Ugrás a tartalomhoz

Hardver-illesztőprogram

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
 Ez a szócikk sürgős javításra/bővítésre szorul, mert vállalhatatlan, katasztrofális állapotban van. A felmerült kifogásokat a szócikk vitalapja részletezi. Ha nincs indoklás a vitalapon, bátran távolítsd el a sablont!
A Gallium3D és a Direct Rendering Infrastructure (Mesa 3D) hardver-illesztőprogram modellek

A hardver-illesztőprogramok, eszközmeghajtók vagy driverek olyan számítógépes programok, melyek lehetővé teszik más programok számára a számítógép hardvereszközeivel való kommunikációt.[1]

Más szavakkal az illesztőprogram vagy egy interfész (köztes elem) az eszközzel való kommunikációban, vagy emulálja az eszközt. Az illesztőprogramok általában egy adatbuszon vagy azon a kommunikációs alrendszeren keresztül érik el a hardvereszközt, ahová az csatlakozik.

Mikor egy program előhív egy szubrutint az illesztőprogramból, az illesztőprogram utasításokat küld a hardvereszköz felé, majd amikor az eszköz küld vissza adatot, az illesztőprogram hív elő (szub)rutinokat a programban.

Az illesztőprogramok hardverfüggőek és rendszerspecifikusak. Általában kezelik azokat a megszakításokat, amelyek az aszinkron időfüggő hardvercsatoláshoz szükségesek lehetnek.[2]

Célja

[szerkesztés]

Az eszközillesztő fő célja az absztrakció biztosítása azáltal, hogy átalakítóként működik a hardver eszköz és az azt használó alkalmazás vagy operációs rendszer között.[3] A programozók magasabb szintű alkalmazáskódot írhatnak a végfelhasználók által használt bármilyen hardvertől függetlenül. Például egy soros porttal kölcsönhatásban lévő fejlett alkalmazásnak csak két funkciója lehet: "adatok küldése" és "adatok fogadása". Alsó szinten az ezeket a funkciókat megvalósító eszközillesztők kommunikálni fognak egy, a felhasználó számítógépére telepített saját soros port vezérlővel. A 16550 UART vezérléséhez szükséges parancsok meglehetősen különböznek az FTDI soros port átalakító vezérléséhez szükséges parancsoktól, de mindegyik hardverspecifikus eszközillesztõ ugyanarra (vagy hasonló) szoftver interfészre vonja össze ezeket a részleteket.

Fejlődés

[szerkesztés]

Az eszközillesztők írásához mélyreható megértésre van szükség arról, hogy a hardver és a szoftver hogyan működik egy adott platformfunkciónál. Mivel az illesztőprogram futtatásához alacsony szintű hozzáférésre van szükség a hardveres funkciókhoz, az illesztőprogram általában rendkívül privilegizált környezetben fut. Ha probléma lép fel, az a rendszer működési problémáit okozhatja. Ezzel szemben a modern operációs rendszereken a legtöbb felhasználói szintű szoftver leállítható, anélkül, hogy a rendszer többi részére jelentős hatást gyakorolna. Ha az eszközt helytelenül programozták, még a felhasználói módban futtatott illesztőprogram is összeomolhat. Ezek a tényezők megnehezítik és veszélyessé teszik a problémák diagnosztizálását. [4]

Ezért az illesztőprogramok írásának feladata általában a szoftverfejlesztőkre vagy a hardverfejlesztő vállalatoknál dolgozó számítógépes mérnökökre tartozik. Ennek oka, hogy jobb hardvertervezési információval rendelkeznek, mint a legtöbb kívülálló. Ezenkívül hagyományosan úgy gondolják, hogy a hardvergyártók érdeke annak biztosítása, hogy ügyfeleik a lehető legjobban tudják használni hardverüket. Általában a logikai eszközillesztőket (LDD) az operációs rendszerek gyártói írják, a fizikai eszközillesztőket (PDD) pedig az eszközgyártók. Az elmúlt években azonban a nem gyártók nagyszámú eszközillesztőt írtak saját tulajdonú eszközökhöz, főleg ingyenes és nyílt forráskódú operációs rendszerek számára. Ebben az esetben nagyon fontos, hogy a hardvergyártó információkat szolgáltasson arról, hogyan kommunikál az eszköz. Bár ezeket az információkat ki lehet nyerni mérnöki visszafejtés útján, a hardver sokkal nehezebb, mint a szoftver.

