Zapoj a hraj - Plug and play
Ve výpočetní technice je zařízení typu Plug and Play ( PnP ) nebo počítačová sběrnice se specifikací, která usnadňuje zjišťování hardwarové komponenty v systému bez nutnosti fyzické konfigurace zařízení nebo zásahu uživatele při řešení konfliktů prostředků. Pojem „plug and play“ byl od té doby rozšířen na širokou škálu aplikací, pro které platí stejný nedostatek uživatelského nastavení.
Expanzní zařízení jsou řízena a vyměňují si data s hostitelským systémem prostřednictvím definovaných adres paměťových nebo I / O prostorových portů, kanálů pro přímý přístup do paměti , linek požadavků na přerušení a dalších mechanismů, které musí být jednoznačně spojeny s konkrétním zařízením, aby fungovaly. Některé počítače poskytovaly jedinečné kombinace těchto zdrojů každému slotu základní desky nebo základní desky . Jiné návrhy poskytovaly všechny zdroje všem slotům a každé periferní zařízení mělo vlastní dekódování adres pro registry nebo paměťové bloky, které potřebovalo ke komunikaci s hostitelským systémem. Vzhledem k tomu, že pevné přiřazení ztěžovalo rozšiřování systému, zařízení používala několik manuálních metod pro přidělování adres a dalších zdrojů, jako jsou napevno propojené propojky, piny, které lze připojit pomocí drátu nebo odnímatelných pásků, nebo přepínače, které lze nastavit pro konkrétní adresy. Vzhledem k tomu, že mikroprocesory zpřístupnily počítače na masovém trhu, byla softwarová konfigurace I / O zařízení výhodná a umožňovala instalaci neodbornými uživateli. Rané systémy pro softwarovou konfiguraci zařízení zahrnovaly standard MSX, NuBus, Amiga Autoconfig a IBM Microchannel. Zpočátku všechny rozšiřující karty pro IBM PC vyžadovaly fyzický výběr I / O konfigurace na desce pomocí propojovacích pásků nebo DIP přepínačů , ale stále více zařízení ISA bus byla uspořádána pro softwarovou konfiguraci. Do roku 1995 zahrnoval Microsoft Windows komplexní metodu výčtu hardwaru při spuštění a přidělování prostředků, která se nazývala standardem „Plug and Play“.
Zařízení typu Plug and play mohou mít prostředky přidělené pouze při spuštění nebo to mohou být systémy hotplug, jako je USB a IEEE 1394 (FireWire).
Historie konfigurace zařízení
Vpravo: Přepínač DIP s 8 přepínači.
Některá časná periferní zařízení mikropočítače vyžadovala, aby koncový uživatel fyzicky přerušil některé vodiče a spojil ostatní, aby provedl změny konfigurace; takové změny měly být do značné míry trvalé po celou dobu životnosti hardwaru.
Jak se počítače staly dostupnějšími pro širokou veřejnost, vyvstala potřeba častějších změn, které by měli provádět uživatelé počítačů nekvalifikovaní pomocí páječek. Spíše než ořezáváním a pájením připojení se konfigurace prováděla propojkami nebo DIP přepínači . Později byl tento proces konfigurace automatizován: Plug and Play.
MSX
Systém MSX, který byl vydán v roce 1983, byl navržen tak, aby fungoval jako plug-and-play od základů, čehož bylo dosaženo systémem slotů a subslotů, kde každý měl svůj vlastní virtuální adresní prostor , čímž eliminoval konflikty zařízení řešící jeho zdroj. Nevyžadovaly se žádné propojky ani žádná manuální konfigurace a nezávislý adresní prostor pro každý slot umožňoval použití velmi levných a běžných čipů spolu s levnou logikou lepidla . Na straně softwaru byly ovladače a rozšíření dodávány ve vlastní paměti ROM karty, takže ke konfiguraci softwaru nebyly nutné žádné disky ani žádný zásah uživatele. Rozšíření ROM abstrahovaly od hardwarových rozdílů a nabízely standardní API podle specifikace ASCII Corporation .
NuBus
V roce 1984 byla architektura NuBus vyvinuta Massachusetts Institute of Technology (MIT) jako agnostické periferní rozhraní platformy, které plně automatizovalo konfiguraci zařízení. Specifikace byla dostatečně inteligentní, aby dokázala pracovat s počítačovými platformami big endian i little endian, které byly dříve vzájemně nekompatibilní. Tento agnostický přístup však zvýšil složitost rozhraní a vyžadoval podpůrné čipy na každém zařízení, což bylo v 80. letech nákladné, a kromě jeho použití v počítačích Apple Macintoshes a NeXT nebyla technologie široce přijata.
