即插即用技術的應用摘要：即插即用使用戶非常容易地在系統中增加新的設備，并能保證這些設備與以前的外部設備一起工作。這種特點使即插即用這一技術被廣泛接受。本文論述了即插即用技術的基本概念以及制定即插即用技術的目標，介紹了即插即用技術的工作原理和其框架，并且也多即插即用技術軟件進行了分析，此外還說明了即插即用技術可以廣泛的應用于各種領域當中，給我們的生活帶來了極大地方便。關鍵字：即插即用技術；BIOS；設備；系統資源PlugandplaytechnologyapplicationHuaxiaoling（11110842194）WenzhouUniversityABSTRACT:Plugandplaymaketheuserisveryeasytoaddnewequipmentinthesystem,andcanensuretheequipmentandtheexternalequipmentformlyworktogether.Thisfeatureenablestheplugandplaytechnologyiswidelyaccepted.Thispaperdiscussesthebasicconceptoftheplugandplaytechnologyandmakeitsgoaloftechnology,alsointroducesitsworkprincipleandthetechnicalframework,andmanyplugandplaysoftwaretechnologyareanalyzed.Inaddition,italsothattheplugandplaytechnologycanbewidelyusedinvariousfieldsthatcanconvenientforourlifegreatly.KEY：plugandplaytechnology；BIOS；equipment；systemresouce0引言衡量計算機系統能力的一個重要指標是它的可擴展性，艮即往系統中加入新部件的能力。典型的是通過使用擴展總線插卡，增加系統的功能。隨著工業設備的大型化和計算機技術的快速發展及其現代機電設備結構的日益復雜，機電設備狀態監測系統從功能單一、人工操作型向多功能、智能型轉變。網絡化分布式狀態監測系統的應用也越來越多。筆者在對PC硬件即插即用技術研究的基礎上，將即插即用的思想應用于狀態監測系統。系統具有較強的可擴展性、較高的自適應性、較好的負載平衡性及較強的重要數據的可備份性。隨著計算機技術的發展。多媒體和網絡已成了微機技術發展的兩大方向。多媒體和網絡的引入一方面使微機外設種類大大豐富。每個外設的正常工作都需要系統資源（主要是IRQ、DMA通道號、端口地址）的合理分配，從而使系統配置更加復雜；另一方面，多媒體和網絡的引入也對微機的傳統總線結構提出了更新的要求，怎樣使支持新的總線類型的設備與傳統設備合理分享資源，也是系統能否正常工作的重要前提。由于這兩方面原因，使得系統的資源分配日趨復雜，即使有經驗的技術人員，對于這樣的系統資源分配問題也經常要付出大量的簡單重復勞動。即插即用PnP（PlugandPlay）正是為解決系統資源分配問題提出的。“即插即用”必須協調執行的基本功能包括下列幾部分：（1）識別被安裝的設備；（2）確定設備資源需求；（3）創建完整的系統配置，消除所有的資源沖突；（4）加載設備驅動程序；（5）通知配置的變化信息。1即插即用概念即插即用（plug2and2play，PnP）是指不需要跳線和軟件配置過程，當系統插入一個即插即用設備時，可以在運行過程中動態地進行檢測和配置［1］。“即插即用”(PNP)是一套PC體系結構規范，“即插即用”的最終目標是把智能設計到PC中，在不需要用戶干預的情況下處理安裝和配置任務［2］。2即插即用目標即插即用規范是為了解決用戶在改變系統硬件配置時，合理分配系統資源而制定的。