背景

使用PCIe的系统通常需要高的可用性或者non-stop工作，在线服务供应商需要计算机系统一年中仅仅有几分钟的空闲时间。构建这样系统可能受到多方面因素的影响，但是设备可靠性显然是很重要的。为了便于达成这样的目标，PCIe使用三个重要的功能来支持add-in卡的热拔插/热交换：

1. 在不关闭系统的情况下，替换失效的扩展卡.
2. 在修复过程之中保持OS和其他服务不间断运行.
3. 关闭和重启与失效设备相关的软件.

在PCI广泛普及前，已经开发许多热拔插解决方案专利来支持扩展卡的移除和替代。PCI实现最初的实现并不支持卡的热移除和插入，但是已经有两个标准解决方案可以支持PCI中的这个功能。第一个就是PC服务器主板和扩展Chassis中所用的热拔插PCI卡；第二个就是所谓的热交换，该技术主要用于基于无源PCI背板实现的CompactPCI系统中。

在两种解决方案中，都使用控制逻辑从电气上把卡逻辑与共享PCI总线隔离开来。通过控制电源，时钟和复位来确保当卡被移除，替代时，可以有序的掉电和有序上电，卡的状态和电源LED用于通知用户何时可以安全的移除和替代卡。

扩展热拔插支持PCI Express卡是一个显著的提升，设计人员也增加了许多原生的热拔插特征到PCIe。在规范中定义了配置寄存器，热拔插消息和支持热拔插解决方案的流程。

PCIe环境下的热拔插

PCIe热拔插源自于PCI标准Hot-Plug控制器规范1.0版本。PCI Express热拔插的目标如下：

1. 支持标准热拔插控制器规范中定义的标准使用模型. 这确保了从用户角度PCI Express热拔插与SHPC 1.0规范保持一致性.
2. 支持现有操作系统实现的软件模型. 然而，对于PCI Express热拔插控制器，使用服从SHPC 1.0规范规范的操作系统是不能工作的，这是由于编程接口的差异造成的。

支持热拔插控制器的必要寄存器集成到了单个Root和Switch端口。在热拔插软件控制下，这些控制器和相关的端口接口必须卡的接口信 确保在卡发生变化时保证有序的掉电和上电。为了达到这样的目的，那么需要：
3. 可以断言和去断言PCI Express设备连接器的PERST_N信 .
4.

Surprise移除通知

按照PCIe Card CEM规范设计的卡在连接器上实现了卡在位检测引脚(PRSNT1_N和PRSNT2_N)，这两引脚比连接器上其他引脚要短一些，因此，当PCIe卡被移除时，这些引脚首先脱离接触，这种机制可以在信 脱离接触前通知软件surprise移除，允许软件有时间移除设备电源。

PCI和PCI Express热拔插存在的差异

PCI和PCI Express热拔插解决方案支持热拔插所需要的要素本质上是相同的。下图显示了PCI支持热拔插所需要的硬件和软件要素。PCI解决方案实现了系统板卡上的标准热拔插控制器，用来处理总线上所有的热拔插槽。在PCI环境下需要隔离逻辑在PCI卡变化之前从电气上断开卡到共享总线的连接，以避免active总线上信 产生抖动。

PCIe使用点对点连接，也就不需要逻辑隔离，但是每个端口需要一个单独的热拔插控制器，每个Root和Switch端口定义的标准化软件接口控制着热拔插操作。

PCI热拔插要素

PCI Express热拔插要素

支持热拔插所需要的要素

如上图所示，构建热拔插支持环境需要要素协同工作，我们大致从软件和硬件两层面进行阐述。

软件要素

下面描述了支持热拔插功能的主要软件要素：

1. 软件接口：由OS厂商提供，OS提供的工具允许用户请求连接器掉电，移除板卡，或者给已安装的板卡供电.
2. 热拔插服务：OS厂商提供，一项处理OS发出的请求的服务。主要包括：
   2.1 提供槽位标识符
   2.2 打开或关闭板卡电源
   2.3 打开或关闭Attention指示
   2.4 读当前槽位的电源状态
   热拔插服务与热拔插系统驱动交互来满足OS发出的请求，与热拔插系统驱动的接口由OS厂商定义。
3. 标准化热拔插系统驱动：由系统板卡厂商提供或者OS厂商提供，接受OS中热拔插服务的请求。与硬件热拔插控制器交互来实现请求.
4. 设备驱动：适配卡厂商，一些特定的热拔插功能必须包含在支持热拔插设备驱动中。主要包括：
   4.1 支持静默命令
   4.2 可选支持暂停命令
   4.3 支持启动命令或者可选支持恢复命令

支持热拔插功能的系统可以使用不支持热拔插功能的OS。在这种情况下，尽管系统BIOS可能包含了热拔插相关的软件，但是热拔插服务可能并不存在。假定用户不进行板卡的热拔插，那么系统作为一个标准非热拔插系统使用：
1.