Организация ЭВМ и систем

  7. Организация прерываний и прямого доступа к памяти в вычислительных системах, распределение ресурсов, технология Plug and Play

7.5. Распределение ресурсов, технология  Plug and Play

      Технология  Plug and Play ( включай и работай ) была разработана известнейшими компаниями Intel, Compag Computer, Microsoft и Phoenix Technologies в 1993 году для решения проблем изменения конфигурации IBM PC-совместимых компьютеров. Наращивание возможностей персонального компьютера осуществляется при помощи плат расширения. Платы расширения используют такие ресурсы ЭВМ как порты ввода-вывода,  линии запросов прерыванияIRQ, каналы прямого доступа к памяти DMA. Примерное распределение аппаратных ресурсов для некоторых устройств приведено в таблице 1.     

                                                             Таблица 1                                                                                

  Обращение к одним и тем же ресурсам различных устройств приводит к конфликтам. Обнаружить конфликтные ситуации позволяют программы,предназначенные для диагностики и тестирования компьютера, например, такие как  Norton  Diagnostic, Checkit, Microsoft Diagnostic, а также специальные программы для профессионалов. Технология  Plag and Play позволяет устранить возможность конфликтов. Для этого необходимо, чтобы  эту технологию поддерживали все дополнительные платы, расширяющие возможности компьютера, все основные ресурсы компьютера, включая программное обеспечение,системные шины, интерфейсы. Первой системной шиной, поддерживающей  технологию Plag and Play, была шина EISA , в настоящее время ее поддерживают практически все современные шины ( PCI, WireFire  и т.д.).                                    
     Как работает Plag and Play  
     После включения компьютера BIOS- система  Plug and Play  определяет наличие устройств, необходимых для первоначальной загрузки. Затем читает идентификатор, который записан в специальном запоминающем устройстве каждого устройства, поддерживающего функции  Plug and Play. Идентификатор используется в дальнейшем как адрес устройства при обращении к нему. BIOS  производит загрузку операционной системы. Специальный драйвер-менеджер конфигурации запрашивает подчиненные драйверы - инумераторы шин ( bus enumerators ) о наличии устройств, требующих системных ресурсов. Если устройство не использует технологию Plag and  Play, информация о нем считывается из специальной базы данных, например, в Windows 9Х имеется база данных, в которой хранится информация о нескольких тысячах устройств. В оперативной памяти компьютера создается специальная запись в виде дерева аппаратной конфигурации ( hardware tree ), содержащая  данные об устройствах, полученные менеджером конфигурации. Арбитр ресурсов ( resourse arbitrator ), используя дерево конфигурации, распределяет системные ресурсы в порядке установленных приоритетов. Менеджер конфигурации оповещает инумераторы, что ресурсы распределены. Инумераторы заносят в регистры контроллеров информацию о том, какие ресурсы и в каком объеме могут использоваться устройствами Plag and Play. При этом не исключается возможность конфликта между динамическим распределением ресурсов и программным обеспечением, работающим с аппаратурой, минуя BIOS. Первую Plag and Play BIOS выпустила в начале 1994 года фирма Phoenix Technologies. В микросхемуBIOS была включена обычная системная BIOS (64Кб), расширение  для шины PCI ( 2-10 Кб ) и сама поддержка Plag and Play (12-16 Кб). Все платы расширения в системе Plag and Play  имеют специальную микросхему - PLD ( Programmable Logic Device ), которая позволяет плате сообщать свой идентификатор и список требуемых и поддерживаемых ресурсов.