Amiga Autoconfig a Zorro bus
V roce 1984 Commodore vyvinul protokol Autoconfig a expanzní sběrnici Zorro pro svoji řadu rozšiřitelných počítačů Amiga . První veřejné vystoupení se uskutečnilo na počítačové výstavě CES v Las Vegas v roce 1985 s prototypem tzv. „Lorraine“. Stejně jako NuBus neměla zařízení Zorro absolutně žádné propojky ani přepínače DIP. Informace o konfiguraci byly uloženy na zařízení jen pro čtení na každé periferii a v době zavádění hostitelský systém přidělil požadované zdroje nainstalované kartě. Architektura Zorro se nerozšířila na obecné výpočetní použití mimo produktovou řadu Amiga, ale byla později upgradována jako Zorro II a Zorro III pro pozdější iteraci počítačů Amiga.
Mikrokanálová architektura
V roce 1987 IBM vydala aktualizaci počítače IBM PC známého jako řada počítačů Personal System / 2 využívající architekturu Micro Channel Architecture . PS / 2 byl schopen zcela automatické vlastní konfigurace. Ke každému rozšiřujícímu hardwaru byla vydána disketa obsahující speciální soubor používaný k automatické konfiguraci hardwaru pro práci s počítačem. Uživatel by nainstaloval zařízení, zapnul počítač, načetl informace o konfiguraci z disku a hardware automaticky přidělil přerušení, DMA a další potřebná nastavení.
Disky však představovaly problém, pokud byly poškozeny nebo ztraceny, protože jedinou možností, jak v té době získat náhradu, byla poštovní pošta nebo služba vytáčeného připojení BBS společnosti IBM . Bez disků by byl jakýkoli nový hardware zcela zbytečný a počítač by se občas vůbec nespustil, dokud by nebylo odstraněno nenakonfigurované zařízení.
Micro Channel nezískal širokou podporu, protože IBM chtěla vyloučit výrobce klonů z této výpočetní platformy nové generace. Kdokoli, kdo vyvíjel pro MCA, musel podepsat smlouvy o mlčenlivosti a platit licenční poplatky IBM za každé prodané zařízení, což mělo za cenu MCA zařízení. Koncoví uživatelé a výrobci klonů se vzbouřili proti IBM a vyvinuli vlastní sběrnici otevřených standardů, známou jako EISA. V důsledku toho využití MCA upadalo, s výjimkou sálových počítačů IBM.
Vlastní konfigurace ISA a PCI
V době bylo mnoho karet Industry Standard Architecture (ISA) začleněno prostřednictvím proprietárních a rozmanitých technik hardware k vlastní konfiguraci nebo k zajištění softwarové konfigurace; karta byla často dodávána s konfiguračním programem na disku, který mohl automaticky nastavit softwarově konfigurovatelný hardware (nikoli však sám sebe). Některé karty měly propojky i softwarovou konfiguraci, přičemž některá nastavení ovládala každá; tento kompromis snížil počet propojek, které musely být nastaveny, přičemž se vyhnul velkým nákladům na některá nastavení, např. energeticky nezávislé registry pro nastavení základní adresy. Problémy požadovaných propojek pokračovaly dál, ale pomalu se zmenšovaly, protože stále více zařízení, jak ISA, tak i jiných typů, obsahovalo další hardware pro vlastní konfiguraci. Toto úsilí však stále nevyřešilo problém zajištění toho, aby měl koncový uživatel příslušný softwarový ovladač pro hardware.
ISA PnP nebo (starší) Plug & Play ISA byl systém typu plug-and-play, který k automatické správě přidělování prostředků používal kombinaci úprav hardwaru, systému BIOS a softwaru operačního systému. V polovině 90. let byl nahrazen sběrnicí PCI .
PCI plug and play (automatická konfigurace) je založena na PCI BIOS specifikace, 1990, PCI BIOS specifikace je nahrazena ACPI v 2000s.
Legacy Plug and Play
V roce 1995 společnost Microsoft vydala Windows 95 , který se snažil co nejvíce automatizovat detekci a konfiguraci zařízení, ale v případě potřeby se mohl vrátit k manuálnímu nastavení. Během procesu počáteční instalace systému Windows 95 by se pokusil automaticky detekovat všechna zařízení nainstalovaná v systému. Protože úplná automatická detekce všeho byla nový proces bez plné podpory odvětví, proces detekce během procesu detekce neustále zapisoval do souboru protokolu sledování průběhu. V případě, že by zjišťování zařízení selhalo a systém by zamrzl, mohl by koncový uživatel restartovat počítač, restartovat proces detekce a instalační program by pomocí protokolu sledování přeskočil za bod, který způsobil předchozí zmrazení.
