Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с Universal Plug and Play .
Спецификации устаревших расширений, разработанные Intel и Microsoft, см. В разделе Legacy Plug and Play . Для игры или системы Plug and Play см. Игра для портативного телевизора . Информацию об ускорителе запуска см. В Техническом центре Plug and Play .

В вычислениях устройство plug and play ( PnP ) или компьютерная шина - это устройство со спецификацией, которая облегчает обнаружение аппаратного компонента в системе без необходимости конфигурации физического устройства или вмешательства пользователя в разрешение конфликтов ресурсов. [1] [2] Термин «включай и работай» с тех пор был расширен до самых разных приложений, к которым применимо то же отсутствие пользовательской настройки. [3] [4]

Устройства расширения управляются и обмениваются данными с хост-системой через определенную память или адреса пространственных портов ввода-вывода, каналы прямого доступа к памяти , линии запроса прерывания и другие механизмы, которые должны быть однозначно связаны с конкретным устройством для работы. Некоторые компьютеры предоставляют уникальные комбинации этих ресурсов для каждого слота материнской платы или объединительной платы.. Другие конструкции обеспечивали все ресурсы для всех слотов, и каждое периферийное устройство имело собственное декодирование адресов для регистров или блоков памяти, необходимых для связи с хост-системой. Поскольку фиксированные назначения затрудняли расширение системы, устройства использовали несколько ручных методов для назначения адресов и других ресурсов, таких как жесткие перемычки, контакты, которые можно было соединить с помощью проводов или съемных ремней, или переключатели, которые можно было установить для определенных адресов. [5] Поскольку микропроцессоры сделали компьютеры массового потребителя доступными, конфигурация программного обеспечения устройств ввода / вывода была выгодна, поскольку позволяла установку неспециалистам. Ранние системы для настройки программного обеспечения устройств включали стандарт MSX, NuBus, Amiga Autoconfig и IBM Microchannel. Изначально всеКарты расширения для IBM PC требовали физического выбора конфигурации ввода-вывода на плате с помощью перемычек или DIP-переключателей , но все чаще устройства шины ISA были приспособлены для конфигурации программного обеспечения. [6] К 1995 году в Microsoft Windows был включен комплексный метод перечисления оборудования во время загрузки и распределения ресурсов, который назывался стандартом «Plug and Play». [7]

Устройства Plug and Play могут иметь ресурсы, выделяемые только во время загрузки, или могут быть системами с горячей заменой , такими как USB и IEEE 1394 (FireWire). [8]

История конфигурации устройства [ править ]

Карта последовательного интерфейса стороннего производителя для Apple II , требующая резки и пайки для перенастройки. Пользователь отрезал провода между тонко соединенными ⧓ треугольниками в X1 и X3 и припаял неподключенные контактные площадки ◀ ▶ в X2 и X4, расположенных в центре карты. После этого откатить модификацию было сложнее.
DIP-переключатели
Слева: блоки перемычек разных размеров.
Справа: DIP-переключатель с 8 переключателями.

Некоторые ранние периферийные устройства микрокомпьютеров требовали, чтобы конечный пользователь физически разрезал одни провода и спаял другие вместе, чтобы внести изменения в конфигурацию; [9] такие изменения должны были быть в основном постоянными в течение всего срока службы оборудования.

Поскольку компьютеры стали более доступными для широкой публики, возникла потребность в более частых изменениях, которые должны вноситься пользователями компьютеров, не умеющими пользоваться паяльниками. Вместо того, чтобы разрезать и паять соединения, конфигурация выполнялась перемычками или DIP-переключателями . Позже этот процесс настройки был автоматизирован: Plug and Play. [6]

MSX [ править ]

Система MSX , выпущенная в 1983 г. [10], была разработана с учетом принципа «включай и работай» с нуля, и достигла этого с помощью системы слотов и подслотов, каждый из которых имел собственное виртуальное адресное пространство , что устраняло конфликты адресов устройств в своих очень источник. Никаких перемычек или какой-либо ручной настройки не требовалось, а независимое адресное пространство для каждого слота позволяло использовать очень дешевые и обычные микросхемы наряду с дешевой клеевой логикой . Что касается программного обеспечения, драйверы и расширения поставлялись в собственном ПЗУ карты, поэтому не требовалось дисков или какого-либо вмешательства пользователя для настройки программного обеспечения. Расширения ROM абстрагировали любые аппаратные различия и предлагали стандартные API, как указаноКорпорация ASCII .

