试谈Windows环境下输入输出程序设计(ppt 53页).ppt

试谈Windows环境下输入输出程序设计(ppt 53页)
Windows设备驱动程序
虚拟设备
在多任务运行环境下，计算机内的硬件、软件资源为多个任务共享。任何一个用户程序都不能独占系统的硬件、软件资源。
虚拟设备实质上是真实物理设备的部分资源和相关软件的组合，用来完成用户程序需要的功能。
虚拟设备不但可以代表实际存在的硬件设备，还可以模拟实际上不存在的“设备”，供用户使用。
计算机上的“虚拟光驱”就是一个典型的虚拟设备。与这个设备同名的物理设备是不存在的，用户使用的是硬盘的部分存储空间以及相应的服务程序。
使用虚拟设备好处：
实现多任务对系统资源的共享，方便用户的使用；
实现任务与任务、任务与系统之间的隔离和保护；
规范外部设备输入、输出方法，使不同工作方式的设备用相同的方式进行输入输出。
对Windows应用程序来讲，虚拟设备就是真实设备，应用程序分不清那个设备是由真实硬件支持的真实设备，那个设备是由虚拟设备驱动程序模拟的虚拟设备。
Windows9X设备驱动程序
Windows 9x是一个分层结构的操作系统，由工作在两个不同层面的组件构成：
顶层组件，工作在Ring3层；
底层组件，工作在Ring0层。
顶层：
Windows 9x操作系统的顶层组件工作在特权级3，称为ring3层。它给应用程序的运行提供Win32 API服务。
Windows 9x应用程序和Win32 API服务一起构成操作系统的顶层，称为系统虚拟机（VM，Virtual Machine）。
对于一个任务来说，这些服务程序以及他们所掌控的硬件资源就是一台“实实在在”的计算机。但是，对于整个系统来说，他们只是由操作系统向用户提供的一个运行用户程序的平台，包括为这个应用程序服务的操作系统组件和部分的硬件资源。
每一个DOS应用程序都在一个独立的虚拟机中运行，操作系统允许多个虚拟机同时处于运行状态。
底层：
Windows 9x操作系统的底层组件工作在0特权级，称为ring0层，它就是虚拟机管理器（VMM，Virtual Machine Manager）。
Windows 9x虚拟机管理器由一个内核服务集和许多虚拟设备驱动程序（VxDs，Virtual Device Driver’s）组成。
许多VxDs是由Microsoft公司随操作系统提供的，如键盘和显示器等的VxDs，有的VxD则由设备制造商提供，或者由用户自行编写。 VxD用来支持特定的硬件或软件，完成需要的功能。
VxDs中的程序运行在ring0层，可以执行所有的指令，完成所需的任何软硬件的操作。
对于应用程序而言，虚拟机管理器是透明的，应用程序感觉不到管理器的存在。
微软已经宣布，从2006年6月起不再提供对Windows 9x的技术支持。因此，Windows 9x和VxDs的使用将逐渐减少。随着Windows 2000/XP的广泛使用，WDM驱动程序的开发和使用已成为主流。
Windows2000/XP设备驱动程序
Windows 2000操作系统组件的层次结构
Windows 2000操作系统的功能模块划分为用户模式和内核模式两大类。
用户模式的操作系统功能模块工作在ring3层，他们不能使用CPU中的特权指令，连同IN、OUT这样的非特权指令也被禁止。所有的用户程序都在这一层上运行。
内核模式的操作系统模块工作在ring0层，可以使用CPU的任何指令。
Windows 2000操作系统的层次结构