, RTL8139C, RTL8139C+, RTL8139D. Они применялись для создания сетевых карт с интерфейсом PCI для ПК, сетевых модулей с интерфейсом mini-PCI и интегрированных сетевых карт ноутбуков и материнских плат.

Благодаря доступности и невысокой цене как самих контроллеров семейства RTL8139^[4], так и карт на его основе (6-13 долларов на 2002 год^[5]), а также простого программно-аппаратного интерфейса^[6] карты на базе RTL8139 были широко распространены, и в множестве операционных систем была поддержана работа с этим контроллером. Ряд систем виртуализации эмулируют именно этот контроллер^[7][8][9].

По оценкам самой компании, в начале 2000-х годов Realtek занимал около 65% рынка контроллеров Ethernet^[10].

Модели контроллера: 8139/8139A/8139B/8139C/8139D

Вариант	Год	Напряжение [Вольт]	Корпус	Особенности	Примечания
RTL8139	1997	5			Первая версия одночипового контроллера
RTL8139A[11]	1998	5	128 pins PQFP	Добавлена поддержка Wake-on-LAN	Расширен набор внутренних регистров контроллера
RTL8139B[12]	1999	5 или 3.3 (BL)	128 pin QFP (B) или LQFP (BL)	Единый источник тактовой частоты	Вместо OSC генератора начал применяться кварцевый
RTL8139C[13]	2000	3.3	128 pin QFP (C) или LQFP (CL)	Wake-on-LAN по шине PCI	Расширения ACPI для шины PCI версии 2.2; исправлено терминирование выводов[14]
RTL8139C+[15]	2001	3.3	128 pin QFP (C+) или LQFP (CL+)	Реализованы требования NDIS5+	Добавлен режим C+ с дескипторным управлением буферов, offload расчёта контрольных сумм TCP, UDP, IP,
RTL8139D[16]	2002	2.5 или 3.3	100 pin QFP (D) или LQFP (DL)	Wake-on-LAN по шине PCI	Техпроцесс 0.25 мкм CMOS, поддержка BootROM сетевой загрузки до 128 КБ

Технические характеристики 8139D

• Корпус пластмассовый, типа PQFP (100 выводов, с шагом 0,65 мм) или LQFP (100 выводов, шаг выводов 0,50 мм)
• Скорость сетевого интерфейса 10 или 100 Мбит/с, с поддержкой автосогласования
• Системный интерфейс PCI 32 бита
  • Соответствует версии PCI 2.2
  • Частота шины PCI 16,75…40 МГц
  • Поддержка стандарта ACPI и управления питанием
  • Способность функционировать как ведущее устройство (PCI Bus Master)
• Соответствует стандартам PC99 и PC2001
• Наличие функции Wake-on-LAN
• Размер раздельных буферов приёма и передачи 2 Кбайт
• Данные конфигурации сохраняются во внешнем ППЗУ типа 93C46 (объёмом 1 Кбит, с организацией 64x16)
• Наличие выводов для управления светодиодными индикаторами сетевой активности
• Поддержка загрузки по сети (Boot ROM, объём до 128 Кбайт)
• Возможность работы в полудуплексном и полнодуплексном режимах, с поддержкой управления потоком в полнодуплексном режиме (IEEE 802.3x)
• Наличие режима пониженного энергопотребления
• Тактовая частота внешнего генератора — 25 МГц
• Напряжение источника питания 3,3 В (для некоторых моделей)); линий ввода-вывода — 5 В; потребляемый ток до 330 мА
• Рабочий диапазон температур 0..70°С
• Изготовлена по технологии КМОП 0,25 мкм

Драйверы

Из-за неполноты документации и наличия лишь проприетарных (бинарных) драйверов, начальная реализация поддержки RTL8139 для операционных систем с открытым исходным кодом требовала значительных усилий. В частности, один из вариантов драйвера для Linux разрабатывался около 4 лет при участии 18 разработчиков^[17]. Первый драйвер разрабатывался в 1997—1999 годах Donald Becker^[18]. Многие драйверы поддерживали работу с упрощенной более ранней и менее производительной моделью контроллера — RTL8129^[19][20].

Для передачи данных в сеть используется 4 дескриптора TSAD, размещенных по фиксированным смещениям, 4 статусных регистра TSD и 2 КБ FIFO буфер данных. Принимаемые из сети пакеты сначала помещаются в приемный FIFO-буфер, затем пересылаются в кольцевой буфер, непрерывный в физической памяти компьютера. Регистры CAPR и CBP используются для отслеживания позиций в этом буфере, статус принятого пакета и его длина (packet header) записывается перед данными пакета после его получения^[21][22].

Награды

• 1997 - Innovative Product Award, от Hsinchu Science Park Administration^[23].
• 1997 - “Best Component” and “Best of Show” от BYTE Magazine на Computex Taipei ’97^[24][23].
• 2001 - RTL8139D - "Component Design Award 2001" от EDN Asia^[25]

См. также

• NE2000 — популярные Ethernet-контроллеры, клонами которых являлось предыдущие чипы Realtek: RTL8019 и RTL8029 (10 Мбит Ethernet)
• RTL8169 — Гигабитный контроллер.