V té době mohla být v systému kombinace zařízení, některá schopná automatické konfigurace a některá stále plně manuální nastavení pomocí propojek a přepínačů DIP. Starý svět systému DOS stále číhal pod Windows 95 a systémy mohly být konfigurovány tak, aby načítaly zařízení třemi různými způsoby:
- pouze přes ovladače ovladačů zařízení Windows 95
- pomocí ovladačů DOS načtených v konfiguračních souborech CONFIG.SYS a AUTOEXEC.BAT
- společné používání ovladačů DOS i ovladačů zařízení se systémem Windows 95
Společnost Microsoft nemohla uplatnit plnou kontrolu nad všemi nastaveními zařízení, takže konfigurační soubory mohou obsahovat kombinaci položek ovladače vložených procesem automatické konfigurace systému Windows 95 a mohou také zahrnovat položky ovladače vložené nebo upravené ručně samotnými uživateli počítače. Správce zařízení Windows 95 by také mohl nabídnout uživatelům výběr z několika poloautomatických konfigurací, aby se pokusili uvolnit prostředky pro zařízení, která stále potřebovala ruční konfiguraci.
Kouwell KW-524J duální sériový port, duální paralelní port, 8bitový ISA, vyrobený v roce 1992:
* Serial 1: IRQ 3/4/9
* Serial 2: IRQ 3/4/9
* Parallel 1: IRQ 5/7
* Parallel 2: IRQ 5/7
(Neexistuje žádný technický důvod, proč 3,4,5,7,9 nemůže být volitelná volba pro každý port.)
I když některá pozdější zařízení ISA byla schopna automatické konfigurace, bylo běžné, že se rozšiřující karty PC ISA omezovaly na velmi malý počet možností pro řádky požadavku na přerušení. Například síťové rozhraní se může omezit pouze na přerušení 3, 7 a 10, zatímco zvuková karta se může omezit na přerušení 5, 7 a 12. Výsledkem bude několik možností konfigurace, pokud některá z těchto přerušení již používá nějaké jiné zařízení.
Hardware počítačů PC navíc omezil možnosti rozšíření zařízení, protože přerušení nebylo možné sdílet, a některé multifunkční rozšiřující karty by používaly více přerušení pro různé funkce karet, například sériová karta se dvěma porty vyžadující samostatné přerušení pro každý sériový port.
Kvůli tomuto složitému operačnímu prostředí proces autodetekce někdy přinesl nesprávné výsledky, zejména v systémech s velkým počtem rozšiřujících zařízení. To vedlo ke konfliktům zařízení v systému Windows 95, což mělo za následek selhání zařízení, u nichž se předpokládalo, že se plně konfigurují. Nespolehlivost procesu instalace zařízení vedla k tomu, že se Plug and Play někdy označuje jako Plug and Pray .
Do přibližně roku 2000 bylo možné zakoupit počítače PC s kombinací slotů ISA a PCI, takže stále bylo možné, že bude možná nutná ruční konfigurace zařízení ISA. Ale s postupným vydáváním nových operačních systémů, jako jsou Windows 2000 a Windows XP, měl Microsoft dostatečný vliv na to, aby řekl, že ovladače již nebudou poskytovány pro starší zařízení, která nepodporují automatickou detekci. V některých případech byl uživatel nucen zakoupit nová rozšiřující zařízení nebo celý nový systém, aby podpořil další vydání operačního systému.
Aktuální rozhraní plug and play
Aktuálně se používá několik kompletně automatizovaných počítačových rozhraní, z nichž každé nevyžaduje u zařízení s vlastní konfigurací žádnou konfiguraci zařízení ani jinou akci ze strany uživatele počítače, kromě instalace softwaru. Mezi tato rozhraní patří:
- IEEE 1394 (FireWire)
- PCI , Mini PCI
- PCI Express , Mini PCI Express , Thunderbolt
- PCMCIA , PC karta , ExpressCard
- SATA , sériově připojené SCSI
- USB
Pro většinu z těchto rozhraní je koncový uživatel k dispozici velmi málo technických informací o výkonu rozhraní. Ačkoli FireWire i USB mají šířku pásma, kterou musí sdílet všechna zařízení, většina moderních operačních systémů není schopna monitorovat a hlásit množství použité nebo dostupné šířky pásma, ani určit, která zařízení aktuálně rozhraní používají.
Viz také
- Automatická konfigurace (Amiga)
- Horké připojení
- Zobrazit datový kanál
- Konfigurační prostor PCI
- USB flash disk