Технологія PnP (Plug and Play - включи і працюй) стала справжньою революцією в світі комп'ютерних інтерфейсів. Вперше ця технологія з'явилася на ринку в 1995 році і отримала підтримку в більшості комп'ютерів вже до 1996 року. До РпР при додаванні в систему нового пристрою від користувача потрібна настройка перемикачів DIP і перемичок безпосередньо на платі пристрою або робота з конфігураційними програмами. Найчастіше це призводило до виникнення конфлікту системних ресурсів, і пристрій відмовлялося функціонувати.
Технологія РпР не була абсолютно новою - вона використовувалася у вигляді одного з ключових компонентів шин МСЛ і EISA ще в 1985 році, проте шини EISA і МСА так і не стали промисловими стандартами. Більшості користувачів ПК доводилося цікавитися адресами портів введення-виведення, каналами DMA і параметрами IRQ. У ранніх системах, заснованих на шині PCI, використовувалася певний різновид РпР, проте відсутність механізмів усунення конфліктів між шинами PCI і ISA призводило до виникнення багатьох проблем. В даний час, з повсюдним поширенням РпР, настройка встановленого апаратного забезпечення проводиться автоматично. Технологія РпР має особливе значення для інтерфейсів з підтримкою "гарячої" заміни пристроїв, які часто застосовуються в ноутбуках. Зокрема, мова йде про інтерфейси PC Card / CardBus, USB і FireWire.
Для повноцінного функціонування РпР потрібно, щоб підтримка цієї технології була реалізована в апаратному забезпеченні, BIOS і операційній системі.
Кожен з цих компонентів повинен відповідати специфікації РпР.
Апаратне забезпечення
Під апаратним забезпеченням мається на увазі комп'ютер і плати адаптерів. Це не означає, що в системі, що підтримує РпР, не можна використовувати адаптери для шини ISA. Система BIOS автоматично призначить адаптерам, що підтримує РпР, ресурси, не коми адаптерами ISA. Крім того, деякі останні моделі адаптерів для шини ISA можуть бути переключені в режим сумісності РпР.
Плати адаптерів РпР взаємодіють з BIOS і операційною системою для надання інформації про необхідні ресурси. У свою чергу, BIOS і операційна система забезпечують рішення програмних конфліктів (якщо це можливо) і передають платам адаптерів відомості про ресурси, які можна використовувати. Потім адаптер може змінити внутрішні параметри для застосування виділених ресу | х: ів.
Система BIOS
Користувачам комп'ютерів, вироблених до 1996 року, слід оновити BIOS або придбати нові комп'ютери, оснащені PnP BIOS. Специфікація РпР BIOS була спільно розроблена компаніями Compaq, Intel і Phoenix Technologies.
Можливості РпР реалізуються в BIOS через розширення процедури POST. Система BIOS відповідає за ідентифікацію, локалізацію та можливе конфігурування адаптерів, що підтримують РпР. Послідовність операцій BIOS представлена нижче.
Відключення всіх настроюваних пристроїв системної плати або зовнішніх адаптерів.
Ідентифікація пристрої РпР, підключених до шин PCI або ISA.
Створення початкової карти розподілу ресурсів для портів, ліній запиту переривань (IRQ), каналів прямого доступу до пам'яті (DMA) і оперативної пам'яті.
Включення пристрої введення-виведення.
Сканування ROM пристроїв, підключених до шини ISA.
Налаштування пристроїв початкової програмної завантаження (initial program-load - IPL), використовуваних для завантаження системи.
Технологія Plug and Play
Включення настроюваних пристроїв з наданням їм інформації про призначені ресурсах.
Запуск завантажувача операційної системи.
Передача управління завантаженням операційної системи
Вперше підтримка Plug and Play була включена до складу операційної системи Windows 95. Однак з тих пір технології Plug and Play істотно змінилися і пройшли достатньо довгий шлях розвитку. Значною мірою ця еволюція є результатом технічної ініціативи OnNow, яка представляла собою спробу визначити в масштабах всієї системи універсальний підхід до управління конфігурацією системи і пристроїв, а також до управління електроживленням. Одним з результатів ініціативи OnNow є специфікація ACPI 1.0 (Advanced Configuration and Power Interface Version 1.0), яка визначає новий інтерфейс між системною платою і BIOS, що розширює дані Plug and Play шляхом включення живлення і інших конфігураційних можливостей, що здійснюються під контролем операційної системи.
