PCI Express: Der Highspeed-Datenbus im Detail

Hot-Plug-Fähigkeit

Eine Hot-Plug-Funktion ermöglicht es, Hardware-Komponenten im laufenden Zustand eines Rechners einzustecken oder zu entfernen. Eine Unterbrechung des Betriebs durch einen Reset oder ein Power-Down ist nicht notwendig. Die erste offizielle Hot-Plug-Spezifikation für PCI wurde 1997 verabschiedet. Es folgte 2001 eine überarbeitete Version mit verbesserter Funktionalität des Standard-Hot-Plug-Controllers (SHPC). Für den PCI-Express-Bus startete die Entwicklung der Spezifikationen für das PCI Express Native Hot Plug bereits 2002.

Zu den Vorteilen des PCI Express Native Hot Plug zählt die volle Unterstützung von Legacy-PCI-Hot-Plug, basierend auf dem SHPC-Modell. Zusätzlich nutzt es eine Reihe von Programmroutinen, die bereits in aktuellen Betriebssystemen wie Windows 2003 Server und Windows XP implementiert sind. Dabei verzichtet das Native Hot Plug auf herstellerspezifisch angepasste BIOS- und Treiberversionen sowie auf modifizierte Geräte-Controller. Jede PCI-Express-Komponente wie der Root Complex, die Bridge oder der Switch verfügt über einen Hot-Plug-Controller, der unabhängig von Herstellervorgaben nach den PCI-Express-Spezifikationen arbeitet.

Einen weiteren Pluspunkt verbucht das PCI Express Hot Plug durch die so genannten "Power-Budgeting-Funktionen". Ist die Leistungsaufnahme eines PCI-Express-Slots vom Betriebssystem auf einen bestimmten Wert begrenzt oder steht dem System an einem Slot nicht mehr genügend elektrische Leistung für ein Gerät zur Verfügung, erkennt PCI Express Native Hot Plug diesen Zustand. Es überträgt diese Informationen an den Systemadministrator, der entsprechende Maßnahmen einleiten kann.

Demgegenüber steht das PCI Hot Plug mit seiner nicht standardisierten und komplexen Funktionalität. Die zentrale Steuerung der PCI-Slots übernimmt ein externer Hot-Plug-Controller. Zusammen mit dem speziell angepassten ACPI-BIOS des Herstellers sind der Controller und das BIOS in der Lage, bestimmte Hot-Plug-Geräte in den PCI-Steckplätzen zu erkennen und entsprechende Funktionsabläufe ebenfalls nach Vorgaben des Herstellers zu starten.

Im Vergleich zu PCI Hot Plug bietet das standardisierte PCI Express Native Hot Plug für den Administrator entscheidende Vorteile bei der Systemverwaltung. Entsprechen die verwendeten Komponenten dem PCI-Express-Standard, so sind keine besonderen Herstellereigenschaften bei der Nutzung der Funktion zu berücksichtigen. Wird zum Beispiel ein Native-Hot-Plug-Gerät in einen PCI-Express-Slot gesteckt, signalisiert das ACPI-BIOS diesen Zustand direkt dem Betriebssystem. Dieses löst definierte Treiber-Service-Interrupts aus und startet entsprechende Hot-Plug-Funktionen, die das Betriebssystem bereits unterstützt.