NuBus [ править ]

Плата расширения NuBus без перемычек или DIP-переключателей

В 1984 году архитектура NuBus была разработана Массачусетским технологическим институтом (MIT) [11] в качестве независимого от платформы периферийного интерфейса, который полностью автоматизировал настройку устройства. Спецификация была достаточно интеллектуальной, чтобы работать с компьютерными платформами как с прямым, так и с прямым порядком байтов , которые ранее были несовместимы. Однако этот независимый подход увеличивал сложность взаимодействия и требовал микросхем поддержки на каждом устройстве, что в 1980-х годах было дорого делать, и, за исключением использования в машинах Apple Macintosh и NeXT , эта технология не получила широкого распространения.

Amiga Autoconfig и шина Zorro [ править ]

В 1984 году Commodore разработала протокол Autoconfig и шину расширения Zorro для своей линейки расширяемых компьютеров Amiga . Первое публичное появление было на компьютерной выставке CES в Лас-Вегасе в 1985 году с так называемым прототипом «Лотарингии». Как и NuBus, устройства Zorro не имели абсолютно никаких перемычек или DIP-переключателей. Информация о конфигурации хранилась на устройстве, доступном только для чтения, на каждом периферийном устройстве, и во время загрузки хост-система выделяла запрошенные ресурсы установленной карте. Архитектура Zorro не распространилась на общие вычисления за пределами линейки продуктов Amiga, но в конечном итоге была модернизирована до zorro II и Zorro III для более поздних версий компьютеров Amiga.

Микроканальная архитектура [ править ]

Плата расширения MCA без перемычек или DIP-переключателей

В 1987 году IBM выпустила обновление для IBM PC, известное как линейка компьютеров Personal System / 2, использующая архитектуру Micro Channel . [12] PS / 2 был способен к полностью автоматической самонастройке. Каждая часть оборудования расширения была выпущена с дискетой, содержащей специальный файл, используемый для автоматической настройки оборудования для работы с компьютером. Пользователь установил устройство, включил компьютер, загрузил информацию о конфигурации с диска, а аппаратное обеспечение автоматически назначило прерывания, DMA и другие необходимые настройки.

Однако диски представляли проблему, если они были повреждены или утеряны, поскольку в то время единственным способом получить замену была почта или служба удаленного доступа IBM BBS . Без дисков любое новое оборудование было бы совершенно бесполезным, а компьютер иногда вообще не загружался бы, пока ненастроенное устройство не было удалено.

Micro Channel не получил широкой поддержки [13], потому что IBM хотела исключить производителей клонов из этой вычислительной платформы следующего поколения. Любой, кто разрабатывал для MCA, должен был подписать соглашения о неразглашении информации и платить IBM роялти за каждое проданное устройство, что увеличивало цену на устройства MCA. Конечные пользователи и производители клонов восстали против IBM и разработали собственную шину открытых стандартов, известную как EISA. Следовательно, использование MCA прекратилось, за исключением мэйнфреймов IBM.

Самоконфигурация ISA и PCI [ править ]

Со временем многие стандартные отраслевые архитектуры(ISA) карты, встроенные с помощью запатентованных и различных методов, аппаратное обеспечение для самонастройки или для обеспечения конфигурации программного обеспечения; Часто карта поставлялась с программой конфигурации на диске, которая могла автоматически настраивать программно конфигурируемое (но не самоконфигурируемое) оборудование. Некоторые карты имели как перемычки, так и конфигурацию программного обеспечения, причем некоторые настройки контролировались каждой; этот компромисс уменьшил количество перемычек, которые необходимо было установить, избегая при этом больших затрат на определенные настройки, например, энергонезависимые регистры для настройки базового адреса. Проблемы с необходимыми перемычками продолжались, но постепенно уменьшались по мере того, как все больше и больше устройств, как ISA, так и других типов, включали дополнительное оборудование для самоконфигурации. Тем не мение,эти усилия по-прежнему не решали проблему обеспечения конечного пользователя подходящего программного драйвера для оборудования.

ISA PnP или (устаревшая) Plug & Play ISA была системой plug-and-play, в которой использовалась комбинация модификаций оборудования, системного BIOS и программного обеспечения операционной системы для автоматического управления распределением ресурсов. На смену ей пришла шина PCI в середине 1990-х годов.