На відміну від підтримки Plug and Play у Windows 95, реалізація Plug and Play у Windows 2000/XP і продуктах з сімейства Windows Server 2003 базується не на Advanced Power Management (АРМ) BIOS або Plug and Play BIOS. Ці дві реалізації BIOS були розроблені для Windows 95 і, як ранні спроби забезпечення підтримки Plug and Play і управління електроживленням, вони підтримуються в Windows 98 для забезпечення зворотної сумісності. Фактична підтримка Plug and Play і управління електроживленням забезпечуються в Windows 2000/XP і продуктах з сімейства Windows Server 2003 Server інтерфейсом ACPI.
Технологія Plug and Play вимагає комбінованого взаємодії BIOS персонального комп'ютера, його апаратних компонентів, драйверів пристроїв і операційної системи. Основні вимоги до реалізації системної плати і підтримки BIOS, необхідні для забезпечення підтримки Plugand Play у Windows 2000, Windows XP і Windows Server 2003, визначені в специфікації ACPI. Найновіші версії операційних систем з сімейства Windows використовують цю специфікацію як основу для побудови їх архітектури Plug and Play у відповідності до вимог ініціативи OnNow.
Специфікація ACPI визначає новий інтерфейс між операційною системою і компонентами комп'ютера, що забезпечують підтримку Plug and Play і управління електроживленням. Зверніть увагу, що методи, визначені в ACPI, не залежать від конкретної операційної системи або типу процесора. ACPI визначає інтерфейс на рівні регістрів для базових функцій Plug and Play і управління електроживленням, а також визначає описовий інтерфейс для додаткових апаратних можливостей. Це дозволяє розробникам реалізувати цілий діапазон функцій Plug and Play і управління електроживленням для самих різних апаратних платформ при використанні одного і того ж драйвера операційної системи. Крім цього, ACPI надає загальний механізм системних подій для Plug and Play і управління електроживленням.
Деякі типи системних BIOS, декларовані їх постачальниками як відповідні специфікації ACPI, можуть викликати проблеми з установкою Windows 2000/XP або Windows Server 2003. Іноді вони також можуть послужити причиною періодичних помилок ядра (помилок STOP, відомих також під назвою «синіх екранів смерті») вже після установки операційної системи. З метою мінімізації ймовірності виникнення таких ситуацій розробники Microsoft включили в програму установки ОС спеціальні функціональні можливості, що дозволяють блокувати або активізувати підтримку ACPI на підставі наступних критеріїв.
Належність BIOS до списку сумісних BIOS (Good BIOS List). Цей список використовується для активізації режиму підтримки ACPI для деяких типів системної BIOS з датою випуску до 01/01/1999. Якщо системна BIOS, виявлена на комп'ютері, вказана в цьому списку, то режим ACPI буде активізований. Оскільки дата 01/01/1999 вже минула, Microsoft більше не додає нових записів до списку «хороших» BIOS. Належність до списку несумісних BIOS (Incompatible BIOS list). Цей список використовується для блокування режиму ACPI для деяких BIOS з датою випуску 01/01/1999 або пізнішої. BIOS додаються до цього списку в тому випадку, якщо група тестерів Microsoft або самі розробники BIOS з'ясовують, що режим ACPI викликає проблеми зі стабільністю Windows. Це означає, що система не пройшла тест на апаратну сумісність ACPI (ACPI Hardware Compatibility Test, HCT), не завантажується або не забезпечує необхідного мінімуму функціональних можливостей. Список несумісних BIOS (ACPI HCT) можна знайти за наступною адресою: http://www.microsoft.com/hwdev/acpihct.htm.