即插即用規范提出了以下五個目標：2.1容易安裝和配置新設備：即在系統中添加新設備，無論是ISA、PCI或EISA設備，還是其它一些設備，系統能獨立或協助用戶很容易地完成新設備的驅動程序的安裝，并合理分配系統資源。這就要求即插即用設備能夠向系統報告自身所需資源，設備類型及設備功能等，并用標準的格式向系統報告以上信息，操作系統通過和各個設備通訊，分別記錄每個設備所需資源，統一分配系統資源，解決設備間可能存在的總線和資源請求沖突，并根據設備所提供信息，自行尋找并調入設備驅動程序，或要求用戶協助尋找并調入設備驅動程序。2.2可動態改變配置：這是即插即用技術最具發展潛力的目標。該目標要求在系統運行過程中可以動態修改硬件配置。例如，改變顯示器分辨率而無須重新啟動機器等。此外，該目標對無線網絡用戶更具有實用價值。該目標的實現要求操作系統能實時監視硬件情況，當發生改變時，操作系統應當向應用程序廣播硬件變動情況，促使應用程序針對硬件變化情況在操作系統協助下進行調整。2.3與現有外設兼容：即現有的大量非標準PnP設備應能在PnP規范下不經或經過少量調整成為PnP設備或由操作系統處理非標準PnP設備的資源請求。這就要求針對現有外設建立一個技術數據庫，使系統能處理非PnP設備的信息。2.4與操作系統和硬件無關：即PnP規范應當在基本數據結構、命名習慣、用戶接口平臺等方面訂立標準，使PnP的實現可應用于不同平臺［3］［4］。2.5減少復雜性和增加硬件靈活性：復雜性主要指應使硬件配置容易。靈活性主要表現在設備占用資源情況可由操作系統選擇調整，即操作系統可根據當前配置情況為設備動態分配資源。這就要求PnP設備及接口卡具有軟跳線或有較大的可正常工作的可利用資源范圍。從即插即用的目標來看，完全PnP實現要求：PnP的機器，PnP設備和支持PnP的操作系統。3“即插即用”體系結構“即插即用”體系結構支持自動配置PNP擴展的軟件結構由下列四個部分組成，如圖1所示：“即插即用”BIOS(PNPBIOS)PNPBIOS是加電自檢(POST)過程中的一部分，它檢查和配置PNP擴展卡，此外，PNPBIOS提供在線服務以便允許系統軟件與BIOS相互配合，共同完成配置管理。配置管理器(CM)CM是一個設備驅動程序，它向其他設備驅動程序提供系統中所有設備的配置信息，這個驅動程序也能夠檢查和配置PNPBIOS沒有配置的PCI和PNP-ISA卡。⑶ISA配置實用程序(ICU)ICU是一個實用程序，該程序幫助用戶給傳統的ISA擴展卡選擇無沖突的配置。除了建議用戶如何手工配置它們的擴展卡以外，這個實用程序截取這些新的信息，并使它通過ESCD數據結構向CM和PNPBIOS提供信息。CM和PNPBIOS使用ESCD來識別PNP擴展卡可以使用的系統資源。(4)擴展系統配置數據(ESCD)ESCD數據結構存儲在某種非易失性存儲區中，并用于保存系統中所有設備的當前配置，這些設備包括系統板設備和擴展卡。圖1顯示了組成“即插即用”軟件體系結構的四個部分是如何一起工作的。在POST過程中，PNPBIOS啟動PNP卡的自動配置。這包括執行PNP-ISA的隔離序列以及確定PCI和PNP-ISA卡的資源需求。ESCD結構是用來查詢并確定非PNP卡已使用了哪些資源，還有哪些資源可供PNP卡使用。PNPBIOS必須配置引導操作系統所需要的那些卡。有時PNPBIOS要能夠配置所有的卡。配置管理器(CM)完成自動配置過程，配置沒有被PNPBIOS配置的那些PNP卡，它也向設備驅動程序和配置實用程序提供所有設備的配置信息。ISA配置實用程序（ICU）是PNP系統的最后一個組成部分，它的主要目的是幫助用戶給標準ISA設備確定無沖突的配置，它也給PNP卡提供高級的配置支持，這包括允許用戶禁止多功能卡的某些功能，封鎖特定的PNP卡的配置。對于不支持PNP的操作系統，后一種功能很有用⑵。4PCI即插即用軟件分析（1）即插即用需要軟件支持在技術上，PCI是把即插即用真正地結合到ISA兼容的計算機中的一種體系結構。