Plug and Play (abreviar PnP), tradus literal ca „Plug and play (funcționare)” este o tehnologie concepută pentru a identifica și configura rapid dispozitivele dintr-un computer și alte dispozitive tehnice. În funcție de interfața hardware și platforma software (OS, BIOS), procedura Plug and Play poate fi efectuată în stadiul de pornire a sistemului sau în modul hot swap - acest lucru se face, de exemplu, pentru interfețele USB și IEEE 1394 [1] .
Unele sisteme de calculatoare timpurii, cum ar fi Apple II , pot solicita utilizatorului să rezidă și să taie pini de pe plăcile de expansiune pentru a le reconfigura [2] . Această tehnică de reconfigurare a fost complexă și a redus drastic durata de viață a echipamentului.
Pe măsură ce computerele au devenit disponibile unui public din ce în ce mai larg, au început să fie necesare tehnologii de reconfigurare mai simple, mai convenabile și mai accesibile. Inițial, au fost propuse jumperi (jumpers) și comutatoare DIP în loc de tăierea și lipirea conductorilor pentru a schimba configurația plăcilor de expansiune .
| Stânga: blocuri jumper de diferite dimensiuni. Dreapta: bloc de comutatoare DIP cu 8 comutatoare | |
Ulterior, procesul de reconfigurare a plăcilor de expansiune a fost automatizat [3] .
Lansat în 1983, MSX [4] a fost conceput inițial ca un sistem Plug and Play. Acest lucru a fost implementat folosind un sistem special organizat de sloturi de expansiune , fiecare dintre acestea, inclusiv subslot-uri în cazul utilizării unui slot expander (slot expander) [5] , avea propriul său spațiu de adrese virtuale, care elimina sursa însăși pentru posibile conflicte de adrese. între dispozitive. Pentru a configura sistemul, nu a fost necesar să comutați jumperii sau să efectuați alte proceduri în modul manual. Un spațiu de adrese independent a făcut posibilă utilizarea microcircuitelor ieftine în dispozitivele de expansiune. Stratul de logică intermediară, care a efectuat retransmiterea adreselor virtuale către cele reale, s-a dovedit, de asemenea, a fi foarte ieftin de implementat.
În ceea ce privește software-ul, driverele și extensiile software au fost livrate în memorie doar pentru citire , situată pe cardurile de expansiune. Acest lucru a permis ASCII Corporation să creeze un sistem care nu necesita discuri cu drivere sau orice manipulare de către utilizator a software-ului în timpul instalării hardware-ului suplimentar. Extensiile BIOS instalate pe ROM (ROM Extensions in terminologia MSX) au asigurat implementarea unui strat de abstractizare hardware (HAL) , care a permis software-ului să lucreze cu API-ul standard al dispozitivului, fără a acorda atenție particularităților implementării sale hardware.
Dezvoltată în 1984 la Massachusetts Institute of Technology , arhitectura de magistrală de expansiune NuBus a fost concepută [6] ca o interfață neutră din punct de vedere al platformei, cu configurarea complet automată a dispozitivelor conectate la aceasta. Specificația interfeței includea chiar și suport simultan pentru reprezentări big endian și little endian ale numerelor, care era unul dintre motivele incompatibilității platformei. Cu toate acestea, complexitatea crescută a implementării unei interfețe neutre din punct de vedere al platformei, care necesita cipuri mai scumpe, a fost un factor în anii 1980 care a împiedicat adoptarea pe scară largă a acestei interfețe.
În 1984, Commodore a dezvoltat protocolul Autoconfig și magistrala de extindere Zorro pentru familia lor de computere personale Amiga . Dezvoltarea a fost prezentată pentru prima dată publicului la Consumer Electronics Show , desfășurat la Las Vegas în 1985, sub numele „Lorraine”, această tehnologie prototip. La fel ca NuBus , dispozitivele conectate la magistrala Zorro nu necesitau jumperi sau comutatoare DIP. Informațiile despre configurația dispozitivului au fost stocate în ROM-ul plăcii de expansiune, iar sistemul gazdă a alocat cardului resursele necesare în timpul pornirii. Arhitectura Zorro nu a fost adoptată pe scară largă de industrie și a fost în mare parte nefolosită în afara liniei de produse Amiga . Cu toate acestea, a fost actualizat succesiv la Zorro II și Zorro III pe 32 de biți .
În 1987, IBM a lansat o linie actualizată de modele de PC IBM , cunoscută sub numele de familia Personal System/2 , folosind o nouă magistrală de expansiune, Micro Channel Architecture [7] . PS/2 a fost capabil de auto-configurare complet automată . Fiecare dintre dispozitivele de expansiune a venit cu o dischetă care conține un fișier special pentru configurarea sistemului. Utilizatorul a instalat o placă de expansiune, a pornit computerul, a introdus o dischetă, iar computerul a atribuit automat întreruperi, canale DMA și alte resurse necesare plăcii.
