التوصيل والتشغيل

في الحوسبة ، جهاز التوصيل والتشغيل ( PnP ) أو ناقل الكمبيوتر هو جهاز به مواصفات تسهل التعرف على مكون الأجهزة في النظام دون الحاجة إلى تكوين جهاز فعلي أو تدخل المستخدم في حل تعارضات الموارد. ^{[1] [2]} تم توسيع مصطلح "التوصيل والتشغيل" منذ ذلك الحين ليشمل مجموعة واسعة من التطبيقات التي ينطبق عليها نفس الافتقار إلى إعداد المستخدم. ^{[3] [4]}

يتم التحكم في أجهزة التوسع وتبادل البيانات مع نظام المضيف من خلال عناوين منافذ الذاكرة أو مساحة الإدخال/الإخراج المحددة، وقنوات الوصول المباشر للذاكرة ، وخطوط طلب المقاطعة والآليات الأخرى، والتي يجب أن تكون مرتبطة بشكل فريد بجهاز معين للعمل. قدمت بعض أجهزة الكمبيوتر مجموعات فريدة من هذه الموارد لكل فتحة من اللوحة الأم أو اللوحة الخلفية . قدمت تصميمات أخرى جميع الموارد لجميع الفتحات، وكان لكل جهاز محيطي فك تشفير عنوان خاص به للسجلات أو كتل الذاكرة التي يحتاجها للتواصل مع نظام المضيف. نظرًا لأن التعيينات الثابتة جعلت توسيع النظام أمرًا صعبًا، فقد استخدمت الأجهزة عدة طرق يدوية لتعيين العناوين والموارد الأخرى، مثل وصلات التوصيل السلكية، أو الدبابيس التي يمكن توصيلها بسلك أو أحزمة قابلة للإزالة، أو المفاتيح التي يمكن ضبطها لعناوين معينة. ^[5] نظرًا لأن المعالجات الدقيقة جعلت أجهزة الكمبيوتر في السوق الشاملة ميسورة التكلفة، فقد كان تكوين البرامج لأجهزة الإدخال/الإخراج مفيدًا للسماح بالتثبيت من قبل المستخدمين غير المتخصصين. تضمنت الأنظمة المبكرة لتكوين البرامج للأجهزة معيار MSX و NuBus و Amiga Autoconfig وIBM Microchannel. في البداية، كانت جميع بطاقات التوسعة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية IBM تتطلب الاختيار المادي لتكوين الإدخال/الإخراج على اللوحة باستخدام أحزمة التوصيل أو مفاتيح DIP ، ولكن بشكل متزايد تم ترتيب أجهزة ناقل ISA لتكوين البرامج. ^[6] بحلول عام 1995، تضمن Microsoft Windows طريقة شاملة لإحصاء الأجهزة في وقت التمهيد وتخصيص الموارد، والتي أطلق عليها معيار "التوصيل والتشغيل". ^[7]

يمكن أن تحتوي أجهزة التوصيل والتشغيل على موارد مخصصة في وقت التمهيد فقط، أو قد تكون أنظمة توصيل ساخنة مثل USB و IEEE 1394 (FireWire). ^[8]

تطلبت بعض الأجهزة الطرفية المبكرة لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة من المستخدم النهائي قطع بعض الأسلاك ولحام بعضها البعض من أجل إجراء تغييرات في التكوين؛ ^[9] وكان المقصود من هذه التغييرات أن تكون دائمة إلى حد كبير طوال عمر الأجهزة.

مع تزايد إمكانية وصول عامة الناس إلى أجهزة الكمبيوتر، تزايدت الحاجة إلى إجراء تغييرات أكثر تكرارًا من قبل مستخدمي الكمبيوتر غير المهرة في استخدام مكاوي اللحام. وبدلاً من قطع ولحام التوصيلات، تم إنجاز التكوين بواسطة وصلات أو مفاتيح DIP . وفي وقت لاحق، تمت أتمتة عملية التكوين هذه: التوصيل والتشغيل. ^[6]

