本文将介绍各项应用需求" title="应用需求">应用需求与网络效能的关系，探讨各项设计考虑因素，以及几个能满足需求的设计案例。
　　
　　应用需求
　　
　　根据OSI标准，Ethernet是一个实体层界面。在传输与网络层中使用的各种通讯协议标准之间，TCP/IP通信协议套件是最常使用的标准，也因此成为在网络上传输数据的现存业界标准，尤其是在嵌入式系统方面。
　　为简化之故，我们在本文以后的章节中，使用TCP负载流量作为评估性能的主要标准。表1列出几个范例应用与其TCP/IP负载流量的要求。
　　 

 
　　
　　赛灵思嵌入式网络解决方案
　　
　　赛灵思嵌入式解决方案提供让您开发各种嵌入式网络系统的所有必要组件。赛灵思嵌入式解决方案的其中一项关键优势，就是处理器、IP核心、以及软件组件的高弹性与扩充能力。您有充裕的弹性启动或关闭处理器、IP核心、以及软件平台中较高阶的功能，并微调许多独立参数，直到能在软件层满足各项应用需求为止。
　　此外，攸关效能高低的软件功能，可运用效能测试工具来找出，并运用适合的硬件加速器来分担处理作业负载。
　　以下介绍3个范例是运用Xilinx Platform Studio(XPS)，来设计Ethernet子系统，以符合典型的应用效能需求。每种设计含有不同的系统架构，包括处理器组态、以太网络媒体存取控制组件(MAC) IP组态、以及内存界面。
　　范例中还介绍这些硬件子系统可使搭配的各种TCP/IP软件堆栈。由于硬件建置区块与软件层都入建客制化能力，您可根据应用要求，逐步扩充或调降这些范例系统的效能。
　　
　　Ethernet“Lite”子系统
　　
　　图1显示的“Lite”网络子系统，足以支持远程监控或各种控制应用的简单网络界面。在这类应用中，TCP/IP效能需求相当低(少于1 Mbps)，因此您可以使用小型的TCP/IP堆栈LwIP(轻量级网络通讯协议堆栈" title="协议堆栈">协议堆栈)，而不需使用实时操作系统(RTOS)。

　　 
　　您可以运用Ethernet“Lite”IP中的简单轮询模式来进行建置此系统，而不被中断。您也可以结合完整的软件，包括一个简单的应用层，然后全部整合至Xilinx FPGA中的local memory。在这种基本网络子系统中，您可加入其它必要的I/O界面，像是RS-232 UART与GPIO(如图1所示)。
　　
　　典型的快速Ethernet (10/100)子系统
　　
　　您可经由变更上述的最小规格系统，以达到更高的TCP/IP处理流量(10～50 Mbps)，以及转移至更常见的10/100 Ethernet解决方案，如图2所示。关键的变更包括：
　　把直接内存存取(DMA)引擎加入至Ethernet MAC，成为由中断驱动(interrupt-driven)的组件。
　　把外部内存加入到系统，将高速缓存加入处理器中。
　　使用更精密的TCP/IP堆栈，像是Linux操作系统中的?Clinux。
　　您可运用XPS中的Base System Builder精灵，轻易开发出MicroBlaze的设计。
　　
　　高效能Gigabit Ethernet子系统
　　
　　针对需要支持100 Mbps以上TCP/IP流量的应用，您可以有效运用已预先内建于几款特定的Xilinx FPGA系列组件中的三模以太网络媒体存取控制组件硬式IP(如图3所示)。针对高阶应用所需的500 Mbps以上的流量，您必须运用像是分散/收集DMA(SGDMA)等许多先进的DMA技术，搭配像是数据重新配置引擎(DRE)与检查码处理分流(CSO)等FPGA硬件加速器。
　　 

　　有几款建置于Xilinx FPGA的高效能PowerPC? 405处理器，内建16-Kb指令，并以450MHz运作频率进行数据撷取，可支持各种软件平台，包括Linux、VxWorks、Integrity、以及QNX，让您能运用各种高效能网络界面来开发各类系统。
　　图4比较先前讨论的3种网络子系统TCP/IP负载流量。Y轴的流量数据是对数值，以方便比较差距极大的效能值。
　　
　　影响TCP效能的因素
　　
　　许多因素会影响TCP效能，包括硬件与软件方面。在一个系统中，这些相关因素会影响TCP的流量：
　　
　　1. 处理器
　　频率频率：TCP/IP通信协议堆栈通常会先将使用者缓冲区的负载流量复制到由堆栈控制的缓冲区，然后再复制到以太网络媒体存取控制组件的FIFO组件。当在软件中进行作业时，部份的内存复制作业会用到处理器周期。处理器亦涉及到运算TCP的检查码，包括从内存中读取整个封包" title="封包">封包的数据。较快的处理器搭配较快的内存，能在更短的时间内执行两项作业，并跟上数据传输的速度。