计算机硬件与设备驱动程序详解

“第6章第硬件和设备驱动程序.ppt - 讲述计算机硬件和设备驱动程序的相关知识，包括总线、设备访问方式、设备驱动程序以及如何在Linux下编写设备驱动程序。” 在计算机系统中，硬件和设备驱动程序扮演着至关重要的角色。设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它允许操作系统控制和通信硬件，使得软件能够高效地利用硬件资源。本章主要围绕以下几个方面展开： 1. **总线** 总线是计算机硬件系统的核心组成部分，它定义了硬件之间进行通信的方式。总线协议包括物理层的规范，如电气特性、信号时序和数据传输速率，以及机械层面的约定，如插槽尺寸。例如，ISA总线是早期个人计算机的标准，支持16位数据传输，最大速度为5MB/s。随着技术的发展，出现了更快的总线标准，如VESA局部总线和PCI（Peripheral Component Interconnect），进一步提高了数据传输速率。 2. **设备访问方式** 设备访问方式决定了CPU如何与外部设备交互。这包括直接内存访问（DMA，Direct Memory Access）和中断机制。DMA允许设备独立于CPU直接读写内存，提高了数据传输效率。中断则是设备向CPU发送信号，请求服务或报告状态的一种方法。 3. **设备驱动程序** 设备驱动程序是操作系统内核的一部分，它包含一组函数，用于初始化、控制、查询和关闭硬件设备。驱动程序处理硬件的低级操作，如设置寄存器、管理中断和数据缓冲，同时也提供了一个抽象层，使得应用程序无需关心底层硬件的具体细节就能使用设备。 4. **编写Linux下的设备驱动程序** 在Linux环境下，设备驱动程序通常用C语言编写，并遵循Linux内核的编程接口。Linux提供了多种设备模型，如字符设备、块设备和网络设备模型，每种模型有其特定的驱动程序接口。编写Linux驱动程序需要理解设备的硬件特性，熟悉内核API，并了解设备文件和I/O控制命令的工作原理。 硬件和设备驱动程序是计算机系统中不可或缺的部分，它们共同确保了系统的稳定运行和高效性能。深入理解和掌握这些知识对于系统级编程和系统维护至关重要。