什么是热插拔

热插拔就是计算机允许用户在不切断电源、不关闭系统的情况下即时接入和取出设备，从而增加计算机扩展外设的灵活性。仔细看，定义上没有一个字告诉我们热拔插就是可以用手直接拔直接插，所以，想要拔U盘时，正确的做法还是老老实实先点击系统中的“安全弹出设备”。

虽然很多时候我们直接用手拔出也没发生什么，但就像汐元开头说的，提示“扫描并修复”就是直接拔导致的一种小问题。严重的时候，有可能导致数据丢失等问题。

可能有小伙伴会好奇，那么为什么键盘鼠标这样的外设可以直接用手拔插，U盘就建议大家弹出了呢？

那是因为，U盘这样的存储设备是有缓存空间的，例如文件传输到U盘上，会先写到高速的缓存中，再存到闪存芯片中，所以有时候系统提示文件已经传完了，但可能U盘其实还在读写。

这个时候直接拔出，就有可能破坏文件系统。

当然，这里的缓存也是可以在系统中取消的，具体方法后续也可以写一个小教程。

但即使去掉了缓存功能，也不建议大家直接拔，因为你也很难保证电脑上有没有什么流氓软件在后台访问你的U盘。

而键盘鼠标这样的设备只是输入输出指令，不存在这种情况，所以直接拔插没啥问题。

讲了这么多，相信大家也想更进一步了解热插拔到底是怎么回事。

从实现的角度来讲，热插拔其实是一个软硬件结合的过程。

总线，可以理解为计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。可以分为片总线，内总线和外部总线。

其中外部总线是指系统总线，即CPU与存储器、I/O系统之间的连线，外部设备和它直接相关。

90年代中期的586处理器系统总线都增加了外部总线的扩展，这是即插即用的基础。

在接口电路设计方面，如图，当外部设备插入系统时，会有一个很大的瞬时电流向输入电容充电，这可能导致电路损坏。

热插拔电路设计的目的就是把这个瞬时电流控制在合适的水平。

操作的方法主要有三种：

第一种是在接口上引入长、短交错的引脚，长引脚上加入预充电电阻。这是我们经常看到的方法。

插入时，长引脚首先接触到电源，通过预充电电阻为外设的电容充电，同时限制电流；接着短引脚接触电源，分担预充电电阻的负载，为接入的板卡提供一个低阻通道。

拔出时，长引脚最后和电源分离，通过预充电电阻为板卡负载电容放电。第二种方法比较复杂，主要是通过负温度系数热敏电阻和一个外部特定的晶体管（MOS管）来控制瞬时电流。

MOS管是一种电压控制器件，可以在电路中起到控制电流的作用。

最后一种是最好的解决方案：引入专业的热插拔芯片，提供过压和欠压保护、过载时利用恒流源实现有源电流限制等功能，甚至还有控制电流上升速率、监控电流强度等功能。

至于软件层面，则主要是负责处理用户插拔设备的请求，确认设备是否被占用等。

接下来，我们不妨看看具体设备在热插拔的时候应该注意什么。

1、USB设备

关于USB类设备，其实开头汐元已经讲了好多。

当1994年USB传输协议推出时，科技巨头们就已经考虑到USB接口对热插拔功能的支持了，到现在的雷电3接口，都支持热插拔。

以非常常见的USB Type-A接口为例，可以看到它用到了上面所说的长短交错引脚的控制方法实现热插拔。4根引脚中外侧的两根长引脚用于供电，内侧两根用于数据传输。

对于USB设备来说，热插拔应该注意哪些其实在文章开头汐元也说得差不多了。像U盘、移动硬盘，包括MP3、手机等存储设备的特殊性，我们最好要确认拔出设备时设备没有被占用，因此建议大家使用系统中的弹出功能，否则有可能会造成数据丢失、甚至对设备造成损坏。

这里要提一下，目前来说，手机上的SIM卡和SD卡理论上也是可以热插拔的，以SIM卡为例，卡座上会有专门的卡检测引脚，SIM卡插入或拔出时，会根据电平高低变化来触发中断，软件层面这时候就会根据中断的状态来判断是插卡还是拔卡，然后做出相应的动作。

现实场景中我们在手机上直接插拔SIM卡和SD卡，一般也不会发生一些事故。当然，如果你很谨慎，也可关机后进行插拔。

2、硬盘类

SATA硬盘方面，从2002年开始的SATA2.0协议就已经允许热插拔，多年前在售的硬盘和主板，应该都是SATA2.0或以上的了，所以实现热插拔是没有问题的。

对于机械硬盘和SATA硬盘而言，接口也有和USB类似的长短引脚设计，并且其中有数据线路和电源线路。

在带电状态下插拔硬盘，会产生一个很强的瞬时电流，硬盘的电源线路对这个瞬时电流的宽容能力较强，危险来自硬盘的数据线路，带电的时候插拔，数据线路上会产生很强的瞬间电流和压降，很可能导致硬盘损坏。

所以要记住的一点是，热插拔硬盘时，通常我们会有一个顺序：

插入时，先插电源线路，再插入数据线路，拔开时，则是先拔开数据线路，然后再拔开电源线路。