PCI подключи и играй (автоконфигурация) базируется на спецификации PCI BIOS в 1990 - е годы, спецификация PCI BIOS заменяется на ACPI в 2000 - е годы.

Устаревшая технология Plug and Play [ править ]

Основная статья: Legacy Plug and Play

В 1995 году Microsoft выпустила Windows 95 , которая пыталась максимально автоматизировать обнаружение и настройку устройств, но при необходимости могла вернуться к ручным настройкам. Во время первоначального процесса установки Windows 95 она попытается автоматически обнаружить все устройства, установленные в системе. Поскольку полное автоматическое обнаружение всего было новым процессом без полной поддержки отрасли, процесс обнаружения постоянно записывался в файл журнала отслеживания прогресса во время процесса обнаружения. В случае сбоя зондирования устройства и зависания системы конечный пользователь может перезагрузить компьютер, перезапустить процесс обнаружения, и установщик будет использовать журнал отслеживания, чтобы пропустить точку, которая вызвала предыдущее зависание. [14]

В то время в системе могло быть несколько устройств, некоторые из которых могли конфигурироваться автоматически, а некоторые все еще использовали полностью ручную настройку с помощью перемычек и DIP-переключателей. Старый мир DOS все еще скрывался за Windows 95, и системы можно было настроить для загрузки устройств тремя различными способами:

  • только через драйверы диспетчера устройств Windows 95
  • с использованием драйверов DOS, загруженных в файлы конфигурации CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT
  • одновременное использование как драйверов DOS, так и драйверов диспетчера устройств Windows 95

Microsoft не могла утверждать полный контроль над всеми настройками устройства, поэтому файлы конфигурации могли включать сочетание записей драйверов, вставленных в процессе автоматической настройки Windows 95, а также могли включать записи драйверов, вставленные или измененные вручную самими пользователями компьютера. Диспетчер устройств Windows 95 также может предлагать пользователям выбор из нескольких полуавтоматических конфигураций, чтобы попытаться освободить ресурсы для устройств, которые все еще нуждаются в ручной настройке.

Пример интерфейсной карты ISA с чрезвычайно ограниченными возможностями выбора прерывания, распространенная проблема на интерфейсах ISA ПК.
Kouwell KW-524J двойной последовательный порт, двойной параллельный порт, 8-битный ISA, производство 1992:
* Последовательный 1: IRQ 3/4/9
* Последовательный 2: IRQ 3/4/9
* Параллельный 1: IRQ 5/7
* Параллельный 2: IRQ 5/7
(нет технической причины, по которой 3,4,5,7,9 не могут быть выбраны для каждого порта.)

Кроме того, хотя некоторые более поздние устройства ISA были способны к автоматической настройке, для карт расширения PC ISA было обычным делом ограничиваться очень небольшим количеством вариантов для линий запроса прерывания. Например, сетевой интерфейс может ограничивать себя только прерываниями 3, 7 и 10, в то время как звуковая карта может ограничивать себя прерываниями 5, 7 и 12. Это приводит к небольшому количеству вариантов конфигурации, если некоторые из этих прерываний уже используются. какое-то другое устройство.

Аппаратное обеспечение ПК-компьютеров дополнительно ограничивало возможности расширения устройства, поскольку прерывания не могли быть разделены, а некоторые многофункциональные карты расширения будут использовать несколько прерываний для различных функций карты, например, двухпортовая последовательная карта, требующая отдельного прерывания для каждого последовательного порта.

Из-за этой сложной операционной среды процесс автоопределения иногда давал неверные результаты, особенно в системах с большим количеством устройств расширения. Это привело к конфликтам устройств в Windows 95, в результате чего устройства, которые должны были полностью самонастраиваться, перестали работать. Ненадежность процесса установки устройства привела к тому, что Plug and Play иногда называют Plug and Pray . [15]

Примерно до 2000 года компьютеры для ПК все еще можно было купить со слотами ISA и PCI, так что все еще оставалась вероятность, что потребуется ручная настройка устройства ISA. Но с последующими выпусками новых операционных систем, таких как Windows 2000 и Windows XP, Microsoft имела достаточно влияния, чтобы заявить, что драйверы больше не будут предоставляться для старых устройств, не поддерживающих автоматическое обнаружение. В некоторых случаях пользователю приходилось покупать новые устройства расширения или совершенно новую систему для поддержки следующей версии операционной системы.

