Войти
В вычислениях устройство Plug and Play (PnP ) или компьютерная шина - это устройство со спецификацией, которая упрощает обнаружение аппаратного компонента в системе без необходимости в физическом устройстве конфигурация или вмешательство пользователя в разрешение конфликтов ресурсов. Термин «включай и работай» с тех пор был расширен до самых разных приложений, к которым применимо то же отсутствие пользовательской настройки.
Устройства расширения управляются и обмениваются данными с хост-системой через определенную память или I / O адреса пространственных портов, каналы прямого доступа к памяти, каналы, строки 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. Поскольку микропроцессоры сделали компьютеры массового потребителя доступными, конфигурация программного обеспечения устройств ввода-вывода была выгодна, поскольку позволяла устанавливать их неспециалистам. Ранние системы для настройки программного обеспечения устройств включали стандарт MSX, NuBus, Amiga Autoconfig и IBM Microchannel. Первоначально для всех плат расширения для IBM PC требовался физический выбор конфигурации ввода / вывода на плате с помощью перемычек или DIP-переключателей, но все чаще ISA Устройства bus были организованы для настройки программного обеспечения. К 1995 году Microsoft Windows включала комплексный метод перечисления оборудования во время загрузки и распределения ресурсов, который назывался стандартом «Plug and Play».
Устройства Plug and Play могут иметь выделенные ресурсы только во время загрузки или могут быть системы с горячей заменой, такие как USB и IEEE 1394 (FireWire).
Плата последовательного интерфейса стороннего производителя для Apple II, которая требуется резка и пайка для перенастройки. Пользователь отрезал провода между тонко соединенными треугольниками ⧓ на X1 и X3 и припаял неподключенные контактные площадки ◀ ▶ к X2 и X4, расположенным в центре карты. После этого вернуть модификацию было сложнее. 
Слева: блоки перемычек разного размера.. Справа: DIP-переключатель с 8 переключателями. Некоторые ранние периферийные устройства микрокомпьютеров. потребовал, чтобы конечный пользователь физически разрезал одни провода, а другие спаял вместе, чтобы внести изменения в конфигурацию; такие изменения должны были быть в основном постоянными в течение всего срока службы оборудования.
По мере того, как компьютеры становились 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, настройка выполнялась с помощью перемычек или DIP-переключателей. Позже этот процесс настройки был автоматизирован: Plug and Play.
Система MSX, выпущенная в 1983 году, была разработана с нуля., и достигается это с помощью системы слотов и подслотов, каждый из которых имеет собственное виртуальное адресное пространство, что устраняет конфликты адресации устройств в самом его источнике. 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 логической схемой. 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 ПЗУ абстрагировались от любых аппаратных различий и предлагали стандартные API, как указано ASCII Corporation.
Плата расширения NuBus без перемычек или DIP-переключателей В 1984 году Архитектура NuBus была разработана Массачусетским технологическим институтом (MIT) в качестве независимого от платформы периферийного интерфейса, который полностью автоматизировал настройку устройства. Спецификация была достаточно продуманной, чтобы работать с компьютерными платформами big endian и little endian, которые ранее были взаимно несовместимы. Однако этот независимый подход увеличивал сложность взаимодействия и требовал микросхем поддержки на каждом устройстве, что в 1980-х годах было дорого делать, кроме его использования в Apple Macintosh и NeXT Машины, технология не получила широкого распространения.
В 1984 году Commodore разработала протокол Autoconfig и шину расширения Zorro для своей линейки расширяемых компьютеров Amiga. Первое публичное выступление 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.
Плата расширения MCA без перемычек или DIP-переключателей В 1987 году IBM выпустила обновление для IBM PC, известное как Personal System / 2 линейка компьютеров, использующих микроканальную архитектуру. 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 установит устройство, включит компьютер, загрузит информацию о конфигурации с диска, а аппаратное обеспечение автоматически назначит прерывания, DMA и другие необходимые настройки.
Однако диски представляли проблему, если они были повреждены или утеряны, поскольку в то время единственными вариантами получения замены были почтовые отправления или телефонная служба IBM BBS. Без дисков любое новое оборудование было бы совершенно бесполезным, и иногда компьютер вообще не загружался бы, пока ненастроенное устройство не было удалено.
Micro Channel не получил широкой поддержки, 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.
Со временем многие карты Industry Standard Architecture (ISA), используя собственные и различные методы, включали оборудование для самонастройки или обеспечить настройку 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 установки 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. Однако эти усилия все еще 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.
В 1995 году Microsoft выпустила Windows 95, которая пыталась максимально автоматизировать обнаружение и настройку устройств, но все же могла вернуться к ручному настройки при необходимости. 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 проверки устройства и зависания системы конечный пользователь может перезагрузить компьютер, перезапустить процесс обнаружения, а установщик будет использовать журнал отслеживания, чтобы пропустить точку, которая вызвала предыдущее зависание.
В то время в системе могло быть несколько устройств, некоторые из которых могли конфигурироваться автоматически, а некоторые все еще использовали полностью ручные настройки 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:
Microsoft не могла обеспечить полный контроль над всеми настройками устройства, поэтому файлы конфигурации могли включать сочетание записей драйверов, вставленных Windows 95 процесс автоматической настройки, а также может 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 для интерфейсов ISA ПК.. Kouwell KW-524J с двумя последовательными портами, двойным параллельным портом, 8-битным ISA, произведенным в 1992 г.:. * Последовательный 1: IRQ 3/4/9. * Последовательный 2: IRQ 3/4/9. * Параллельный 1: IRQ 5/7. * Параллельный 2: IRQ 5/7. ( Нет никаких технических причин, по которым 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 плат расширения PC ISA было обычным делом. ограничиваются очень небольшим количеством вариантов для строк запроса прерывания. Например, сетевой интерфейс может ограничиваться 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 компьютеров ПК дополнительно ограничивало возможности расширения устройства, поскольку прерывания не могли быть разделены, а некоторые многофункциональные карты расширения использовали бы несколько прерываний для различных функций карты, например, двухпортовая последовательная карта, требующая отдельного прерывания для каждый последовательный порт.
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 называли Plug and Pray.
Примерно до 2000 года компьютеры для ПК все еще можно было покупать со слотами ISA и PCI, так что это все еще оставалось возможно, 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.
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 самоконфигурируемые устройства. Эти интерфейсы включают:
Для большинства этих интерфейсов очень конечному пользователю доступно мало технической информации о производительности интерфейса. Хотя и FireWire, и USB имеют полосу пропускания, 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.
