Драйвера устройств

Это системная программа, которая под управлением ОС выполняет все операции с конкретным периферийным устройством.

Перед драйверами стоят две задачи:

1. Обеспечить стандартное обращение к любому устройству, скрывая от остальных частей системы специфические особенности этого устройства.

2. Добиться максимально эффективного использования всех функциональных возможностей конкретных устройств.

В большинстве ОП различают как минимум две разных типа драйверов: для блочных и для символьных устройств. Обращаясь к драйверу, ОС указывает функцию, которую требуется выполнить. Список этих функций общий для драйверов различных устройств, при этом каждый драйвер может реализовать только те функции, которые имеют смысл для данного устройства. Например, для блочных устройств – функция форматирования, для символьных устройств ввода – функция проверки очередного символа без изъятия его из входного потока. Для того что бы учесть все разнообразие возможных операций в число функций драйвера вводят такую операцию, как выполнение специальных функций.

К наиболее важным функциям драйвера относятся следующее:

· Открытие устройства – как минимум при этом увеличивается счетчик текущих обращений к устройствам, что позволяет ставить обращения к устройствам в очередь, если устройство занято.

· Закрытие устройства – обратное «открытию устройства».

· Обработка прерывания – выполняется ввод или вывод очередной порции данных, когда устройство переходит в состояние готовности.

· Опрос устройства – эта функция выполняется для тех устройств, которые не генерируют прерывание.

· Вызов стратегии – это способ выполнения операций ввода-вывода характерные для блочных устройств.

· Выполнение специальных функций –

Типичный драйвер устройство содержит как минимум три основных устройства:

1. Заголовок драйвера – содержит различную информацию о данном драйвере и об управляемом устройстве. Сюда может включаться имя, тип устройства, число однотипных устройств, объем памяти устройства и т.д. Заголовок так же содержит адреса блока стратегии и блока прерывания.

2. Блок стратегии – прием заявок на выполнение операции, введение очереди заявок, а так же запуск операции и ее завершение. Заявка на выполнение операции – стандартная запись, формируемая системой перед обращением драйверов. Она содержит код требуемых функций драйверов. Адрес данных в памяти и на устройстве, объем передаваемых данных. Заявка так же содержит поле, в которое драйвер должен был записать код завершения операции.

3. Блок прерывания – система его вызывает, когда получает сигнал прерывания от устройства. Закончив выполнения заявки, данный блок возвращает управление блоку стратегии для завершения операции.

Помимо трех основных блоков, в разных ОС, драйверы содержат блок инициализации, блок изменения параметров драйверов и т.д.

Усложнение периферийных устройств и самих операционных систем сделала актуальной многоуровневую схему использования драйверов. По этой схеме помимо использования низкоуровневого драйвера аппаратуры допускается еще создание высокоуровневых драйверов лежащих между драйверами аппаратуры и остальной части ОС. Высокоуровневый драйвер получает заявку ОС, преобразуя данные тем или иных образов и, для дальнейшей работы, вызывает низкоуровневый драйвер. Высокоуровневый драйвер не содержит блока прерывания.

Несмотря на стандартизацию структуры, можно выделить несколько спец типов драйверов, отличающихся функциональным назначением.

Ø Драйверы GDI – этот драйвер представляет собой высокоуровневый драйвер графических устройств. Он выполняет трансляцию графических вызовов ОС, преобразуя их в команды, выполняющие соответствующие команды на конкретном устройстве, а затем, выдача этих команд на устройство выполняется уже низкоуровневым драйвером.

Ø Драйверы клавиатуры и мыши – помимо стандартных для драйвера операций выполняют дополнительную нагрузку, они генерируют сообщения о событиях на соответствующем устройстве и помещают их в системную очередь сообщений, затем система перенаправляет каждое сообщение процессу которому оно было предназначено для дальнейшей обработки

Ø Драйверы виртуализации устройств – служат для того, что бы разделять устройства между процессами, создавая иллюзию того, что процесс монопольно владеет устройством. На самом деле драйвер организует очередь заявок о процессах, переключает устройство в нужный для очередного процесса режим.