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驱动程序

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设备驱动程序(英语:device driver),简称驱动程序driver),是一个允许高阶(High level)电脑软体(computer software)与硬件(hardware)互动的程序,这种程式建立了一个硬体与硬体,或硬体与软体沟通的介面,经由主机板上的汇流排(bus)或其它沟通子系统(subsystem)与硬体形成连接的机制,这样的机制使得硬体装置(device)上的资料交换成为可能。

依据不同的电脑架构与作业系统差异平台,驱动程式经历了8位元(8-bit)、16位元(16-bit)、32位元(32-bit)、64位元(64-bit)变迁,这是为了调和作业系统与驱动程式之间的依存关系,例如在Windows 3.11的16位元作业系统时代,大部份的驱动程式都是16位元,到了32位元的Windows XP则使用32位元驱动程式(微软提供了Windows Driver Model可实作driver),至于64位元的Linux或是Windows平台上,就必须使用64位元的驱动程式(WDM与WDF皆可实作64位元驱动程式)。

驱动程式的开发

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驱动程式的开发工作是很具挑战性的,因为必须配合著硬体与软体上相当明确与高级的平台技术。由于大多数的驱动程式(device drivers)执行在核心模式(kernel mode),软体的错误经常造成系统严重的不稳定,例如蓝屏(blue screen),这跟过去的用户模式(user mode)下的程式设计(例如DelphiVBJava)有明显的差异性。

Windows平台

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为了大量减轻驱动程式开发人员的负担,微软不断的改进驱动程式的开发软体与架构,从早期复杂深晦的VxD,到Windows XP上的Windows Driver Model(以下简称WDM)开发架构,如今Windows Driver Foundation(以下简称WDF)已成为新一代的Windows平台驱动程式发展架构,这个架构大量简化了驱动程式的开发流程,更符合物件导向的精神,此架构包含了User Mode Driver Framework与Kernel Mode Driver Framework两种开发模式。在开发Windows平台上的驱动程式之前,必须先安装DDK(Driver Development Kit),DDK套件同时支援WDM与WDF两种架构。

Linux平台

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Linux下的设备有三种基本类型:字符设备,块设备和网络接口。

驱动程式的应用

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因为常见的硬件和操作系统的差异性,驱动程序存在著不同的方式。用于:

驱动程序的抽象化共同层级(Common levels of abstraction):

  • 在硬件层方面:
    • 直接连接(Interfacing directly)
    • 使用一些较高层次的接口(如:视频BIOS
    • 使用另一低级别的驱动程序(如文件系统驱动程序使用磁盘驱动程式)
    • 模拟硬件工作
  • 在软件层方面:
    • 允许操作系统直接存取硬件资源
    • 仅实现其原始样式(primitives)
    • 实现对非驱动程式的软件的界面(如TWAIN
    • 实现一个更高层级的语言,例如PostScript

驱动程式的API

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  • Advanced Linux Sound Architecture(ALSA) - 标准新式Linux音效卡驱动程式介面(sound driver interface)
  • I/O Kit - 一种苹果电脑(Apple)上的开放式介面适用于发展麦金塔作业系统(Mac OS X)的装置驱动程式
  • Installable File System(IFS) - 一种IBM OS/2与Microsoft Windows NT的档案系统API
  • Network Driver Interface Specification(NDIS) - 一种标准网路卡(network card)驱动程式API
  • Open Data-Link Interface(ODI) - 一种类似NDIS的网路卡API
  • Scanner Access Now Easy(SANE) - a public domain interface to raster image scanner hardware
  • Uniform Driver Interface(UDI) - 跨平台(cross platform)驱动程式的介面规范
  • Windows Display Driver Model(WDDM) - Windows Vista及以后平台上新式的图形显示(graphic display)驱动程式架构。从Windows 8开始,Windows不支援旧的XPDM。
  • Windows Driver Foundation(WDF)
  • Windows Driver Model(WDM)
  • Universal Windows Driver(UWD)

参见

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