Якщо системна BIOS не присутній ні в одному з цих списків, оголошує себе як відповідну специфікації ACPI і має дату не ранее01/01/1999, то режим ACPI буде активізований. Операційна система використовує стандартну дату РС-АТ, яка знаходиться за адресуF000: FFF5.
Якщо програма Windows Server 2003 Setup, перевіряючи систему перед установкою Windows, виявляє, що системна BIOS знаходиться в списку несумісних ACPI BIOS, то режим ACPI блокується. Щоб у повному обсязі гарантувати функціональні можливості Plug and Play і управління електроживленням при використанні Windows 2000/XP або Windows Server 2003, BIOS необхідно оновити. Докладну інформацію про це можна отримати за адресою: http://www. Hardware-Update.com.
На відміну від систем на базі процесорів Intel Itanium, які завжди є ACPI-сумісними, для систем на базі процесорів х86 спосіб взаємодії пристроїв Plug and Play з системної BIOS має дуже важливе значення. У деяких системах програма BIOS Setup надає опцію Enable Plug and Play operating system, яка впливає на спосіб цієї взаємодії. Строго кажучи, ця опція вказує, який з компонентів управляє апаратними засобами комп'ютера - системна BIOS або ж операційна система. Якщо ваша система не є ACPI-сумісною, то цю опцію рекомендується блокувати, встановивши для неї значення No / Disabled.
Крім того, Microsoft рекомендує блокувати цю опцію, якщо ви маєте систему з подвійним завантаженням, де друга операційна система - Windows 98/ME, особливо якщо тест Plug and Play на відповідність ACPI проходить в Windows 98/ME (BIOS визначається як ACPI BIOS), але не проходить в Windows XP або Windows Server 2003. Якщо ваша система повністю сумісна з ACPI (це означає, що в ній присутня ACPI BIOS і встановлений ACPI HAL), то призначення ресурсів апаратним пристроїв виконує не BIOS, а операційна система. Параметри, встановлені через програму BIOS Setup, включаючи і опцію Enable Plug and Play operating system, при цьому ігноруються.
Крім специфікації ACPI, існують і інші промислові стандарти, наприклад, Universal Serial Bus, Version 1.0, PCI Local Bus Specification, Revision 2.1 і PCMCIA.
Основна мета реалізації Plug and Play - подальший розвиток промислової ініціативи, спрямованої на спрощення роботи з персональними комп'ютерами для кінцевих користувачів. Крім того, Plug and Play у Windows 2000, Windows XP і Windows Server 2003 вирішує наступні завдання.
Розширення існуючої в Windows NT інфраструктури вводу / виводу так, щоб вона підтримувала Plug and Play і керування електроживленням при одночасній підтримці промислових стандартів на апаратні засоби Plug and Play. Розробка загальних інтерфейсів драйверів, які підтримують Plug and Play і керування живленням для безлічі класів пристроїв під управлінням Windows 2000/XP, Windows Server 2003 і Windows 98/ME. Оптимізація підтримки Plug and Play для самих різнотипних комп'ютерів - портативних, настільних робочих станцій і серверів, що мають системні плати ACPI. На додаток до сказаного, підтримка драйверів пристроїв Plug and Play для різних класів пристроїв забезпечується моделлю драйвера Microsoft Win32 (Microsoft Win32 ® Driver Model, WDM), яка підтримує також управління подачею електроживлення та інші нові можливості, які можуть конфігуруватися і управлятися операційною системою.
Крім специфікації ACPI існують і інші промислові стандарти, наприклад, Universal Serial Bus, Version 1.0, PCI Local Bus Specification, Revision 2.1 і PCMCIA.
Основна мета реалізації Plug and Play ≈ подальший розвиток промислової ініціативи, спрямованої на спрощення роботи з персональними комп'ютерами для кінцевих користувачів. Крім того, Plug and Play у Windows 2000 вирішує наступні завдання:
Розширення існуючої в Windows NT інфраструктури вводу / виводу так, щоб вона підтримувала Plug and Play і керування електроживленням при одночасній підтримці промислових стандартів на апаратні засоби Plug and Play.
