PCIe引脚PRSNT与热插拔

热插拔的基本目的是要让PCIe设备按照规定的顺序、原则，从系统中移除或插入到系统中来，并能正常的工作，且不影响系统的正常运行。事实上，PCIe“热插拔”的关键目的就是为前面面所提到的系统RAS服务的，是提升系统RAS能力的非常重要的手段！

热插拔有三个重要的功能：

在线替换发生故障的PCIe设备。不需要关闭、重启系统。
热插拔器件，系统及其他功能服务继续运行，不受影响。
热插拔PCIe设备的相关驱动/软件自动加载/卸载。

Spec中对于热插拔是这样定义的：

Hot-Plug

Insertion and/or removal of a card into an active backplane or system board as defined in PCI Standard Hot-Plug Controller and Subsystem Specification, Revision. 1.0. No special card support is required.

Hot swap

Insertion and/or removal of a card into a passive backplane. The card must satisfy specific requirements to support Hot swap.

注意，这里有两个相关概念，前面我们讲的热插拔，其实是广义的“热插拔”。这里的Hot-Plug，为了方便，我们叫做PCIe热插拔，也就是我们现在及后面将要讨论的内容。

Hot Swap，即热交换，也叫热切换，主要指的是CPCI（Compact PCI，紧凑型PCI）领域所使用的。关于 Hot Swap，CPCI有专门定义的一套规范，叫《CompactPCI Hot Swap Specification》，也有中文版本，有兴趣的可以自行研究。

如无特别的指出，我们后续所说的热插拔都是指的是PCIe Hot-Plug。

顺便说一下：在PCI的年代，就已经提出了PCI的相关热插拔规范。2001年，PCI定义了PCI标准热插拔控制器(SHPC：PCI Standard Hot-plug Controller and Subsystem Specification)规范，PCIe沿用了这套规范。

硬件上看，一个新的PCIe设备插入系统，肯定是需要硬件上支持识别到这个插入动作的。因此，Spec定义了一个在位（Present）的pin脚，硬件上用作判断卡是否插入。卡插入时，这个pin被拉低。当然，因为PCIe金手指的长度较长，插入卡时有可能前后高低差异。因此，需要有前后多个present pin来确保金手指完全插入。

PRSNT与热插拔

如图 1所示，PCIe背板卡槽的PRSNT1#接地，PRSNT2#连接到热插拔控制器，并上拉。PCIe板卡的PRSNT#1信号连接到距离其最远的PRSNT2#引脚(PRSNT2#可能有多个)【2】。需要注意的是，PRSNT引脚比其它引脚短1mm，这样可以保证插入和拔出时有1ms的时间差，从而确保上电、掉电时序符合规范。当板卡插入时，其它引脚接触完成后，PRSNT#1先被拉低，PRSNT#2最后被拉低，然后PCIe背板的热插拔控制器认为板卡已被完全插入，开始启用相关信号。

图 1 PRSNT信号与热插拔

PRSNT硬件设计

当硬件需要支持热插拔时，PRSNT1#、PRSNT2#引脚必须按照规范连接，如果不支持热插拔(不用于服务器的板卡一般都不支持)则必须将PRSNT2#接地，如果悬空会导致背板插槽的PRSNT2#无法被拉低，从而导致板卡无法正常工作(仅出现于支持热插拔的PCIe背板)。

参考

【1】 PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 2.0

【2】 https://pinouts.ru/Slots/pci_express_pinout.shtml

【3】 https://www.pcietech.com/367.html/