驱动程序的发展和作用.ppt

驱动程序的作用和发展驱动程序的作用和发展研讨: 郭 洋 16123729什么是驱动程序？什么是驱动程序？ 设备驱动程序（device driver），简称驱动程序驱动程序，是一个允许高级电脑软件与硬件交互的程序，这种程序创建了一个硬件与硬件，或硬件与软件沟通的接口，经由主板上的总线（bus）或其它沟通子系统（subsystem）与硬件形成连接的机制，这样的机制使得硬件设备上的数据交换成为可能 依据不同的电脑架构与操作系统差异平台，驱动程序可以是8位、16位、32位甚至是最新的64位，这是为了调和操作系统与驱动程序之间的依存关系，例如在Windows 3.11的16位操作系统时代，大部分的驱动程序都是16位，到了32位的Windows XP则大部分是使用32位驱动程序，至于64位的Linux或是Windows Vista平台上，就必须使用64位的驱动程序（WDM与WDF皆可实现64位驱动程序）驱动程序的作用驱动程序的作用 驱动程序使计算机和设备得以通信，可以说相当于硬件的接口，操作系统只能通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，完成硬件设备电子信号与操作系统及软件的高级编程语言之间的互相翻译。

当操作系统需要使用某个硬件时，比如：让声卡播放音乐，它会先发送相应指令到声卡驱动程序，声卡驱动程序接收到后，马上将其翻译成声卡才能听懂的电子信号命令，从而让声卡播放音乐 所以简单的说，驱动程序提供了硬件到操作系统的一个接口以及协调二者之间的关系，而因为驱动程序有如此重要的作用，所以人们都称“驱动程序是硬件的灵魂”、“硬件的主宰”，同时驱动程序也被形象的称为“硬件和系统之间的桥梁”驱动程序的功能驱动程序的功能￿￿￿￿￿￿￿￿为了实现I/O进程与设备控制器之间的通信，设备驱动程序应具有以下功能：-- 1）接收由设备独立性软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体要求 2）检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式 3）发出I/O命令如果设备空闲，可以立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作；如果设备处于忙碌状态，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待 4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理 5）对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序驱动程序的发展驱动程序的发展驱动程序的发展驱动程序的发展一.DOS 时期时期￿ ￿在窗口概念还没出现的时代，驱动出现就已经诞生。

早期的BIOS通过常用的软件中断开放驱动程序的服务，如磁盘管理和键盘等最初的DOS操作系统允许用户通过配置congfig.sys文件将新的驱动程序加载进操作系统内核由于这样的驱动安装方法过于繁琐，因此程序员便将相关的驱动程序直接嵌入到应用程序中，开发出软硬结合的程序二.Windows 3.x 时期时期￿ ￿早期的Windows仍然是运行在实模式状态下，算是增强版本的MS-DOS Shell，因此DOS和BIOS的驱动仍然最为重要Inter 80286处理器的出现，使Windows能在保护模式中运行管理16MB内存空间，依靠在保护模式和实模式之间的切换来完成系统需求，我们把这种运行模式称之为Windows标准模式 Inter 80386处理器的问世使Windows进化到增强模式，这时虚拟设备的概念逐渐形成驱动程序的发展驱动程序的发展四.Windows NT 时期时期￿ ￿Windows NT操作系统存在3种类型的驱动程序：1.VXD虚拟设备驱动，能让Win 16应用程序可以访问特定的I/O端口2.GDI（图形设备接口）驱动，提供显示和打印所需的GDI函数3.内核模式驱动（Kernel Mode Driver）,也是Windows NT中唯一可对硬件中断和DMA（直接存储器访问）进行操作的驱动。

Windows NT的保护模式比Windows 95更加完善，它限制了普通应用程序的I/O操作且几乎不可能进入到Ring0层，使系统的稳定性提升到前所未有的高度三.Windows 95 时期时期￿ ￿Windows95终结了DOS实模式的历史， 它的驱动程序类型以VXD(虚拟设备驱动)￿为中心,，不仅适用于硬件设备，还能虚拟出不存在的“软件设备”，一个VXD程序通常控制真正的硬件设备并对该设备在各个虚拟机之间的共享进行管理在操作系统中，程序必须通过系统内核上的驱动来控制硬件，而这些驱动必须完全符合操作系统对驱动加载、连接、读写的规定，并且使用相关系统API（Application Programming Interface）函数来控制所有运行Windows的程序都分为两个保护级：Ring0和Ring3系统进程运行于Ring0级，这个保护级的程序拥有完全的系统控制权限，可对所有的系统资源进行访问与管理；普通应用程序运行于Ring3级，不允许对系统资源进行直接访问且很多操作系统也受到限制驱动程序的发展驱动程序的发展五.Windows 98/2000 时期时期￿ ￿微软在1996年推出了全新的设备驱动类型——WDM（Windows Driver Model），取代了VXD成为Windows操作系统的核心。

WDM由Windows NT的内核模式驱动发展而来，减少并降低所必须开发的驱动程序的数量和复杂性，增加了电源管理和即插即用的支持￿虽然Windows 98仍然支持VXD（已开始使用WDM），但微软极力推广WDM驱动方式并在Windows 2000系统中放弃了对VXD的支持在微软随后的操作系统中，WDM模型被更加完善六.随着Windows Vista推出的Microsoft下一代驱动程序开发模型——WDF中的KMDF（内核模式驱动程序框架）仍然基于WDM实现，是对WDM的进一步包装简化；WDF中的UMDF（用户模式驱动程序框架）可以将USB、IEEE1394等总线设备的驱动程序进一步分层，使得设备驱动程序位于用户模式（Ring 3），进一步简化设备驱动程序的开发并提高安全性Windows Vista同时支持WDF和WDMThanks。