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6.3.1 即插即用的基本要求
2013-05-18 16:51:32     我来说两句 
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本文所属图书 > Windows内核原理与实现

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即插即用框架由Microsoft 协同Intel 于1993年提出,而后在众多硬件厂商的支持下,逐渐成为各种硬件设备的即插即用工业标准。自1995年以后设计和生产的大多数计算机和硬件设备都能够支持即插即用,而Windows 95以后的Windows 操作系统(包括 Windows NT内核的系统和Windows 9x系列)都提供了即插即用的能力。

一个计算机系统的即插即用特性体现在两个方面:第一,当计算机引导时,操作系统可以自动扫描当前系统中所有出现的硬件设备,并且正确地配置这些设备,包括为它们分配资源以及加载适当的驱动程序,当出现资源冲突时,能合理地进行资源仲裁;第二,在系统运行过程中,当设备插入或移除时,操作系统可以检测到硬件设备的变化,并对硬件设备进行配置,增减驱动程序,必要时向系统中正在运行的软件(系统组件或应用程序)发送设备变化通知。硬件设备使用的公共资源主要是中断向量、I/O 端口、I/O 内存,以及其他与总线相关的资源。如果系统中存在不支持即插即用特性的设备,则操作系统必须兼顾这些设备的“硬”需求。

在系统引导阶段,即插即用的支持主要是由计算机的BIOS(Basic Input Output System )来完成的。系统BIOS是即插即用框架结构中的一个重要部件。通常的做法是,BIOS标识出系统总线(比如 PCI 总线)上的即插即用设备和非即插即用设备,并且获得它们的配置要求,然后判断是否存在资源冲突。如果没有资源冲突,则引导继续进行,否则需要重新分配资源。系统中关于设备的资源配置可以保存在一个称为ESCD(Extended System Configuration Data )的非易失存储空间中。操作系统利用 BIOS中的设备资源配置信息,正确地配置设备的驱动程序和相关的软件,从而保证它们能正常地工作。

除了BIOS的即插即用支持,系统总线也必须提供即插即用能力,这样才能自动地列举出该总线上附载的设备。总线和设备之间按照约定的规范进行通信。当总线需要列举设备时,支持即插即用的设备能够标识它们自身,并报告它们的资源需求;当系统要进行资源重新分配时,这些设备可以接受新的资源分配。

在操作系统中,即插即用能力主要通过设备的驱动程序来体现。总线的驱动程序和附载在总线上的设备的驱动程序相互协作,完成设备的列举和自动配置工作。例如,在系统引导之初,操作系统指示总线的驱动程序列举其上的设备,并收集这些设备的配置信息,然后,它利用这些信息,加载并初始化相应的驱动程序。另一方面,当系统中插入或移除一个设备时,总线的驱动程序也要与设备的驱动程序进行通信,以确保设备获得或释放它的I/O 资源,而且,操作系统可能也需要维护系统状态的一致性,以避免因为设备的动态变化而造成系统不稳定,从而真正做到支持“热插拔”。

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