熱插拔與拓樸變動

1. 有插槽，就一定能在運作中拔插嗎？

不一定。PCIe 的 Native Hot-Plug 定義了一組可搭配使用的機制；按鈕、指示燈、電源控制器、固定扣具與偵測器是否存在，還要看實際 form factor。Base 規格不替所有連接器指定相同的拔插方式。

OS 與韌體之間的管理權由 Chapter 13 的 _OSC 協調說明。這裡先接受「OS 有權管理此插槽」的前提，專心觀察硬體如何回報。

2. 如果要查這個插槽能做什麼，依序看哪幾張圖？

先在控制插槽的 Downstream Port 02:01.0 找 PCI Express Capability，不能到新插入的 Endpoint 尋找插槽控制器。本例 Capability base=0x70。先讀 Figure 7-23 的 Port Type 與 Slot Implemented，再讀 Figure 7-30 的 Slot Capabilities；有了能力前提，才解讀 Figures 7-31、7-32 的 Control 與 Status。

(0x0162 >> 4) & 0xF = 6 表示 Switch Downstream Port；bit 8=1 才讓插槽欄位具有本節所需的意義。若 Slot Implemented=0，不能繼續把整個 Slot Register 區都當成有效插槽資料；Data Link Layer State Changed 等欄位另有明確例外。

Slot Capabilities 的 bits 0–4 都是 1：Attention Button、Power Controller、MRL Sensor、Attention Indicator、Power Indicator 均存在。MRL 是 Manually-operated Retention Latch，也就是手動固定扣具。bit 6=1 表示 Hot-Plug Capable；bit 18=0 表示支援 Command Completed 通知。0x002825DF >> 19 = 5 是實體插槽編號，不是 Device Number。

功率欄位也要分開算：Value=(0x002825DF >> 7) & 0xFF = 75，Scale=0，因此本例上限為 75 W。這是插槽所提供的上限資訊，不是裝置當下量到的耗電量。本例沒有使用 Value 大於 0xEF 時的特殊編碼。

Hot-Plug Surprise bit 5=0。本例只示範有秩序流程；不能由此推斷其他平台完全無法處理非同步移除。Base 6.0 已不建議以舊 HPS 機制支援 async hot-plug，而建議使用 DPC。若有 SFI，讀到的 HPS 還可能受 SFI HPS Suppress 影響。

DPC

Downstream Port Containment，下游連接埠錯誤隔離

3. Presence=1 與 Presence Changed=1，有什麼差別？

0x0048 的 bit 6 是目前狀態，bit 3 是待處理事件。前者說「現在偵測到裝置」，後者說「存在狀態曾經改變」。事件 bit 不記錄變化次數，也不保存每次變化方向；同類 Slot Event 尚未清除時，後續同類事件會被忽略。因此軟體不能把 Changed=1 解成「剛好插入一次」。

本例有主電源控制器，也有符合 form factor 的 out-of-band presence detect，因此主電源關閉時仍能偵測插入。一般而言，In-Band PD Disable=0 時 Presence Detect State 是 in-band 與適用 out-of-band 偵測的 OR；in-band 偵測需要裝置已有供電。若兩種偵測來源不同步，只看這一個 bit 不能還原完整的物理過程。

通知又是另一層。Slot Control=0x17F8 開啟 PDC Enable bit 3、Command Completed Interrupt Enable bit 4、Hot-Plug Interrupt Enable bit 5，以及 Data Link Layer State Changed Enable bit 12。存在事件 bit 可以在通知停用時設起來；而要收到中斷，還必須符合所選 INTx 或 MSI／MSI-X 機制的條件。

MSI

Message Signaled Interrupt，訊息中斷

MSI-X

Message Signaled Interrupts Extension，表格式訊息中斷

這些事件欄位是 RW1C：對欲清除的 bit 寫 1；Presence Detect State 是唯讀欄位，不是要清除的事件。三列是不同時間的快照，假設清除期間沒有新事件；實際處理仍須重新讀取目前狀態。不要把相鄰 Slot Control 與 Slot Status 一起做不加區分的 32-bit 讀改寫。

4. 寫入 Power On 後，什麼時候可以開始枚舉？

本例先處理插入事件、確認扣具關閉與功率預算足夠，再向 Slot Control 寫入 0x12F8。這個值保留通知設定，讓 Power Controller Control bit 10=0（Power On），Power Indicator bits 9:8=10b（Blink），Attention Indicator bits 7:6=11b（Off）。假設沒有前一個未完成的 Hot-Plug 命令。

對 Hot-Plug Capable Port 的 Slot Control 寫入就是一個 Hot-Plug 命令，即使只改通知設定也一樣。本例支援 Command Completed，所以必須等前一個命令完成後才發下一個；若一秒後仍未回報完成，規格允許重送或發下一個命令。這是命令介面的規則，不是「逾時就能假定供電成功」。

Command Completed 只保證控制器已處理前一個命令、可以接收下一個命令，不保證命令對應的實際動作已完成。同樣地，Power Controller Control 讀回 0，只是最近寫入的設定；電源故障等狀況仍可能阻止實際供電。

之後收到 Data Link Layer State Changed，須再讀 Link Status 的 Data Link Layer Link Active，確認為 1。本例在 t=40 ms 讀到 Link Status=0x2043，其中 bit 13=1；沒有適用的提早就緒機制，所以從這次讀到 Active 起等 100 ms，t=140 ms 才開始 Configuration Request。不能把 100 ms 從 t=0 或 Command Completed 起算。

