大家好，今天我們講一下電腦上各種接口和外設(shè)熱插拔的問(wèn)題。
先講個(gè)小疑惑，有一段時(shí)間汐元那個(gè)藏著很多小姐姐的U盤(pán)一插入電腦就會(huì)彈出這樣的窗口：
當(dāng)時(shí)一度以為Windows已經(jīng)智能到能夠識(shí)別小姐姐并且提醒汐元愛(ài)惜身體？
但如果點(diǎn)掃描并修復(fù)，通常又掃描不出什么問(wèn)題。后來(lái)經(jīng)IT之家同事提醒，發(fā)現(xiàn)彈出這樣的窗口，可能和平時(shí)直接拔U盤(pán)有關(guān)。
▲就是這么粗暴
對(duì)于U盤(pán)來(lái)說(shuō)，大部分情況下，其實(shí)不選擇“掃描并修復(fù)”也沒(méi)什么問(wèn)題。但是這個(gè)事情應(yīng)該正視。
雖說(shuō)U盤(pán)這種設(shè)備目前都是支持熱插拔的，但熱插拔≠直接用手插拔！
我們先看看到底什么是熱插拔？
從定義上來(lái)看，熱插拔就是計(jì)算機(jī)允許用戶(hù)在不切斷電源、不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下即時(shí)接入和取出設(shè)備，從而增加計(jì)算機(jī)擴(kuò)展外設(shè)的靈活性。
仔細(xì)看，定義上沒(méi)有一個(gè)字告訴我們熱拔插就是可以用手直接拔直接插，所以，想要拔U盤(pán)時(shí)，正確的做法還是老老實(shí)實(shí)先點(diǎn)擊系統(tǒng)中的“安全彈出設(shè)備”。
雖然很多時(shí)候我們直接用手拔出也沒(méi)發(fā)生什么，但就像汐元開(kāi)頭說(shuō)的，提示“掃描并修復(fù)”就是直接拔導(dǎo)致的一種小問(wèn)題。嚴(yán)重的時(shí)候，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。
可能有IT之家小伙伴會(huì)好奇，那么為什么鍵盤(pán)鼠標(biāo)這樣的外設(shè)可以直接用手拔插，U盤(pán)就建議大家彈出了呢？
那是因?yàn)椋琔盤(pán)這樣的存儲(chǔ)設(shè)備是有緩存空間的，例如文件傳輸?shù)経盤(pán)上，會(huì)先寫(xiě)到高速的緩存中，再存到閃存芯片中，所以有時(shí)候系統(tǒng)提示文件已經(jīng)傳完了，但可能U盤(pán)其實(shí)還在讀寫(xiě)。
這個(gè)時(shí)候直接拔出，就有可能破壞文件系統(tǒng)。
當(dāng)然，這里的緩存也是可以在系統(tǒng)中取消的，具體方法后續(xù)IT之家也可以寫(xiě)一個(gè)小教程。
但即使去掉了緩存功能，也不建議大家直接拔，因?yàn)槟阋埠茈y保證電腦上有沒(méi)有什么流氓軟件在后臺(tái)訪問(wèn)你的U盤(pán)。
而鍵盤(pán)鼠標(biāo)這樣的設(shè)備只是輸入輸出指令，不存在這種情況，所以直接拔插沒(méi)啥問(wèn)題。
講了這么多，相信大家也想更進(jìn)一步了解熱插拔到底是怎么回事。
從實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)講，熱插拔其實(shí)是一個(gè)軟硬件結(jié)合的過(guò)程。
總線，可以理解為計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線。可以分為片總線，內(nèi)總線和外部總線。
其中外部總線是指系統(tǒng)總線，即CPU與存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)之間的連線，外部設(shè)備和它直接相關(guān)。
90年代中期的586處理器系統(tǒng)總線都增加了外部總線的擴(kuò)展，這是即插即用的基礎(chǔ)。
在接口電路設(shè)計(jì)方面，如圖，當(dāng)外部設(shè)備插入系統(tǒng)時(shí)，會(huì)有一個(gè)很大的瞬時(shí)電流向輸入電容充電，這可能導(dǎo)致電路損壞。
熱插拔電路設(shè)計(jì)的目的就是把這個(gè)瞬時(shí)電流控制在合適的水平。
操作的方法主要有三種：
