| Artículos | 01 MAR 1996

Tecnología Plug and Play

Tags: Histórico
Susana Galán.

Con la llegada al mercado de Windows 95 se han creado nuevas oportunidades de negocio para el distribuidor, debido, entre otras cosas, a sus características Plug and Play y a la necesidad del usuario de disponer de software y hardware diseñado para este nuevo sistema operativo.

Sin duda alguna, la aparición en el mercado de Windows 95 fue el acontecimiento más importante del año pasado en el mundillo de la industria informática. Muchas han sido las voces que han advertido que gran parte de las características de este sistema operativo ya se encontraban disponibles en otros desde hace algunos años y, aunque esto es cierto, no cabe la menor duda de que Microsoft, una vez más, va a gozar del favor de la mayoría de los usuarios en detrimento, quizás, de otras ofertas como OS/2 Warp y las máquinas PowerMac de Apple.

¿Para qué sirve esta tecnología?

Cuando IBM diseñó sus ordenadores personales los dotó de un bus de expansión, el bus ISA, el cual no dispone de capacidad alguna de autoconfiguración de las tarjetas que son instaladas en él. Con el paso de los años, el bus ISA ha quedado totalmente obsoleto para algunas aplicaciones debido, fundamentalmente, a su baja velocidad (tan sólo 8 MHz) y a que se trata de un bus de 16 bits.

Cuando un usuario quiere instalar en su PC una nueva tarjeta debe comprobar antes las direcciones de entrada/salida, interrupciones y canales DMA que utiliza el nuevo dispositivo, ya que si coinciden con los usados por otra tarjeta será imposible que ambas placas funcionen correctamente.

Esta situación provoca a menudo constantes inconvenientes debido, sobre todo, a que para modificar estos parámetros en las tarjetas de expansión suele ser necesario la manipulación de puentes en las placas. Mientras tanto, otras arquitecturas, como las máquinas de Apple, disponían desde hace algún tiempo de sistemas de autoconfiguración. Se hacia necesario que el PC incorporara estas capacidades. varias compañías, especialmente Microsoft e Intel, crearon la especificación Plug and Play.

¿Qué es necesario para que un PC sea Plug and Play?

Básicamente podemos decir que para que un compatible PC disponga de capacidades Plug and Play debe tener los siguientes elementos: una BIOS Plug and Play, el hardware necesario para implementar los puertos de entrada/salida definidos en esta especificación para el bus ISA y, como no, un sistema operativo que soporte las características definidas en el estándar.

La función principal de la BIOS Plug and Play es informar al sistema operativo acerca de la configuración de los dispositivos instalados en la placa base, comunicarle sucesos, como por ejemplo la instalación o desinstalación de dispositivos, proporcionar funciones de gestión de los modos de ahorro de energía soportados por el hardware, y proporcionar un mecanismo de chequeo para averiguar si el sistema sobre el que se ejecuta el sistema operativo es Plug and Play.

El software y la especificación Plug and Play

Como se desprende de los párrafos anteriores, la autoconfiguración de los dispositivos instalados en un ordenador no es sólo cuestión de hardware, ya que el software, y más concretamente el sistema operativo, desempeña un papel primordial.

Pero, ¿cómo puede averiguar el sistema operativo la presencia de una BIOS compatible Plug and Play? Todas las BIOS compatibles con este estándar deben disponer de una pequeña cabecera que las identifica como compatibles Plug and Play, de forma que el sistema operativo debe buscar la cadena de caracteres $PnP en la memoria del sistema, comenzando a partir de la dirección F0000h hasta la dirección FFFFFh en incrementos de 16 bytes, es decir, al inicio de cada párrafo.

Además, las BIOS Plug and Play proporcionan una serie de funciones que el sistema operativo utiliza para determinar la configuración de los dispositivos de la placa base. Para que esto sea posible, la BIOS dispone de una estructura de datos en la cual dos campos son dos direcciones de entrada a los servicios de la BIOS, una de ellas para modo real y la otra para sistemas operativos que funcionen en modo protegido. En la tabla número 1 se puede observar la definición de esta estructura. Como indica esta primera tabla un programa, o un sistema operativo, que desee hacer uso de las funciones de la BIOS Plug and Play debe realizar llamadas a una dirección concreta de la ROM del sistema. Esto, que en un principio puede parecer problemático en sistemas operativos como Windows 3.1 o Windows 95, no plantea dificultad alguna si el programador tiene unos mínimos conocimientos de lenguaje Ensamblador, conoce el funcionamiento de la familia x86 de Intel en modo protegido, y está familiarizado con la especificación DPMI (DOS Protected Mode Interface).

Notificación de sucesos

Una de las capacidades del estándar Plug and Play es la comunicación al sistema operativo de cambios en la configuración, o sobre la existencia en el sistema de periféricos adicionales. Por lo tanto, se debe definir un procedimiento mediante el cual, en tiempo de ejecución del sistema operativo, éste sea capaz de detectar las variaciones que se produzcan.

La BIOS Plug and Play soporta dos modos distintos de notificación de sucesos: mediante sondeo, o polling, y de forma asíncrona utilizando una interrupción. En el procedimiento mediante sondeo, el sistema operativo comprueba mediante el bit cero o uno de una palabra si se han producido cambios en la configuración del equipo y se precisa la atención del sistema.

El método por interrupción, o asíncrono, define un nodo Plug and Play en el cual se especifica un nivel de interrupción y la dirección de un puerto de entrada/salida. El sistema operativo instalará un gestor para la interrupción indicada por la BIOS y, cuando la interrupción se produzca, realizará una lectura del puerto de entrada/salida que le fue indicado. Si el bit cero de este puerto está a uno querrá decir que se ha producido un cambio en la configuración del ordenador. En este caso, el bit cero debe ponerse a cero y el sistema operativo reconfigurará el equipo.

El sistema de notificación asíncrono no provoca conflictos con otro tipo de hardware, ya que cuando se produce la interrupción se indica al sistema operativo si dicha interrupción se produjo como consecuencia de un cambio en la configuración o por el funcionamiento de algún dispositivo instalado en el sistema. En este último caso, el sistema operativo tan sólo debe pasar el control a la rutina de gestión de la interrupción incluida en el controlador de dispositivo proporcionado por el fabricante del hardware. En la figura número dos se observan los mensajes soportados por el método de notificación por interrupción.

Bus ISA Plug and Play

El bus ISA, aunque parezca relegado a un segundo plano por otras tecnologías, es uno de los más usados en los PC. Con la aparición de dispositivos ISA autoconfigurables aparecerá en el mercado una nueva generación de tarjetas, con precios iguales a los anteriores modelos y una instalación más sencilla.

Este bus nunca ha dispuesto de capacidades de autoconfiguración, por lo cual ha sido necesario definir una serie de puertos de entrada/salida mediante los cuales es posible identificar las tarjetas ISA compatibles Plug and Play presentes en el ordenador, aislarlas, y realizar su configuración mediante el software, ya sea utilizando la BIOS o las utilidades que a tal efecto se suministran con el sistema operativo que utilicemos.

Para realizar la autoconfiguración de las tarjetas ISA que soportan Plug and Play se utilizan tres direcciones de puertos de entrada/salida (figura tres).

Para acceder a los registros Plug and Play del bus ISA, primero debemos escribir la dirección del registro al que deseamos acceder en el registro de dirección, seguido por una lectura del reg

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