Горячая замена

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Горячая замена - замена оборудования в компьютерной системе во время работы (без выключения питания и остановки процессора). Оборудование делится по этому принципу на допускающее горячую замену и не допускающее.

Типичный пример оборудования, допускающего горячую замену - USB.

[править] История

Ранее оборудование, предназначенное для замены во время работы, использовалось только в дорогих системах и считалось сложным в проектировании. В последнее время подобные системы стали распространенными даже на недорогих компьютерах.

Поддерживают горячую замену PCMCIA, USB, FireWire, Fibre Channel и SATA. Среди устройств этого типа - флеш-накопители USB, жесткие диски для серверов, карты расширения форматов PCI-X (в серверах), PCI Express, PCMCIA (также называемые PC Cards), находящие применение в ноутбуках и даже некоторые блоки питания. Не поддерживает горячую замену протокол IDE.

[править] Конструкция системы

Компьютеры, рассчитанные на замену оборудования "на ходу" должны тем или иным способом определять, что устройство отсоединено, а также содержать электрические цепи, нечувствительные к скачкам напряжения при подключении и отключении. Кроме того, программная часть должна быть рассчитана на внезапную потерю связи с устройством.

Некоторые схемы горячей замены требуют предварительно выполнения команды на отсоединение, что упрощает их конструкцию, однако угрожает целостности данных, если устройство не будет отсоединено правильным способом или в нем возникнет ошибка.

Более сложные схемы обладают запасом избыточности и легко восстанавливают данные при внезапном отключении устройства.

Термин "горячая замена" используется в двух значениях. С одной стороны, он обозначает возможность отсоединить или присоединить устройство без отключения питания. С другой стороны, он также может подразумевать еще и автоматическое определение устройства при подсоединении. Первое значение термина распространяется на интерфейсы RS-232, FireWire и простейшие реализации SCSI, второе значение - на USB, FireWire, PCI Express и сложные варианты SCSI. Первое значение термина часто называют холодным подключением.

[править] Конструкция гнезда

В большинстве современных устройств, допускающих горячую замену, используются подвижные контакты. Один из них делается длиннее других, чтобы первым входить в контакт с присоединяемой частью, через него подключается заземляющий провод. Остальные контакты делаются короче, всего может быть до 3 различных длин. Задержка между подключением первого контакта и последующих составляет от 25 до 250 миллисекунд.

Цепи питания подключаются в две стадии, в первой из которых с помощью более длинных контактов подключается цепь, ограниченная по току, а затем более короткими - питание полной мощности. Все цепи, участвующие в соединении, содержат защиту от статического электричества.

Вот пример типичной последовательность подключения:

1. Замыкаются наиболее длинные контакты (заземление). Тем самым достигается электрическая безопасность соединения и защита от статического заряда.

2. Замыкаются длинные или средние контакты предварительного питания. Заряжаются входные контуры цепей питания.

3. Задержка в десятки миллисекунд.

4. Подключаются короткие контакты питания.

5. Соединение считается установленным. Включается сигнал инициализации питания.

6. Цепь мягкого включения питания подает напряжение на устройство.

7. Задержка в десятки миллисекунд.

8. Цепь питания закончила мягкое подключение. Выключается сигнал инициализации питания.

9. Устройство начинает полноценную работу.

Особую трудность представляет соединение нескольких устройств. Подсоединение второго, третьего устройства может нарушать работу уже подключенного. Для борьбы с этим явлением используют фильтры в выходных цепях или временное логическое отключение передачи данных.

[править] Горячее подключение в программном обеспечении

Термин горячее подключение также используется применительно к программному обеспечению и означает возможность изменять программу без остановки ее выполнения. Такую возможность поддерживают лишь несколько языков программирования, включая Lisp, Erlang и Smalltalk. Язык Java поддерживает эту возможность только в процессе работы дебаггера (Java Platform Debugger Architecture, JPDA).