A Microsoft egy új illesztőprogram-fejlesztési keretrendszer létrehozásával próbálta csökkenteni a helytelenül írt eszközillesztők okozta rendszer instabilitását. Ide tartozik a User Mode Driver Framework (UMDF) is, amely felhasználói módú illesztőprogramokként ösztönzi bizonyos típusú illesztőprogramok fejlesztését - főleg olyanok fejlesztését, amelyek üzenetrögzítő protokollokat valósítanak meg eszközükkel való kommunikáció céljából. Ha az ilyen illesztőprogramok meghibásodnak, nem okoznak instabilitást a rendszerben. A kernel-mode driver keretrendszer (KMDF) továbbra is lehetővé teszi a kernel-mode eszközillesztők fejlesztését, de megkísérli az ismert problémákat okozó funkciók szabványos megvalósítását, ideértve az I/O műveletek törlését, az energiagazdálkodást és a plug-and-play támogatását az eszközökön.

Az Apple nyílt forráskódú keretrendszerrel rendelkezik az illesztőprogramok fejlesztésére a macOS-on, I/O Kit néven.

Linux környezetben a programozók eszközmag-illesztőprogramokat készíthetnek a kernel részeként, önmagában betölthető modulként, vagy felhasználói módú illesztőprogramként (bizonyos rendszermag-interfészekkel rendelkező eszközök, például USB-eszközök számára). A Makedev felsorolja az eszközök listáját a Linuxban, beleértve a ttyS (terminál), az lp (párhuzamos port), a hd (lemez), a hurok és a hang (ezek közé tartozik a keverő, a szekvenszer, a dsp és az audio). [5]

A Microsoft Windows .sys fájlok és a Linux .ko fájlok tartalmazhatnak betölthető eszközillesztőket. A betölthető eszközillesztők előnye, hogy csak szükség esetén tölthetők be és tölthetők le, így spórolva a rendszermag memóriáját.

Kernel mód és felhasználói mód

[szerkesztés]

Az eszközillesztők, különösen a modern Microsoft Windows platformokon, kernel módban (0 csengés x86-os processzorokon[forrás?]) vagy felhasználói módban (3. csengés x86-os CPU-n[forrás?]) futtathatók.[6] Az illesztőprogram felhasználói módban történő futtatásának fő előnye a stabilitás javítása, mert a helytelenül megírt felhasználói módú eszközillesztők nem fogják összeomlani a rendszert a rendszermag memóriájának felülírásával. Másrészről, a felhasználó / kernel mód átalakítása általában jelentős teljesítményt eredményez, így a kernel módú illesztőprogramok az első választás az alacsony késésű hálózatoknál.

A rendszermag területet a felhasználói modul csak rendszerhívások segítségével érheti el. A végfelhasználói programok, mint például a UNIX shell vagy más GUI-alapú alkalmazások, a felhasználói tér részét képezik. Ezek az alkalmazások a rendszermag által támogatott funkciók révén lépnek kapcsolatba a hardverrel.

Alkalmazások

[szerkesztés]

A felhasználói modulok csak rendszermeghívások segítségével férhetnek hozzá a kern-térhez. A végfelhasználói programok (például UNIX-héjak vagy más GUI-alapú alkalmazások) a felhasználói tér részét képezik.[7] Ezek az alkalmazások a kernel által támogatott funkciókon keresztül lépnek kapcsolatba a hardverrel.

