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军博开放时间:什么是驱动程序?应用程序,操作系统,驱动程序的关系?

更新时间:2019-03-06 16:50 点击数:

驱动程序

英文名为“Device Driver”,全称为“设备驱动程序”,它是一种特殊的程序。首先其作用是将硬件本身的功能告诉操作系统,接下来的主要功能就是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”。

硬件和软件

计算机资源分为硬件资源和软件资源,硬件资源包括cpu,内存,显卡,网卡,声卡,硬盘等等。软件资源包括各种程序。每个硬件完成特定的功能,比如显卡完成在显示设备上显示图形,声卡实现声音的处理。再比如,你用qq发送一段文字给一个同学,那么网卡会将信息发送给网络。

系统软件和应用软件

系统软件就是包各种硬件驱动程序,它们的任务就是用来驱动各种硬件,使硬件完成正常的功能。比如网卡发送数据,声卡播放声音等。驱动程序提供给应用程序接口,供应用程序调用接口来使用硬件。应用软件接受用户的请求,再通过驱动程序来驱动相关的硬件来实现相关的功能。如下图:

什么是驱动程序?应用程序,操作系统,驱动程序的关系?

图1

没有引入操作系统得问题, 一个计算机上会有很多硬件,所以会有很多的硬件驱动,每个硬件对应的驱动也会不一样,一个应用程序会和很多驱动程序对接,大大加重了应用程序员的编程负担。

同时,一个系统上面会同时又几个应用程序运行,比如qq和音乐,这两个应用都会使用显示屏来显示,都要使用内存来运行程序,但是硬件资源总是有限的。所以需要使用某种机制来使用和分配资源。设计的时候,这种机制要么放在应用程序中来实现,要么放在驱动程序中来实现。但是无论哪一种,都会增减程序员的负担。

引入了操作系统之后

应用程序员只想关心应用程序的开发,而不想花费时间在资源管理和分配上,也不想花时间在区分不同的驱动程序接口上。驱动程序开发人员只想关心开发驱动程序去驱动硬件,不想花费时间在资源管理上。那么久需要引进操作系统了,如下图:

什么是驱动程序?应用程序,操作系统,驱动程序的关系?

如图可以看到,操作系统的作用是管理各类资源(软件和硬件),并将硬件驱动程序的接口抽象,形成一套简单一直的接口给上层的应用程序应用。因此,应用程序只需要知道这套操作系统提供的编程接口(API)就行了。前面提到系统软件就是各种驱动程序。而我们这里认为系统软件是操作系统。实际上,驱动程序是嵌入到操作系统里面去的,所以操作系统是包括驱动程序的。这就大大加大了驱动程序开发人员的开发难度,因为他们不仅需要熟悉手头硬件的工作原理,更重要的是他们要确保他们写的驱动能够嵌入到操作系统里面去。就这要求他们必须熟悉操作系统提供的用来嵌入驱动程序的接口。


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