Розробка загальних інтерфейсів драйверів, які підтримують Plug and Play і керування живленням для безлічі класів пристроїв під управлінням Windows 2000 і Windows 98.
Оптимізація підтримки Rug and Play для самих різнотипних комп'ютерів ≈ портативних, настільних робочих станцій і серверів, що мають системні плати ACPI. На додаток до сказаного, підтримка драйверів пристроїв Plug and Play для різних класів пристроїв забезпечується моделлю драйвера Microsoft Win32 (Microsoft Win32 ╝ Driver Model, WDM), яка підтримує також управління подачею електроживлення та інші нові можливості, які можуть конфігуруватися і управлятися операційною системою
Специфікація LPТ Plug and Play 1.0, розроблена Microsoft, визначає метод, за яким пристрої, пов'язані з паралельним портом ідентифікують себе в Plug and Play BIOS. Принтери, модеми, мережеві адаптери і паралельні порти адаптерів SCSI належать до пристроїв, що визначаються Plug and Play - специфікацією LPT. Якщо ви підключіть Hewlett Packard LaserJet 4M до паралельного порту вашого комп'ютера, то Chicago знайде драйвер для принтера і автоматично його завантажить.
Специфікація COM Plug and Play 0.94, розроблена Microsoft і Hayes Microcomputer Products, визначає як пристрої, підключені до послідовних портів, такі як миші, модеми, принтери і джерела безперебійного живлення, ідентифікують себе. Зазвичай Chicago визначає тип встановлених миші і модему навіть без ідентифікації Plug and Play.
Специфікація АРМ Plug and Play 1.1, розроблена Microsoft і Intel, обробляє АРМ (advanced power management - система управління живленням) для портативних комп'ютерів і енергетично критичних стаціонарних комп'ютерів.
Специфікація інтерфейсу драйверів пристроїв Plug and Play для Microsoft Windows і MS-DOS 1.0с, розроблена Microsoft, дає обмежену підтримку Plug and Play для присвоювання I / O, IRQ, DMA і областей пам'яті під DOS і Windows3.1 +.
На додаток до специфікаціям попереднього списку специфікація ATAPI визначає процес ідентифікації для Plug and Play сумісних CD-ROM, які приєднуються до розширеного інтерфейсу IDE, що задовольняє стандарту Plug and Play. Специфікація ESCD (Extended System Configuration Data) 1.0 розроблена для надання додаткової інформації про адаптери ISA і EISA в Plug and Play BIOS.
Найбільш важливим елементом системи Plug and Play комп'ютера є системний Plug and Play BIOS. Специфікація BIOS Plug and Play 1.0а додає наступні три нових головних компонента до звичайного BIOS:
Управління ресурсами обробляє основні системні ресурси: пам'ять прямого доступу (DMA), запити переривань (IRQ), введення / висновок (I / O) та адреси пам'яті. Ці системні ресурси поділяються різними пристроями, що і призводить до конфліктів. Диспетчер ресурсів Plug and Play BIOS відповідає за конфігурування завантажувальних пристроїв на материнській платі, а також будь-яких пристроїв Plug and Play.
Управління конфігурацією під час виконання є новим для РС. Plug and Play BIOS включає в себе можливість реконфігурації пристроїв після завантаження операційної системи. Це засіб особливо важливо для портативних комп'ютерів з пристроями PCMCIA, які можна заміняти, не вимикаючи комп'ютер. Раніше операційна система розглядала всі пристрої, зазначені BIOS, як статичні; це вимагало перезавантаження портативного комп'ютера після заміни пристрою PCMCIA.
Управління подією визначає під час роботи комп'ютера, коли пристрій видалено або додано до системи. Plug and Play BIOS 1.0а надає управління подією тільки для пристрою PCMCIA портативних комп'ютерів, так як гаряча заміна адаптерів стаціонарних комп'ютерів не є безпечною. Управління подією пов'язано з управління під час виконання для реконфигурирования системи.