§6.7.3.3 另規定：Hot-Add 啟動後，一秒內應出現 Data Link Layer State Changed；有 Power Controller 時，本例起點就是 t=0 的供電寫入。對已 Active 但尚未回 Successful Completion 的裝置，軟體又須允許從 Active 起至少一秒，才可認定裝置損壞。這兩個一秒處理不同問題；RRS 與 Reset 的等待例外回看 Chapter 9。

5. Link 已起來，為什麼新裝置仍可能不能使用？

接下來要完成 枚舉與 資源配置。這不是重跑兩章的所有細節，而是檢查新增裝置能否放進目前仍在使用的拓樸。

作者資源案例：假設某條下游路徑只剩 0x80080000–0x800FFFFF 可用，共 0x80000 bytes，也就是 512 KiB。新裝置的一個 BAR 需要 0x100000 bytes（1 MiB），且依大小對齊。即使裝置已能回 Configuration Completion，這段空間仍放不下 BAR；把 BAR 寫到視窗外也不會讓上游自動轉送。

平台可以在最初配置時預留適當的 Bus Numbers 與 Memory／I/O 範圍。若預留不足，是否能重新配置，要看上游視窗、Host Bridge 可提供資源，以及其他驅動是否能配合暫停與搬移。這是平台與 OS 的配置政策，不能把「支援 Hot-Plug」寫成「保證任何新卡都裝得下」。

6. 按下按鈕後，什麼時候可以拔卡？

Attention Button 是提出熱插拔要求的按鈕。軟體接受移除要求後，先以 Power Indicator（電源指示燈）閃爍回應使用者，保留取消機會；接著協調裝置停止工作、關電並完成等待，最後才讓使用者取出卡片。

先處理按鈕事件，才接得住第二次按下

查 Figure 7-32／Table 7-29，Attention Button Pressed 位於 Slot Status bit 0，屬於 RW1C（寫入 1 清除）。假設此時 Slot Status 讀值為 0x0041，卡片存在、按鈕事件為 1，其餘欄位為 0。本例先保存事件，再以 16-bit 寫入 0x0001 到 0x8A，只清這個事件。§6.7.3.1 說明，同類事件在前一筆仍待處理時會被忽略；若一直保留第一次按鈕事件，第二次按下就無法成為新的事件紀錄。

接著讀 §6.7.1.5：軟體接受要求，讓 Power Indicator（電源指示燈）開始閃爍後，才開始五秒取消窗口。使用者在這段時間再次按下，就取消這次操作。本例的取消分支保留裝置供電，再依命令完成規則將指示燈恢復常亮。五秒從實際開始閃爍起算；中斷送達或軟體讀到 Status 的時間，都不是這個起點。

取消窗口結束後，先讓裝置停止工作

本例選擇在五秒內未取消後，才停止接受新工作，並協調驅動程式與裝置處理尚未完成的讀寫、DMA 傳輸及中斷。這一段是作者安排的系統流程：各類裝置如何停止佇列、取消工作或保存資料，要查裝置與軟體文件。若停止條件尚未滿足，就留在這一步，維持禁止拔卡的狀態。

DMA

Direct Memory Access，裝置直接存取記憶體

例如，將 Bus Master Enable 清為 0，限制的是 Function 後續發起的相關 Request；先前送出的 Memory Read、已進入路徑的 Posted Write，以及應用程式要保存的資料，仍需各自的完成證據。這些停止與保存要求，無法只靠 Slot Status 判斷。

關電命令完成後，指示燈也不能立刻熄滅

沿 Figure 7-31／Table 7-28 找到 Power Controller Control：寫入 1 要求 Power Off；Power Indicator Control 的 10b 讓指示燈維持閃爍。這兩項可放在同一筆 Slot Control 寫入，但各動作的執行順序未由規格指定；本例開始關電前，指示燈就已經在閃爍。

本插槽支援 Command Completed，因此軟體依 §6.7.3.2 等候上一筆命令完成後，才發下一筆 Slot Control 命令。再讀 §6.7.1.8：關電後必須等待至少一秒，才可做任何依賴電源已移除的動作；等待結束前，不得關閉 Power Indicator，也不得重新要求上電。Command Completed 只表示控制器可接下一筆命令；這段等待仍要遵守。Control 讀回值也只是最後寫入的要求，並非電壓量測。

待關電等待及適用的移除條件都成立，軟體才以 Power Indicator Control=11b 關閉指示燈。回到 Table 6-9 Power Indicator States：閃爍表示操作進行中，尚不允許插拔；Off 才表示允許插入或移除。實際要移除哪些電源與訊號，仍須符合插槽的 form factor（機構與電氣形式）規格，部分輔助電源或訊號可能繼續存在。

上表列出的是本例各階段的已知結果。若手上只有 Command Completed=1、Power Controller Control=1、Presence Detect State=1 的快照，能讀出的是命令介面已就緒、最後要求關電，以及卡片仍被偵測；實際關電等待是否完成，還要查控制寫入與流程時間紀錄。

若裝置突然消失：軟體可能來不及完成上述協調，便已失去裝置存取。後續要處理失效的軟體狀態與未完成工作；DPC 可限制下游錯誤擴散，應用工作與資料保存的結果仍由裝置及軟體層確認。隔離與恢復連回 Chapter 12，不再重複正常移除的按鈕流程。

DPC

Downstream Port Containment，下游連接埠錯誤隔離

7. 把插入與移除流程接起來