第一種是在接口上引入長(zhǎng)、短交錯(cuò)的引腳，長(zhǎng)引腳上加入預(yù)充電電阻。這是我們經(jīng)?？吹降姆椒ā?/p>
插入時(shí)，長(zhǎng)引腳首先接觸到電源，通過(guò)預(yù)充電電阻為外設(shè)的電容充電，同時(shí)限制電流；接著短引腳接觸電源，分擔(dān)預(yù)充電電阻的負(fù)載，為接入的板卡提供一個(gè)低阻通道。
拔出時(shí)，長(zhǎng)引腳最后和電源分離，通過(guò)預(yù)充電電阻為板卡負(fù)載電容放電。
第二種方法比較復(fù)雜，主要是通過(guò)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和一個(gè)外部特定的晶體管（MOS管）來(lái)控制瞬時(shí)電流。
MOS管是一種電壓控制器件，可以在電路中起到控制電流的作用。
最后一種是最好的解決方案：引入專(zhuān)業(yè)的熱插拔芯片，提供過(guò)壓和欠壓保護(hù)、過(guò)載時(shí)利用恒流源實(shí)現(xiàn)有源電流限制等功能，甚至還有控制電流上升速率、監(jiān)控電流強(qiáng)度等功能。
至于軟件層面，則主要是負(fù)責(zé)處理用戶(hù)插拔設(shè)備的請(qǐng)求，確認(rèn)設(shè)備是否被占用等。
接下來(lái)，我們不妨看看具體設(shè)備在熱插拔的時(shí)候應(yīng)該注意什么。
1、USB設(shè)備
關(guān)于USB類(lèi)設(shè)備，其實(shí)開(kāi)頭汐元已經(jīng)講了好多。
當(dāng)1994年USB傳輸協(xié)議推出時(shí)，科技巨頭們就已經(jīng)考慮到USB接口對(duì)熱插拔功能的支持了，到現(xiàn)在的雷電3接口，都支持熱插拔。
以非常常見(jiàn)的USB Type-A接口為例，可以看到它用到了上面所說(shuō)的長(zhǎng)短交錯(cuò)引腳的控制方法實(shí)現(xiàn)熱插拔。4根引腳中外側(cè)的兩根長(zhǎng)引腳用于供電，內(nèi)側(cè)兩根用于數(shù)據(jù)傳輸。
這里安利一下，關(guān)于USB接口的更多內(nèi)容，歡迎大家前往IT之家《一文盡懂USB 4》一文中查閱~
對(duì)于USB設(shè)備來(lái)說(shuō)，熱插拔應(yīng)該注意哪些其實(shí)在文章開(kāi)頭汐元也說(shuō)得差不多了。像U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)，包括MP3、手機(jī)等存儲(chǔ)設(shè)備的特殊性，我們最好要確認(rèn)拔出設(shè)備時(shí)設(shè)備沒(méi)有被占用，因此建議大家使用系統(tǒng)中的彈出功能，否則有可能會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失、甚至對(duì)設(shè)備造成損壞。
這里要提一下，目前來(lái)說(shuō)，手機(jī)上的SIM卡和SD卡理論上也是可以熱插拔的，以SIM卡為例，卡座上會(huì)有專(zhuān)門(mén)的卡檢測(cè)引腳，SIM卡插入或拔出時(shí)，會(huì)根據(jù)電平高低變化來(lái)觸發(fā)中斷，軟件層面這時(shí)候就會(huì)根據(jù)中斷的狀態(tài)來(lái)判斷是插卡還是拔卡，然后做出相應(yīng)的動(dòng)作。
現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中我們?cè)谑謾C(jī)上直接插拔SIM卡和SD卡，一般也不會(huì)發(fā)生一些事故。當(dāng)然，如果你很謹(jǐn)慎，也可關(guān)機(jī)后進(jìn)行插拔。
2、硬盤(pán)類(lèi)
SATA硬盤(pán)方面，從2002年開(kāi)始的SATA2.0協(xié)議就已經(jīng)允許熱插拔，多年前在售的硬盤(pán)和主板，應(yīng)該都是SATA2.0或以上的了，所以實(shí)現(xiàn)熱插拔是沒(méi)有問(wèn)題的。
對(duì)于機(jī)械硬盤(pán)和SATA硬盤(pán)而言，接口也有和USB類(lèi)似的長(zhǎng)短引腳設(shè)計(jì)，并且其中有數(shù)據(jù)線路和電源線路。