Phoenix Technologies, один із співавторів специфікації BIOS Plug and Play 1.0, є незалежним постачальником системного програмного забезпечення РС, BIOS ROM, BIOS утиліт. За словами Альберта Сарье (Albert Sarie), головного менеджера по ринку високих технологій Phoenix Technologies, Phoenix має 65% неохопленою ринку цих системних продуктів для РС. (Compaq і IBM розробили свій власний BIOS). Сарье говорить, що всі клієнти Phoenix Technologies планують Plug and Play BIOS у своїх лініях комп'ютерів. Єдині комп'ютери, які, в кінцевому рахунку, не можуть втілити технологію Plug and Play, - це надпотужні системи, що використовуються в якості мережевих файл-серверів і серверів додатків.
Якщо у вашому комп'ютері відсутня чіп BIOS ROM, який відповідає вимогам специфікації BIOS Plug and Play 1.0а, то ви, можливо, не отримаєте задоволення від Plug and Play. Винятки можливі, якщо:
Ваш комп'ютер має флеш BIOS, який ви можете модернізувати з дискети постачальника комп'ютера або материнської плати. Флеш BIOS є чіпом NVRAM, який зберігає інструкції BIOS при вимиканні харчування.
Постачальник вашого комп'ютера пропонує набір для модернізації BIOS Plug and Play 1.0а. У цьому випадку ви просто виймаєте існуючий BIOS і ставите заміну.
Якщо ваш постачальник нічого з цього не пропонує, то для отримання вигоди від використання технології Plug and Play вам необхідно замінити материнську плату.
Коли ви включаєте комп'ютер, що відповідає стандарту Plug and Play, то виконуються наступні 5 кроків:
Системний BIOS ідентифікує пристрій на материнській платі (включаючи тип шини), а також зовнішні пристрої, такі як диски, клавіатуру, відеодисплей та інші адаптери.
Системний BIOS визначає вимоги ресурсів кожного пристрою (IRQ, DMA, I / O і адреси пам'яті). Деякі пристрої не вимагають всіх цих чотирьох ресурсів. На цьому кроці системний BIOS визначає, які з пристроїв мають фіксовані значення ресурсів, а які є пристроями Plug and Play, чиї значення ресурсів можуть бути реконфигурирован.
Операційна система Chicago надає ресурси, що залишаються після розміщення фіксованих ресурсів, кожному пристрою Plug and Play. Якщо є декілька різних пристроїв, то може знадобитися багато ітерацій процесу розміщення ресурсів для виключення всіх ресурсних конфліктів шляхом зміни ресурсних присвоювання пристрої Plug and Play.
Chicago створює кінцеву системну конфігурацію і зберігає дані розміщення ресурсів для цієї конфігурації в регістрі (Registry).
Chicago відшукує каталог CHICAGO \ SYSTEMS \ для того, щоб знайти необхідні для влаштування драйвери. Якщо драйвер пристрою не знайдено, то з'являється діалогове вікно з вимогою поставити дискету виробника з драйвером у дисковод А. Chicago завантажує драйвер в пам'ять і потім закінчує початкові операції
В даний час великоформатних дисплеї високого дозволу широко використовуються в різних додатках: це візуалізація результатів наукових досліджень, сфера розваг, фотореалістичні панорамні екрани для колективного перегляду, системи віртуальної реальності, тренажери. Традиційний шлях для реалізації таких дисплеїв - використання мультипроекторною систем, що формують одне спільне «безшовне» зображення. Проте встановлення та налаштування таких систем до недавнього часу вимагали використання праці висококваліфікованих фахівців і величезною трудомісткості при ручному налаштуванні. В останні роки був запропонований ряд нових рішень на базі технології комп'ютерного зору для автоматизації стикування як геометрії, так і колірної палітри складових зображень в мультипроекторною дисплейних системах. Була розроблена архітектура Plug & Play з автоматичною калібруванням проекторів за рахунок використання відеокамер та комп'ютерної корекції проектованих зображень. Нова технологія дозволяє до межі спростити процес установки і повністю автоматизувати калібрування проекційного обладнання без втручання кваліфікованого оператора.