Conectar y jugar

En informática , un dispositivo o bus de computadora plug and play ( PnP ) es aquel cuya especificación facilita el reconocimiento de un componente de hardware en un sistema sin necesidad de configuración física del dispositivo ni intervención del usuario para resolver conflictos de recursos. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El término "plug and play" se ha extendido desde entonces a una amplia variedad de aplicaciones a las que se aplica la misma falta de configuración por parte del usuario. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Los dispositivos de expansión se controlan e intercambian datos con el sistema anfitrión a través de direcciones de puerto de memoria o espacio de E/S definidas, canales de acceso directo a memoria , líneas de solicitud de interrupción y otros mecanismos, que deben asociarse de forma única con un dispositivo en particular para funcionar. Algunos ordenadores proporcionaban combinaciones únicas de estos recursos a cada ranura de una placa base o plano posterior . Otros diseños proporcionaban todos los recursos a todas las ranuras, y cada dispositivo periférico tenía su propia decodificación de direcciones para los registros o bloques de memoria que necesitaba para comunicarse con el sistema anfitrión. Dado que las asignaciones fijas dificultaban la expansión de un sistema, los dispositivos utilizaban varios métodos manuales para asignar direcciones y otros recursos, como puentes cableados, pines que podían conectarse con cables o correas extraíbles, o interruptores que podían configurarse para direcciones específicas. ^{[ 5 ]} A medida que los microprocesadores hicieron que los ordenadores de consumo masivo fueran asequibles, la configuración por software de los dispositivos de E/S fue ventajosa para permitir la instalación por parte de usuarios no especializados. Los primeros sistemas para la configuración por software de dispositivos incluían el estándar MSX , NuBus , Amiga Autoconfig e IBM Microchannel. Inicialmente, todas las tarjetas de expansión para la IBM PC requerían la selección física de la configuración de E/S en la placa mediante puentes o interruptores DIP , pero cada vez más, los dispositivos del bus ISA se configuraron mediante software. ^{[ 6 ]} Para 1995, Microsoft Windows incluía un método integral para enumerar el hardware durante el arranque y asignar recursos , conocido como el estándar "Plug and Play". ^{[ 7 ]}

Los dispositivos plug and play pueden tener recursos asignados solo al arrancar, o pueden ser sistemas hotplug como USB e IEEE 1394 (FireWire). ^{[ 8 ]}

Izquierda: Bloques de puentes de varios tamaños. Derecha: Un interruptor DIP con 8 interruptores.

Algunos de los primeros dispositivos periféricos de microcomputadoras requerían que el usuario final cortara físicamente algunos cables y soldara otros para realizar cambios de configuración; ^{[ 9 ]} dichos cambios estaban destinados a ser en gran medida permanentes durante la vida útil del hardware.

A medida que las computadoras se volvieron más accesibles al público en general, surgió la necesidad de que los usuarios, sin experiencia en el uso de soldadores, realizaran cambios con mayor frecuencia. En lugar de cortar y soldar conexiones, la configuración se realizaba mediante puentes o interruptores DIP . Posteriormente, este proceso de configuración se automatizó: Plug and Play. ^{[ 6 ]}

NuBus

En 1984, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrolló la arquitectura NuBus ^{[ 11 ]} como una interfaz periférica independiente de la plataforma que automatizaba completamente la configuración de los dispositivos. La especificación era lo suficientemente inteligente como para funcionar con plataformas informáticas tanto big-endian como little-endian , que hasta entonces habían sido incompatibles entre sí. Sin embargo, este enfoque independiente aumentó la complejidad de la interfaz y requirió chips de soporte en cada dispositivo, lo cual, en la década de 1980, resultaba costoso. Aparte de su uso en los ordenadores Apple Macintosh y NeXT , la tecnología no tuvo una amplia adopción.