PCI所提供的功能及所有遵循的設備都可以容易的被識別。此外，遵循PCI的設備也標注出它們對系統資源的要求。在無需用戶干預或盡少干預的情況下，這些系統資源能夠進行動態分配。除了pci設備的硬件功能外，在系統bios、設備驅動程序和操作系統等各種的硬件配置過程需要有一套新的軟件方法來協調。圖2是一個包含從設備驅動程序和系統bios的軟件結構圖，雖然不是很驚喜，但大致表明了軟件層次之間的調用關系和依賴關系。該結構以真正的即插即用方式配置pci和其他類型設備。在圖1中，為了突出重點，給非pci即插即用的設備命名為“其他類”。圖2即插即用技術軟件結構圖（2）設備管理系統bios是計算機上電后最先執行的代碼，測試和配置設備是其主要功能。該功能是在系統bios上電自測試（post）期間完成的。而pci設備正是在這期間與系統中的非PCI設備一起得以監測和配置的。如上所述，即插即用系統bios的一個主要設計目標就是盡可能地與現有的工業標準bios不沖突。譬如，由ibm，ami和Award軟件公司早期開發的bios，它們已經做了設備的初始化和測試。所以，最合理的方法就是把設別的測試和初始化與現有的bios中的已有功能結合起來。在這一問題上，有兩方面的內容：第一，盡管所有的bios供應商在post期間完成的功能基本相同，但其中的各項具體任務執行的次序不可能是完全相同的；第二，由pci設備提供的功能可能與系統中的非pci設備所提供的功能相重疊。這兩者之間使用相同的工業兼容I/O口。在引導過程中，哪些設備具有優先權以及生么時候測試并初始化，對于維護系統資源不沖突并確保啟動時相當重要的。為了解決這些問題，我們需要實現一個post全局設備配置管理程序。（3） post全局設備配置管理程序所有即插即用設備的測試與初始化是由post全局設備配置負責的，可以把它看成是一個初始化并測試的即插即用設備的全局調度器。正如圖1所示，系統bios調用post全局設備配置程序，再依次調用各個即插即用設備的配置程序。但至于何時調用取決于系統bios，以什么順序調用每個即插即用設備也取決于它。（4） Pci配置管理程序Pci配置管理程序僅僅負責系統中的pci設備的初始化，并且包括識別系統中的每一個pci設備及其每個設備的所提供的功能。此外，pci被指哦設備管理程序負責確定系統中每個pci設備的資源申請，從系統資源管理程序獲取所要求的資源，再分配給每一個pci設備。Pci設備管理程序也獨立于平臺，但為了完成任務，它也需要訪問相關的平臺硬件。（5） pci設備初始化函數Pci設備初始化函數使得獨立于平臺的軟件能夠訪問與平臺相關的硬件，這樣就促使必須為每個新平臺獨特硬件所開發的即插即用軟件數量最少。每個設備都需要被pci設備訪問，首先決定每個設備所要求的系統資源，給每個pci設備分配系統資源，再根據設備所提供的功能，初始化并測試每個設備。（6） 系統資源映像系統資源映像包含了在當前系統中，由所有設備占用的系統資源的一種編碼描述。系統bios的系統資源管理器和某些運行時期的實用程序可以使用的系統資源MAP來精確監視哪些系統資源已經被分配。，只有這樣，才可以較容易地識別空閑的系統資源。存儲系統資源映像的介質取決于即插即用結構的實現，存儲在其中的特定信息也是與具體的平臺相關的。a.非易失RAM存儲方式（nvRAM）對大多數系統而言，系統資源映像存儲于nvRAM中，nvRAM中的信息由系統bios在初始化期間和由配置使用程序在運行期間訪問。系統bios能夠在操作系統引導之前訪問系統資源映像極大地增加了正確配置系統的概率，避免了資源沖突的發生。基于磁盤的存儲方式在某些系統中，系統資源映像存儲在軟盤或硬盤的一個特殊文件中，該文件由一個即插即用配置實用程序創建并維護。因為在初始化期間無法訪問磁盤，故其缺點就是配置信息在初始化期間得不到應用。系統資源映像的內容最小的系統資源映像是設備占用中斷資源的位圖。