Текущие интерфейсы plug and play [ править ]

В настоящее время используются несколько полностью автоматизированных компьютерных интерфейсов, каждый из которых не требует конфигурации устройства или других действий со стороны пользователя компьютера, кроме установки программного обеспечения, для самоконфигурируемых устройств. Эти интерфейсы включают:

  • IEEE 1394 (FireWire)
  • PCI , Mini PCI
  • PCI Express , Mini PCI Express , Thunderbolt
  • PCMCIA , PC Card , ExpressCard
  • SATA , SCSI с последовательным подключением
  • USB

Для большинства этих интерфейсов конечному пользователю доступно очень мало технической информации о производительности интерфейса. Хотя и FireWire, и USB имеют пропускную способность, которая должна совместно использоваться всеми устройствами, большинство современных операционных систем не могут отслеживать и сообщать объем используемой или доступной полосы пропускания или определять, какие устройства в настоящее время используют интерфейс.

См. Также [ править ]

  • Автоконфиг (Amiga)
  • Горячее подключение
  • Отображение канала данных
  • Конфигурационное пространство PCI
  • флешка

Ссылки [ править ]

  1. ^ Kozierok, Чарльз М. (17 апреля 2001). «Подключи и играй» . Руководство для ПК . Проверено 16 октября 2018 .
  2. ^ "Plug and play Определение из энциклопедии журнала PC" . pcmag.com . Проверено 16 октября 2018 .
  3. ^ «Как и где мне найти сертификат расширенного хранилища Microsoft WPD» . microsoft.com . 28 декабря 2011 . Проверено 16 октября 2018 .
  4. ^ "Что означает Plug and Play?" . Архивировано из оригинала на 2018-10-16 . Проверено 8 декабря 2018 .
  5. ^ «Устаревшие правила Plug and Play - Центр загрузки Майкрософт» . Архивировано из оригинала на 2016-12-16 . Проверено 16 октября 2018 .
  6. ^ a b "Платит ли Plug and Play (ОБЛОЖКА". БАЙТ . Октябрь 1991 г.)
  7. ^ «Plug and Play Run-Time Services» . DrDobbs.com . 1 сентября 1995 г. Службы времени выполнения (обнаруживаемые только в программном обеспечении) являются центральными для Windows ... которая находит заголовок Plug and Play, а затем вызывает службы времени выполнения. ... Windows 95 включает мастера «Добавить новое оборудование»
  8. ^ Определение Plug and Play
  9. ^ "Проблемы с электричеством карты Apple II" . BigMESSoWires.com (Большой беспорядок в проводах) . На карте Disk II, в то время как Apple II был в режиме ожидания, я измерил 600 мВ ... Обрежьте дорожку для источника питания B VCC 3.3, используйте проволочную обмотку и припаяйте ее к + 5В.
  10. ^ Гордон Лэйнг (2004). Цифровое ретро: эволюция и дизайн персонального компьютера . Илекс Пресс. ISBN 9781904705390.
  11. ^ "Исследование архитектур для взаимодействия с NuBus" . Массачусетский Институт Технологий. Кафедра электротехники. 1984. ЛВП : 1721,1 / 15573 .
  12. ^ «IBM PS / 2: 25 лет истории ПК» . 10 июля 2012 года. Ко времени запуска PS / 2 в 1987 году, IBM PC ... Линия была запущена в апреле 1987 года с ... новой шиной расширения, получившей название Micro Channel Architecture.
  13. ^ «Открытые стандарты против IBM - Вспоминая архитектуру MicroChannel» . 9 декабря 2004 г. PS / 2, основанный на частной архитектуре MicroChannel ... был не тем, что требовал рынок.
  14. ^ Скотт Мюллер, Обновление и ремонт ПК, одиннадцатое издание , Que, 2999, ISBN 0-7897-1903-7 , стр. 1370 
  15. ^ «Обзор Plug and Play: как Windows находит драйверы для USB-устройств» . 20 мая 2009 г. Итак, Plug and Play - это здорово, не так ли? Ну, это ... когда все работает правильно (вот почему это иногда еще называют «Подключи и молись!»)

Внешние ссылки [ править ]

  • https://web.archive.org/web/20090429013809/http://techupdate.zdnet.com/techupdate/stories/main/0,14179,2807178,00.html
  • https://community.rapid7.com/docs/DOC-2150