تم تصميم نظام MSX ، ​​الذي تم إصداره في عام 1983، ^[10] ليكون سهل الاستخدام من البداية، وقد تم تحقيق ذلك من خلال نظام من الفتحات والفتحات الفرعية، حيث كان لكل منها مساحة عنوان افتراضية خاصة بها ، وبالتالي القضاء على تعارضات عناوين الأجهزة في مصدرها ذاته. لم تكن هناك حاجة إلى وصلات أو أي تكوين يدوي، كما سمحت مساحة العنوان المستقلة لكل فتحة باستخدام شرائح رخيصة جدًا وشائعة، إلى جانب منطق الغراء الرخيص . من ناحية البرنامج، تم توفير برامج التشغيل والإضافات في ذاكرة القراءة فقط الخاصة بالبطاقة، وبالتالي لم تتطلب أي أقراص أو أي نوع من تدخل المستخدم لتكوين البرنامج. قامت ملحقات ذاكرة القراءة فقط بتجريد أي اختلافات في الأجهزة وعرضت واجهات برمجة تطبيقات قياسية كما حددتها شركة ASCII Corporation .

في عام 1984، تم تطوير بنية NuBus بواسطة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ^[11] كواجهة محيطية مستقلة عن النظام الأساسي تعمل على أتمتة تكوين الأجهزة بالكامل. كانت المواصفات ذكية بدرجة كافية بحيث يمكنها العمل مع منصات الكمبيوتر ذات النهاية الكبيرة والنهاية الصغيرة التي كانت غير متوافقة مع بعضها البعض في السابق. ومع ذلك، أدى هذا النهج المستقل إلى زيادة تعقيد الواجهة وتطلب شرائح دعم على كل جهاز، وهو ما كان مكلفًا في الثمانينيات، وبصرف النظر عن استخدامه في أجهزة Apple Macintoshes وأجهزة NeXT ، لم يتم اعتماد التكنولوجيا على نطاق واسع.

في عام 1984، طورت شركة كومودور بروتوكول Autoconfig وناقل التوسعة Zorro لسلسلة أجهزة الكمبيوتر القابلة للتوسعة Amiga . وكان أول ظهور علني في معرض CES لأجهزة الكمبيوتر في لاس فيجاس عام 1985، مع النموذج الأولي المسمى "Lorraine". ومثل NuBus، لم تكن أجهزة Zorro تحتوي على أي وصلات أو مفاتيح DIP على الإطلاق. تم تخزين معلومات التكوين على جهاز للقراءة فقط على كل جهاز طرفي، وفي وقت التمهيد، خصص نظام المضيف الموارد المطلوبة للبطاقة المثبتة. لم تنتشر بنية Zorro إلى الاستخدام العام للحوسبة خارج خط منتجات Amiga، ولكن تمت ترقيتها في النهاية إلى Zorro II و Zorro III للتكرار اللاحق لأجهزة كمبيوتر Amiga.

في عام 1987، أصدرت شركة IBM تحديثًا لجهاز IBM PC المعروف باسم خط Personal System/2 من أجهزة الكمبيوتر باستخدام بنية Micro Channel Architecture . ^[12] كان PS/2 قادرًا على التكوين الذاتي التلقائي تمامًا. تم إصدار كل قطعة من أجهزة التوسعة مع قرص مرن يحتوي على ملف خاص يستخدم لتكوين الأجهزة تلقائيًا للعمل مع الكمبيوتر. سيقوم المستخدم بتثبيت الجهاز وتشغيل الكمبيوتر وتحميل معلومات التكوين من القرص، ويتم تعيين المقاطعات وDMA والإعدادات الأخرى المطلوبة للأجهزة تلقائيًا.

ومع ذلك، كانت الأقراص تشكل مشكلة في حالة تلفها أو فقدها، حيث كانت الخيارات الوحيدة في ذلك الوقت للحصول على بدائل هي عن طريق البريد العادي أو خدمة لوحات الإعلانات الرقمية التي تقدمها شركة IBM . وبدون الأقراص، فإن أي أجهزة جديدة ستصبح عديمة الفائدة تمامًا، وفي بعض الأحيان لن يتمكن الكمبيوتر من التشغيل على الإطلاق حتى تتم إزالة الجهاز غير المهيأ.

لم تحظ تقنية Micro Channel بدعم واسع النطاق، ^[13] لأن شركة IBM أرادت استبعاد مصنعي النسخ من منصة الحوسبة من الجيل التالي. كان على أي شخص يطور لتقنية MCA أن يوقع على اتفاقيات عدم إفشاء ودفع إتاوات لشركة IBM عن كل جهاز يتم بيعه، مما يضع علاوة سعرية على أجهزة MCA. ثار المستخدمون النهائيون ومصنعو النسخ ضد IBM وطوروا ناقل معايير مفتوح خاص بهم، والمعروف باسم EISA. ونتيجة لذلك، ضعف استخدام تقنية MCA باستثناء أجهزة الكمبيوتر المركزية من IBM.