În comparație cu implementările din sistemele menționate mai sus, această schemă de auto-configurare a avut un dezavantaj: discheta putea deveni coruptă sau pierdută, iar singura modalitate de a restabili fișierul de setări necesar era să îl primiți de la companie prin poștă sau să îl descărcați. de la IBM BBS . Fără disc, noul dispozitiv era complet inutil și computerul nu putea porni corect până când dispozitivul nu era deconectat de la magistrala de expansiune. Totodată, avantajul acestei abordări a fost posibilitatea teoretică de actualizare a informațiilor necesare funcționării dispozitivului.
Autobuzul MCA nu a primit suport larg [8] deoarece IBM a împiedicat utilizarea sa de către producătorii independenți de computere compatibile cu IBM-PC . Fiecare dintre dezvoltatorii de dispozitive compatibile cu MCA a semnat un acord de confidențialitate cu IBM și a trebuit să plătească taxe de licență pentru fiecare dispozitiv, ceea ce le-a crescut costul.
Lansat de un consorțiu de nouă producători de computere compatibile IBM-PC , standardul EISA a fost poziționat ca o alternativă la MCA. Avea o implementare Plug and Play extrem de asemănătoare bazată pe fișierele de configurare care au venit cu dischetele. Cu toate acestea, spre deosebire de MCA, un computer cu un dispozitiv EISA neconfigurat ar putea încă porni și continua fără acces software la dispozitiv.
La fel ca Micro Channel, EISA nu a fost adoptat pe scară largă, iar tehnologia în sine și implementarea plug and play bazată pe aceasta nu au fost dezvoltate în continuare.
Autobuzul ISA a apărut înainte ca tehnologia Plug and Play să înceapă să fie introdusă în sistemele care o folosesc. În acest sens, plăcile de expansiune care lucrează cu această magistrală au folosit o mare varietate de tehnici de configurare, inclusiv jumperi, comutatoare DIP, drivere și utilitare proprietare și alte metode în diferite combinații. Apariția cardurilor Plug and Play sub forma unei specificații de la Microsoft a complicat și mai mult acest sistem, mai ales că diferite sisteme de operare au implementat Plug and Play în moduri diferite.
Severitatea problemei legate de configurarea cardurilor ISA pentru utilizatorii finali a fost eliminată, mai degrabă, nu prin introducerea Plug and Play, ci prin ieșirea treptată a acestui standard din circulația largă. Specificația Microsoft ISA PnP menționată, cunoscută și sub numele de Legacy Plug and Play , a inclus cerințe atât pentru modificările hardware, cât și pentru BIOS și comportamentul sistemului de operare. Și -a pierdut relevanța odată cu răspândirea standardului PCI , în care tehnologia Plug and Play a fost implementată inițial.
În 1995, Microsoft a lansat Windows 95 , care a încercat pentru prima dată să automatizeze detectarea dispozitivelor instalate și configurarea acestora. În măsura în care a fost în general posibil și cu implementarea modului de revenire la configurarea manuală a sistemului, dacă este necesar. În timpul procesului de instalare inițială a Windows 95, acesta a încercat să identifice inițial toate dispozitivele instalate pe sistem. În măsura în care acest proces nu a fost pe deplin susținut de industrie și nu a avut compatibilitate inversă, sistemul de operare a scris un jurnal în care a marcat încercările de autodetecție a dispozitivelor. Dacă, în urma acestei proceduri, computerul s-a blocat, atunci utilizatorul a avut în continuare posibilitatea de a-l forța să repornească. Procesul de auto-detecție a configurației computerului în timpul noii încărcări a continuat cu omiterea fazei sale, ceea ce a cauzat anterior blocarea. Astfel, sistemul ar putea trece treptat prin procedura de determinare a configurației computerului până la capăt [9] .
Deși implementarea inițială a VMEbus nu a fost Plug and Play, o serie de extensii și standarde derivate, cum ar fi VME64x, acceptă Plug and Play. În general, situația cu configurarea plăcilor compatibile cu VMEbus poate fi comparată cu situația plăcilor ISA - standardele neacceptate complet sunt combinate cu soluții private de la producători individuali în combinații arbitrare.
În prezent, acuitatea principală a problemei cu detectarea automată a configurației computerelor de către sistemul de operare pentru computerele de uz general a fost de mult eliminată. Marea majoritate a dispozitivelor, interfețelor de expansiune și sistemelor de operare acceptă proceduri Plug and Play.
Aceste interfețe includ
și multe altele.
În același timp, în cele mai multe cazuri, utilizatorul este lipsit de controlul asupra complexității instalării dispozitivelor și interfețelor periferice ale computerului. De exemplu, interfețe precum FireWire și USB partajează lățimea de bandă între toate dispozitivele conectate la un anumit port de pe acea interfață, dar utilizatorul nu are control asupra modului în care lățimea de bandă este partajată între aceste dispozitive. Este furnizat automat prin intermediul sistemului de operare.