PCIe总线的热插拔机制

某些特殊的应用场合可能要求PCIe设备能够以高可靠性持续不间断运行，为此，PCIe总线采用热插拔（Hot Plug）和热切换（Hot Swap）技术，来实现不关闭系统电源的情况下更换PCIe卡设备。

注：本文将简单地介绍一下PCIe总线的热插拔机制，关于热切换（Hot Swap），请参考PCIe Spec的相关章节。

PCIe总线的热插拔主要指的是PCIe卡设备的热插拔，以及相关的实现机制等。PCIe卡有两个用于热插拔机制的边带信号——PRSNT1#和PRSNT2#。PCIe卡设备上的这两个信号之间是短路的，PCIe插槽的PRSNT1#被固定地连接到地，PRSNT2#则被上拉。且这两个信号的金手指长度要比其他的信号的金手指长度要短一点。如下图所示，当PCIe卡设备未被完全插入插槽时，插槽的PRSNT2#信号由于上拉的作用，将一直处于高点平状态。当PCIe卡设备被完全插入插槽后，插槽上的PRSNT2#信号则会被PCIe卡设备的短路线连接到地，从而使得其变为低电平。换句话说，从插槽的角度看，当PRSNT2#位高电平时，则认为PCIe卡设备未能正确插入或者无PCIe卡设备；当PRSNT2#位低电平时，表明PCIe卡设备被正确地插入插槽中。

注：PCIe总线除了有一个Base Spec之外，还有一个关于PCIe卡设备的Spec——PCIe Card ElectroMechanical Spec（CEM）。

与PCI总线不同，PCIe总线采用的是点到点的连接（Point-to-Point Connections），因此其并不像PCI总线那样需要用于卡设备的隔离逻辑（Isolation Logic），但是每个端口（桥设备中的，如Root和Switch）都必须包含一个独立的热插拔控制器（Hot Plug Controller），如下图所示：

当然，热插拔不仅仅是硬件的事，其需要软硬件协同实现。要想实现热插拔功能，操作系统、主板热插拔驱动器、PCIe卡设备驱动以及PCIe卡硬件功能都必须支持热插拔，缺一不可。从PCIe卡设备硬件功能的角度来看，其需要支持Quiesce命令、Pause命令（可选）、Start命令和Resume命令。

桥设备（Switch等）中还需要支持热插拔控制器（Hot Plug Controller），如下图所示，这里就不详细介绍了。具体请参考PCIe Spec相关章节内容。

配置空间中，与热插拔相关的寄存器如下图所示：