在帶電狀態(tài)下插拔硬盤(pán)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬時(shí)電流，硬盤(pán)的電源線路對(duì)這個(gè)瞬時(shí)電流的寬容能力較強(qiáng)，危險(xiǎn)來(lái)自硬盤(pán)的數(shù)據(jù)線路，帶電的時(shí)候插拔，數(shù)據(jù)線路上會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬間電流和壓降，很可能導(dǎo)致硬盤(pán)損壞。
所以要記住的一點(diǎn)是，熱插拔硬盤(pán)時(shí)，通常我們會(huì)有一個(gè)順序：
插入時(shí)，先插電源線路，再插入數(shù)據(jù)線路，拔開(kāi)時(shí)，則是先拔開(kāi)數(shù)據(jù)線路，然后再拔開(kāi)電源線路。
汐元從IT之家同事手上奪來(lái)一個(gè)硬盤(pán)給大家演示一下：
在軟件層面，對(duì)于Windows系統(tǒng)而言，熱插時(shí)，把硬盤(pán)插好后，通常我們需要在系統(tǒng)的設(shè)備管理器里選擇“掃描檢測(cè)硬件驅(qū)動(dòng)”，而拔出時(shí)，則可以在“設(shè)備管理器”中選擇需要拔掉的硬盤(pán)，點(diǎn)擊“卸載”，然后再將硬盤(pán)拔掉。
至于主板BIOS的問(wèn)題，目前大部分情況下其實(shí)都是默認(rèn)開(kāi)啟硬盤(pán)熱插拔（HotPlug）功能的。萬(wàn)一沒(méi)有，則可以在BIOS中開(kāi)啟“AHCI”模式，然后在副項(xiàng)目中開(kāi)啟“熱插拔”功能。
還有就是，對(duì)于M.2接口的硬盤(pán)，通常不適合熱插拔，畢竟這類(lèi)硬盤(pán)需要在主板上固定，固定和解除固定的時(shí)候最好是要斷電的。
當(dāng)然，也不排除可能有人騷操作，表示不用固定……
硬盤(pán)不比普通的USB產(chǎn)品，對(duì)于硬盤(pán)的熱插拔，建議大家還是按照上述要點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，否則操作不當(dāng)數(shù)據(jù)損失，那就尷尬了。
3、HDMI等視頻接口
HDMI接口從誕生之初就是考慮到熱插拔的，以最常見(jiàn)的HDMI A型口為例，其接口的第19針用于熱插拔檢測(cè)（HPD），也有說(shuō)是第1針的，總之就是倒梯形右上角的那一針。
同時(shí)HDMI也有防靜電設(shè)計(jì)。
但是，由于不同HDMI線材的內(nèi)部工藝不同、質(zhì)量不同，連接的高清設(shè)備不同，這些我們不好控制，所以，HDMI線建議大家最好還是不要熱插拔。
和HDMI類(lèi)似的DP接口，同樣也是支持熱插拔，但基于和HDMI相似的考慮，我們也不建議熱插拔。
至于較老的VGA和DVI接口，理論上它們是不支持熱插拔的，很多VGA和DVI線材的接口有螺絲固定，其實(shí)就是為了防止大家熱插拔。
其實(shí)上述視頻接口的熱插拔功能也還有爭(zhēng)議，有IT之家小伙伴可能會(huì)說(shuō)，平時(shí)我熱插拔也沒(méi)出什么事嘛！但是，其實(shí)也有因?yàn)闊岵灏螌?dǎo)致設(shè)備主板燒壞的案例，畢竟視頻接口數(shù)據(jù)傳輸量大，不怕一萬(wàn)就怕萬(wàn)一，大家還是不要熱插拔的好。
總結(jié)
關(guān)于熱插拔的問(wèn)題，今天汐元就和大家談到這。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，其實(shí)就是一個(gè)詞：謹(jǐn)慎。
USB設(shè)備最好在軟件系統(tǒng)層面確認(rèn)沒(méi)有占用的時(shí)候熱插拔，硬盤(pán)接口、視頻接口，按照各自的特性和要點(diǎn)來(lái)。
最忌諱的是不管三七二十一，直接用手拔插的行為，IT之家友情提醒，這不是正確的姿勢(shì)哦~萬(wàn)一主板或者設(shè)備承受不了，發(fā)生了意外，那就悲劇了~
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