Arquitectura de microcanales

En 1987, IBM lanzó una actualización del IBM PC conocida como la línea de computadoras Personal System/2, que utilizaba la arquitectura Micro Channel . ^{[ 12 ]} El PS/2 era capaz de autoconfigurarse completamente de forma automática. Cada módulo de expansión venía con un disquete que contenía un archivo especial para autoconfigurar el hardware y que funcionara con la computadora. El usuario instalaba el dispositivo, encendía la computadora, cargaba la información de configuración desde el disquete y el hardware asignaba automáticamente las interrupciones, el DMA y otros ajustes necesarios.

Sin embargo, los discos suponían un problema si se dañaban o se perdían, ya que en aquel entonces las únicas opciones para obtener repuestos eran por correo postal o mediante el servicio BBS de acceso telefónico de IBM . Sin los discos, cualquier hardware nuevo sería completamente inútil y, en ocasiones, el ordenador no arrancaría hasta que se retirara el dispositivo no configurado.

Micro Channel no obtuvo un apoyo generalizado, ^{[ 13 ]} porque IBM quería excluir a los fabricantes de clones de esta plataforma informática de próxima generación. Cualquiera que desarrollara para MCA debía firmar acuerdos de confidencialidad y pagar regalías a IBM por cada dispositivo vendido, lo que encarecía los dispositivos MCA. Los usuarios finales y los fabricantes de clones se rebelaron contra IBM y desarrollaron su propio bus de estándares abiertos, conocido como EISA. En consecuencia, el uso de MCA languideció, excepto en los mainframes de IBM.

Con el tiempo, muchas tarjetas con arquitectura estándar industrial (ISA) incorporaron, mediante técnicas propietarias y variadas, hardware para autoconfigurarse o para permitir la configuración por software. A menudo, la tarjeta incluía un programa de configuración en disco que podía configurar automáticamente el hardware configurable por software (pero que no se autoconfiguraba). Algunas tarjetas tenían tanto jumpers como configuración por software, con algunos ajustes controlados por cada método. Esta solución intermedia redujo la cantidad de jumpers que debían configurarse, evitando al mismo tiempo un gran gasto para ciertos ajustes, como los registros no volátiles para la configuración de la dirección base. Los problemas relacionados con los jumpers necesarios persistieron, pero disminuyeron gradualmente a medida que más y más dispositivos, tanto ISA como de otros tipos, incluían hardware adicional de autoconfiguración. Sin embargo, estos esfuerzos aún no resolvieron el problema de asegurar que el usuario final tuviera el controlador de software adecuado para el hardware.

ISA PnP o (antiguo) Plug & Play ISA era un sistema plug-and-play que utilizaba una combinación de modificaciones en el hardware, la BIOS del sistema y el software del sistema operativo para gestionar automáticamente la asignación de recursos. Fue reemplazado por el bus PCI a mediados de la década de 1990.

La función plug and play (autoconfiguración) de PCI se basa en la especificación BIOS de PCI de la década de 1990, especificación que fue reemplazada por la ACPI en la década de 2000.

En 1995, Microsoft lanzó Windows 95 , que intentaba automatizar al máximo la detección y configuración de dispositivos, aunque podía recurrir a la configuración manual si era necesario. Durante el proceso de instalación inicial de Windows 95, intentaba detectar automáticamente todos los dispositivos instalados en el sistema. Dado que la detección automática completa de todos los dispositivos era un proceso nuevo sin soporte generalizado en la industria, el proceso de detección escribía constantemente en un archivo de registro de seguimiento del progreso. En caso de que la detección de dispositivos fallara y el sistema se bloqueara, el usuario podía reiniciar el equipo, reiniciar el proceso de detección y el instalador utilizaría el registro de seguimiento para omitir el punto que causó el bloqueo anterior. ^{[ 14 ]}

En aquel entonces, un sistema podía contener una mezcla de dispositivos, algunos con capacidad de configuración automática y otros que aún utilizaban ajustes totalmente manuales mediante puentes y conmutadores DIP. El antiguo mundo de DOS seguía presente bajo Windows 95, y los sistemas podían configurarse para cargar dispositivos de tres maneras diferentes:

• Solo controladores a través del Administrador de dispositivos de Windows 95
• utilizando controladores DOS cargados en los archivos de configuración CONFIG.SYS y AUTOEXEC.BAT
• utilizando una combinación de controladores de DOS y controladores del Administrador de dispositivos de Windows 95

Microsoft no podía ejercer un control total sobre la configuración de todos los dispositivos, por lo que los archivos de configuración podían incluir una combinación de entradas de controladores insertadas por el proceso de configuración automática de Windows 95 y también entradas de controladores insertadas o modificadas manualmente por los propios usuarios. El Administrador de dispositivos de Windows 95 también podía ofrecer a los usuarios varias configuraciones semiautomáticas para intentar liberar recursos para los dispositivos que aún requerían configuración manual.

Además, si bien algunos dispositivos ISA posteriores permitían la configuración automática, era común que las tarjetas de expansión ISA para PC se limitaran a un número muy reducido de líneas de solicitud de interrupción. Por ejemplo, una interfaz de red podía limitarse a las interrupciones 3, 7 y 10, mientras que una tarjeta de sonido podía limitarse a las interrupciones 5, 7 y 12. Esto resultaba en pocas opciones de configuración si algunas de esas interrupciones ya estaban siendo utilizadas por otro dispositivo.

El hardware de los ordenadores personales limitaba además las opciones de expansión de dispositivos, ya que las interrupciones no se podían compartir, y algunas tarjetas de expansión multifunción utilizaban varias interrupciones para diferentes funciones de la tarjeta, como una tarjeta serie de doble puerto que requería una interrupción independiente para cada puerto serie.

Debido a este complejo entorno operativo, el proceso de autodetección a veces producía resultados incorrectos, especialmente en sistemas con un gran número de dispositivos de expansión. Esto provocaba conflictos de dispositivos en Windows 95, lo que hacía que dispositivos que se suponía que debían autoconfigurarse completamente dejaran de funcionar. La falta de fiabilidad del proceso de instalación de dispositivos hizo que a veces se hiciera referencia a Plug and Play como Plug and Pray . ^{[ 15 ]}

Hasta aproximadamente el año 2000, todavía se podían adquirir ordenadores con ranuras ISA y PCI, por lo que era posible que se requiriera la configuración manual de los dispositivos ISA. Sin embargo, con el lanzamiento de nuevos sistemas operativos como Windows 2000 y Windows XP, Microsoft adquirió la suficiente influencia como para dejar de proporcionar controladores para los dispositivos antiguos que no admitían la detección automática. En algunos casos, el usuario se veía obligado a comprar nuevos dispositivos de expansión o un sistema completamente nuevo para ser compatible con la siguiente versión del sistema operativo.

Actualmente se utilizan varias interfaces informáticas completamente automatizadas, ninguna de las cuales requiere configuración del dispositivo ni ninguna otra acción por parte del usuario, aparte de la instalación del software, en el caso de los dispositivos autoconfigurables. Estas interfaces incluyen:

• IEEE 1394 (FireWire)
• PCI , Mini PCI
• PCI Express , Mini PCI Express , Thunderbolt
• PCMCIA , tarjeta PC , tarjeta ExpressCard
• SATA , Serial Attached SCSI
• USB
• DVI , HDMI

En la mayoría de estas interfaces, el usuario final dispone de muy poca información técnica sobre su rendimiento. Si bien tanto FireWire como USB comparten un ancho de banda que deben compartir todos los dispositivos, la mayoría de los sistemas operativos modernos no pueden monitorizar ni informar sobre la cantidad de ancho de banda utilizado o disponible, ni identificar qué dispositivos están utilizando la interfaz en ese momento.

• Conector VGA

• Convención sobre configuración (el principio PnP)
• Autoconfiguración (Amiga)
• Intercambio en caliente
• Espacio de configuración PCI

• Plug and play en Windows 2000 en ZDNet
• https://community.rapid7.com/docs/DOC-2150Archivado el 12 de mayo de 2013 en Wayback Machine.