但也有更詳盡的系統資源映像，這種很可能包括占有某一種特定資源的設備的位置和類型。（7） bios系統資源管理程序系統資源管理程序是把每類設備用以維護系統中空閑和已占用資源的清單von個初始化函數中分離出來。設備初始化函數為設備申請或釋放資源，但具體的分配工作是由資源管理程序完成的。（8） 即插即用設備服務如圖1所示，只有設備初始化函數調用了pci即插即用設備服務，但這些服務也可由操作系統之類的軟件在運行時使用。（9） 操作系統設備配置管理程序操作系統負責即插即用結構中的運行部分，像bios系統一樣，它依賴于特殊的借口來完成無沖突的系統資源配置。瓷碗一個支持即插即用的操作系統由動態配置系統的能力，它采用的方法與bios系統很相似，單位了能夠在不同的硬件上運行，操作系統也依賴于由pci或其他類設備所提供的即插即用設備服務［4］。5即用即插原理完全的PnP實現首先需有支持PnP的機器，支持PnP的機器主要表現在兩個方面。一是PnPBIOSo即插即用BIOS是一般微機系統BIOS的擴充，主要增加了記錄設備信息的數據結構，PnPBIOS通過這些數據結構與操作系統進行交互，為操作系統提供重建、更新設備信息的功能調用，并將設備信息保存在CMOS中；為了實現動態重配置，PnPBIOS還需提供與配置管理程序交互的事件消息機制，BIOS通過在內存中設置標志或使用中斷句柄來與操作系統實現消息交互。支持PnP的機器表現的另一個方面在總線結構上。現有的PCI總線橋路較好地解決了這個問題，它將其它PCI總線、ISA總線、及掛在其上的PCI設備，統一由PCIBridge協調管理，為設備與信息交互提供了一個標準接口。完全的PnP實現需有PnP設備。盡管不支持PnP的ISA設備在PnP機器及PnP操作系統下也能正常工作，但對于動態重配置則無法支持。對于基本的1/0設備，一般可由BIOS和操作系統直接驅動。例如，軟、硬盤控制器、光驅等。其它設備則需提供.INF文件。.INF文件存有某種設備的信息，用于幫助系統進行驅動程序安裝。此外，在硬件上，PnP設備應有軟跳線，即不需關機重新跳線，就可改變該設備占用資源情況；從軟件上，PnP設備的設備驅動程序應可動態調入或卸出，即PnP驅動程序應為可調入VxD；應當將設備信息存儲在BIOS或操作系統中，支持資源的請求和釋放，支持PnPAPI。此外，系統中的各種硬件配置的記錄保存在由system.dat和user.dat組成的注冊表中，系統通過注冊表和硬件的信息可與機器的配置信息實現交互。在系統

中實現PnP的關鍵是DM(DeviceManager)、CM(ConfigureMan眼er)、枚舉程序(Enumerator)和仲裁程序(arbitrator)，以及IFs(xnstallableFileSystem)。設備管理程序(DM)為在系統中運行P研應用程序提供API調用；配置管理程序(CM)管理系統里所有系統設備的枚舉和配置；枚舉程序識別總線上的設備；仲裁程序則解決6即插即用應用依據“即插即用”技術的思想，應用即插即用技術構建遠程監測系統，解決了目前采用傳統遠程狀態監測系統存在的自適應和可擴展性差等問題。智能遠程狀態監測系統實現的基本功能包括如下幾部分：自動識別被安裝的子系統；自動確定子系統資源需求；創建完整的子系統配置，協調各子系統之間的工作；自動完成系統與子系統之間及子系統與子系統之間的通信；自動將子系統配置的變化信息反饋給服務器。由此可見，與傳統的監測系統相比，該系統的子系統具有一旦相應設備并入系統，不需要任何人工干預就可以被系統識別，自動完成配置，從而實現預定功能，具有很高的系統靈活性。

將即插即用技術應用于遠程監測系統中，其工作原理如下:C一開始。子案舞接X內籍井筮出胃用請求服務耕判峭請求是言、分析請求的數抿規范服務耕判峭請求是言、分析請求的數抿規范拒命姓理

姓清求開辟子?噩統所隔資源通信初始化并建立通信ja杏配算f股予暮統得到調用并開始工作C蠢_O