Az eszközillesztők absztrakciójának általános szintjei a következők:

  • Hardver esetén:
    • Közvetlen interfész
    • Írás vagy olvasás eszközvezérlő regiszterbe
    • Néhány magasabb szintű interfész (pl Video BIOS )
    • Másik alacsonyabb szintű eszközillesztő használata (pl. Fájlrendszer-illesztőprogramok lemezmeghajtókat használva)
    • A hardveres munka szimulálása, miközben egészen mást csinál [8]
  • Szoftverhez:
    • Az operációs rendszer közvetlen hozzáférésének lehetővé tétele a hardver erőforrásokhoz
    • Csak primitívek megvalósítása
    • Interfész megvalósítása nem illesztőprogram-szoftverekhez (pl TWAIN )
    • Néha meglehetősen magas szintű nyelv (pl PostScript )

Ezért az adott hardverhez megfelelő eszközillesztő kiválasztása és telepítése általában a számítógépes rendszerkonfiguráció kulcsfontosságú eleme. [9]

A virtuális eszközillesztő az eszközillesztő meghatározott változatát képviseli. Hardvereszközök szimulálására szolgálnak, különösen virtualizált környezetekben, például amikor DOS program fut Microsoft Windows számítógépen, vagy amikor vendég operációs rendszer fut Xen gazdagépen. A virtuális eszközillesztő nem engedi, hogy a vendég operációs rendszer beszéljen a hardverrel, hanem ellentétes szerepet játszik és szimulálja a hardvert, hogy a vendég operációs rendszer és a virtuális gépben futó illesztőprogramok illúziót teremtsenek a valódi hardver eléréséről. . A vendég operációs rendszer hardver elérésére tett kísérleteit a fogadó operációs rendszer virtuális eszköz-illesztőprogramjaira irányítják, például a funkcióhívásokra. A virtuális eszközillesztő szimulált processzor szintű eseményeket (például megszakításokat) is küldhet a virtuális gépre.

A virtuális eszközök nem virtualizált környezetben is futhatnak. Például virtuális hálózati adaptereket használnak virtuális magánhálózatokhoz, és virtuális lemezes eszközöket használnak az iSCSI-hez. A virtuális eszközillesztőre jó példa a Daemon Tools.

A virtuális eszközillesztőknek számos változata létezik, például VxD, VLM és VDD.

Nyílt forráskódú illesztőprogramok

[szerkesztés]
  • Grafikus eszközillesztő
  • Nyomtatók: CUPS
  • RAID-fájlok: CCISS [10] (Compaq parancssori felület az SCSI-3 támogatáshoz [11] )
  • Szkennerek: SANE
  • Videó: Vidix, Direct Rendering Infrastructure

A gyakran használt eszközillesztők Solaris-leírásai:

  • fas: Gyors / széles SCSI vezérlő
  • hme: Gyors (10/100 Mbit / s) Ethernet
  • isp: Differenciál SCSI vezérlők és a SunSwift kártya
  • glm: (Gigabaud Link modul [12] ) UltraSCSI vezérlők
  • scsi: SCSI (Small Computer Serial Interface) eszközök
  • sf: soc + vagy socal Fibre Channel választott hurok (FCAL)
  • soc: SPARC Storage Array (SSA) vezérlők és a vezérlő eszköz
  • socal: Soros optikai vezérlők az FCAL számára (soc +)