مع مرور الوقت، تم دمج العديد من بطاقات الهندسة المعمارية القياسية للصناعة (ISA)، من خلال تقنيات خاصة ومتنوعة، مع أجهزة لتكوينها ذاتيًا أو لتوفير تكوين برمجي؛ غالبًا ما كانت البطاقة تأتي مع برنامج تكوين على القرص يمكنه ضبط الأجهزة القابلة للتكوين برمجيًا (ولكن ليس تكوينها ذاتيًا) تلقائيًا. تحتوي بعض البطاقات على وصلات وتكوين برمجي، مع بعض الإعدادات التي يتحكم فيها كل منهما؛ أدى هذا الحل الوسط إلى تقليل عدد وصلات العبور التي يجب ضبطها، مع تجنب النفقات الكبيرة لإعدادات معينة، على سبيل المثال السجلات غير المتطايرة لإعداد عنوان أساسي. استمرت مشاكل وصلات العبور المطلوبة، لكنها تضاءلت ببطء مع تضمين المزيد والمزيد من الأجهزة، سواء ISA أو الأنواع الأخرى، لأجهزة تكوين ذاتي إضافية. ومع ذلك، فإن هذه الجهود ما زالت لا تحل مشكلة التأكد من أن المستخدم النهائي لديه برنامج التشغيل المناسب للأجهزة.

ISA PnP أو (legacy) Plug & Play ISA كان نظامًا يعمل بنظام التوصيل والتشغيل ويستخدم مجموعة من التعديلات على الأجهزة ونظام BIOS ونظام التشغيل لإدارة تخصيص الموارد تلقائيًا. وقد حل محله ناقل PCI في منتصف تسعينيات القرن العشرين.

يعتمد PCI plug and play (التكوين التلقائي) على مواصفات PCI BIOS في تسعينيات القرن العشرين، وتم استبدال مواصفات PCI BIOS بـ ACPI في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

في عام 1995، أصدرت شركة مايكروسوفت نظام التشغيل Windows 95 ، والذي حاول أتمتة اكتشاف الأجهزة وتكوينها قدر الإمكان، ولكن لا يزال بإمكانه الرجوع إلى الإعدادات اليدوية إذا لزم الأمر. أثناء عملية التثبيت الأولية لنظام التشغيل Windows 95، سيحاول اكتشاف جميع الأجهزة المثبتة في النظام تلقائيًا. نظرًا لأن الاكتشاف التلقائي الكامل لكل شيء كان عملية جديدة بدون دعم كامل من الصناعة، فقد كتبت عملية الاكتشاف باستمرار في ملف سجل تتبع التقدم أثناء عملية الاكتشاف. في حالة فشل فحص الجهاز وتجميد النظام، يمكن للمستخدم النهائي إعادة تشغيل الكمبيوتر وإعادة تشغيل عملية الاكتشاف، وسيستخدم المثبت سجل التتبع لتخطي النقطة التي تسببت في التجميد السابق. ^[14]

في ذلك الوقت، كان من الممكن أن يكون هناك مزيج من الأجهزة في النظام، بعضها قادر على التكوين التلقائي، وبعضها لا يزال يستخدم الإعدادات اليدوية بالكامل عبر وصلات التوصيل ومفاتيح DIP. كان العالم القديم لنظام التشغيل DOS لا يزال كامنًا تحت نظام التشغيل Windows 95، وكان من الممكن تكوين الأنظمة لتحميل الأجهزة بثلاث طرق مختلفة:

• من خلال برامج تشغيل إدارة الأجهزة في نظام التشغيل Windows 95 فقط
• استخدام برامج تشغيل DOS المحملة في ملفات التكوين CONFIG.SYS وAUTOEXEC.BAT
• استخدام مجموعة من برامج تشغيل DOS وبرامج تشغيل إدارة الأجهزة في نظام التشغيل Windows 95

لم تتمكن شركة Microsoft من فرض سيطرتها الكاملة على كافة إعدادات الأجهزة، لذا فقد تتضمن ملفات التكوين مزيجًا من إدخالات برامج التشغيل التي تم إدراجها بواسطة عملية التكوين التلقائي في نظام التشغيل Windows 95، وقد تتضمن أيضًا إدخالات برامج التشغيل التي تم إدراجها أو تعديلها يدويًا بواسطة مستخدمي الكمبيوتر أنفسهم. كما يمكن أن يوفر مدير الأجهزة في نظام التشغيل Windows 95 للمستخدمين خيارًا من بين العديد من التكوينات شبه الآلية لمحاولة تحرير الموارد للأجهزة التي لا تزال بحاجة إلى التكوين اليدوي.

بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن بعض أجهزة ISA الأحدث كانت قادرة على التكوين التلقائي، فقد كان من الشائع أن تقتصر بطاقات توسيع ISA للكمبيوتر الشخصي على عدد صغير جدًا من الخيارات لخطوط طلب المقاطعة. على سبيل المثال، قد تقتصر واجهة الشبكة على المقاطعات 3 و7 و10 فقط، بينما قد تقتصر بطاقة الصوت على المقاطعات 5 و7 و12. ويؤدي هذا إلى قلة خيارات التكوين إذا كانت بعض هذه المقاطعات مستخدمة بالفعل بواسطة جهاز آخر.

بالإضافة إلى ذلك، عملت أجهزة الكمبيوتر الشخصية على تقييد خيارات توسيع الجهاز لأن المقاطعات لا يمكن مشاركتها، كما أن بعض بطاقات التوسعة متعددة الوظائف قد تستخدم مقاطعات متعددة لوظائف البطاقة المختلفة، مثل بطاقة تسلسلية ثنائية المنفذ تتطلب مقاطعة منفصلة لكل منفذ تسلسلي.

وبسبب بيئة التشغيل المعقدة هذه، كانت عملية الاكتشاف التلقائي تنتج أحيانًا نتائج غير صحيحة، وخاصة في الأنظمة التي تحتوي على أعداد كبيرة من أجهزة التوسعة. وقد أدى هذا إلى تعارضات بين الأجهزة داخل نظام التشغيل Windows 95، مما أدى إلى فشل الأجهزة التي كان من المفترض أن تكون ذاتية التكوين بالكامل في العمل. وقد أدى عدم موثوقية عملية تثبيت الجهاز إلى الإشارة أحيانًا إلى التوصيل والتشغيل باسم التوصيل والصلاة . ^[15]

حتى عام 2000 تقريبًا، كان من الممكن شراء أجهزة الكمبيوتر الشخصية مع مزيج من فتحات ISA وPCI، لذا كان من الممكن أن يكون تكوين جهاز ISA يدويًا ضروريًا. ولكن مع الإصدارات المتتالية لأنظمة التشغيل الجديدة مثل Windows 2000 وWindows XP، كان لدى Microsoft نفوذ كافٍ لتقول إن برامج التشغيل لن يتم توفيرها بعد الآن للأجهزة القديمة التي لا تدعم الاكتشاف التلقائي. في بعض الحالات، اضطر المستخدم إلى شراء أجهزة توسعة جديدة أو نظام جديد بالكامل لدعم إصدار نظام التشغيل التالي.

يتم حاليًا استخدام العديد من واجهات الكمبيوتر الآلية بالكامل، ولا تتطلب كل منها تكوين الجهاز أو أي إجراء آخر من جانب مستخدم الكمبيوتر، باستثناء تثبيت البرنامج، للأجهزة ذاتية التكوين. تتضمن هذه الواجهات:

• IEEE 1394 (فاير واير)
• PCI ، ميني PCI
• PCI Express ، Mini PCI Express ، Thunderbolt
• بطاقة PCMCIA ، بطاقة PC ، بطاقة ExpressCard
• SATA ، SCSI متصل تسلسليًا
• USB
• دي في اي ، اتش دي ام اي

بالنسبة لمعظم هذه الواجهات، تتوفر معلومات تقنية قليلة جدًا للمستخدم النهائي حول أداء الواجهة. وعلى الرغم من أن كلًا من FireWire وUSB يتمتعان بنطاق ترددي يجب أن تتقاسمه جميع الأجهزة، فإن معظم أنظمة التشغيل الحديثة غير قادرة على مراقبة والإبلاغ عن مقدار النطاق الترددي المستخدم أو المتاح، أو تحديد الأجهزة التي تستخدم الواجهة حاليًا. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• الاتفاقية على التكوين (مبدأ PnP)
• التكوين التلقائي (Amiga)
• التبديل الساخن
• مساحة تكوين PCI

• التوصيل والتشغيل في نظام التشغيل Windows 2000 على ZDNet
• https://community.rapid7.com/docs/DOC-2150 محفوظ في 2013-05-12 على موقع Wayback Machine