API-k

[szerkesztés]
  • Windows Display Driver Model (WDDM) - a grafikus megjelenítő illesztőprogram architektúrája Windows Vista, Windows 7, Windows 8 és Windows 10 rendszerekhez .
  • Egységes hangmodell (UAM) [13]
  • Windows Driver Foundation (WDF)
  • Deklaratív összetett hardver (DCH) - univerzális Windows Platform illesztőprogram [14]
  • Windows illesztőprogram-modell (WDM)
  • Network Driver Interface Specification (NDIS) - szabványos hálózati kártya illesztőprogram API
  • Advanced Linux Sound Architecture (ALSA) - as of 2009 a szokásos Linux hang-illesztő felület
  • Scanner Access Now Easy (SANE) - egy nyilvános felület a raszteres képolvasó-hardverhez
  • Telepíthető fájlrendszer (IFS) - fájlrendszer API az IBM OS / 2 és a Microsoft Windows NT számára
  • Open Data-Link Interface (ODI) - az NDIS-hez hasonló hálózati kártya API
  • Uniform Driver Interface (UDI) - egy platformon átívelő illesztőprogram-interfész projekt
  • Driver Framework (dxd) - C ++ nyílt forráskódú, cross-platform meghajtó keretrendszer a KMDF és az IOKit számára[15]

Azonosítók

[szerkesztés]

A PCI buszon vagy USB-n lévő eszközöket két azonosító azonosítja, és mindegyik azonosító 4 hexadecimális számjegyből áll. A szállítóazonosító azonosítja az eszköz szállítóját. Az eszközazonosító egy adott eszközt azonosít az adott gyártótól/szállítótól.

A PCI-eszköz általában rendelkezik egy azonosító párral az eszköz fő chipjéhez és egy alrendszer azonosító párral, amely azonosítja a szállítót, amely eltérhet a chip gyártójától.

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ What is all device driver?. WhatIs.com . TechTarget. (Hozzáférés: 2018. március 19.)
  2. ↑ EMC Education Services. Information Storage and Management: Storing, Managing, and Protecting Digital Information. John Wiley & Sons (2010). ISBN 9780470618332 
  3. ↑ What is all device driver?. WhatIs.com . TechTarget. (Hozzáférés: 2018. március 19.)
  4. ↑ Burke, Timothy. Writing device drivers: tutorial and reference. Digital Press (1995). ISBN 9781555581411 
  5. ↑ MAKEDEV — Linux Command — Unix Command. Linux.about.com, 2009. szeptember 11. [2009. április 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. szeptember 17.)
  6. ↑ User-mode vs. Kernel-mode Drivers. Microsoft, 2003. március 1. [2008. március 9-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 4.)
  7. ↑ Deborah Morley. Understanding Computers 2009: Today and Tomorrow. Cengage Learning (2009). ISBN 9780324830132 
  8. ↑ Computer Peripherals and Interfaces. Technical Publications Pune, 5–8. o. (2008. január 1.). ISBN 978-8184314748. Hozzáférés ideje: 2016. május 3. [halott link]
  9. ↑ What are Device Drivers and why do we need them?. drivers.com, 2015. április 17. (Hozzáférés: 2018. március 19.)
  10. ↑ CCISS. SourceForge, 2010. (Hozzáférés: 2010. augusztus 11.) „Drivers for the HP (previously Compaq) Smart Array controllers which provide hardware RAID capability.”
  11. ↑ Russell, Steve. Abbreviations and acronyms. IBM International Technical Support Organization, 207. o. (2003. október 21.). ISBN 0-7384-2684-9. Hozzáférés ideje: 2011. augusztus 14. [halott link]
  12. ↑ US Patent 5969841 - Gigabaud link module with received power detect signal. PatentStorm LLC. [2011. június 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. szeptember 8.) „An improved Gigabaud Link Module (GLM) is provided for performing bi-directional data transfers between a host device and a serial transfer medium.”
  13. ↑ Unified Audio Model (Windows CE 5.0). msdn.microsoft.com. (Hozzáférés: 2016. szeptember 19.)
  14. ↑ Dell US: What are DCH drivers and why do you need to know about them? | Dell US (amerikai angol nyelven). www.dell.com. (Hozzáférés: 2020. október 29.)
  15. ↑ driver framework: Main Page. driver. (Hozzáférés: 2016. szeptember 19.)

Kapcsolódó szócikkek

[szerkesztés]

További információk

[szerkesztés]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Hardver-illesztőprogram&oldid=26281657”