Win32設備驅動程序的體系結構

2019-11-17 04:41:33

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　　目前，由于需要支持新的業務和新的PC外部設備類型對驅動程序開發造成了新的挑戰。新型總線增加了設備的數量和對設備驅動程序的需求。設備上各種功能的不斷增加使驅動程序的開發變得越來越復雜。同時，快速反應的交互式應用程序要求將軟件和硬件緊密的結合在一起。

1997年，在用于Windows 95和Windows NT的統一的Win32驅動程序模型（WDM）有了進一步的發展，將這些因素全部考慮在內。WDM答應使用一個單一的驅動程序源（x86二進制）來同時在Windows 95和Windows NT中實現對新的總線和新設備的支持。

　　WDM的要害目標是通過提供一種靈活的方式來簡化驅動程序的開發，使在實現對新硬件支持的基礎上減少并降低所必須開發的驅動程序的數量和復雜性。WDM還必須為即插即用和設備的電源治理提供一個通用的框架結構。WDM是實現對新型設備的簡便支持和方便使用的要害組件。

　　為了實現這些目標，WDM只能以Windows NT I/O子系統提供的一組通用服務為基礎。WDM改進了由一組核心擴展構成的功能實現對即插即用、設備電源治理、和快速反應I/O流的支持。除了通用的平臺服務和擴展外，WDM還實現了一個模塊化的、分層次類型的微型驅動程序結構。類型驅動程序實現了支持通用總線、協議、或設備類所需的功能性接口。類驅動程序的一般特性是為邏輯設備的命令設置、協議、和代碼重用所需的總線接口實現標準化提供必要的條件。WDM對標準類接口的支持減少了Windows 95和Windows NT所需的設備驅動程序的數量和復雜性。

　　微型驅動程序答應通用類驅動程序的擴展實現對特定設備協議或物理編程接口的支持。例如，一個微型驅動程序可以被用于實現對IEEE 1394總線類驅動程序的擴展，用于對特定主機控制器編程接口的支持。微型驅動程序非常易于開發，因為它們可以通過簡單的擴展通用的類驅動程序接口功能來實現。盡管微型驅動程序設計簡便，但是重復使用微型驅動程序模塊所帶來的優點也可以通過對標準設備編程接口的支持來實現。USB主機控制器接口（OpenHCI或UHCI）就是這方面的一個例子。

　　模塊化的WDM體系結構靈活統一的接口使操作系統可以動態的配置不同的設備驅動程序模塊來支持特定的設備。模塊化的WDM體系結構靈活統一的接口使操作系統可以動態的配置不同的驅動程序模塊來支持特定的設備。一個典型的驅動程序堆棧由通用設備、協議、和用特定協議和特定總線的微型驅動程序聯接的總線類驅動程序構成。例如，操作系統可以配置一個驅動程序堆棧來支持這樣一個照相機，它的命令是用圖象類定義的，并且它是根據來自IEEE 1394總線類的功能控制協議（FCP）類而發表的。這種靈活性還使其可以很輕易的支持一個多功能設備，僅需簡單的實現一個微型驅動程序將多功能硬件與幾個設備類的接口相連接。動態構造WDM驅動程序堆棧是實現即插即用設備支持的要害。

　　WDM服務使實現一個用于Windows NT和Windows 95快速反應的模型成為可能。WDM提供了多個執行優先級包括核心態和非核心態線程、IRQ級別、和被延緩的程序調用（DPC）。所有的WDM類和微型驅動程序都作為核心態（第0層）的特權級線程（不會被CPU調度程序中斷）執行。32個IRQ級可以被用于區分硬件中斷服務的優先級。對于每個中斷，DPC被排入隊列等到被啟用中斷的IRQ服務例程完成后再執行。DPCs通過有效的減少中斷被禁止的時間，使系統對中斷的響應獲得了很大的提高。對于使用多處理器的基于x86的PC系統，在Windows　NT下對中斷的支持是以Intel的多處理器規范1.4版本為基礎的。

　　對于需要活動的多媒體的應用程序，WDM在核心態提供了快速反應的接口來處理I/O流。WDM的流接口是通過標準的WDM類接口提供出的。對于WDM，一個多媒體流完全可以用一個或多個軟件過濾器和設備驅動程序來處理。為了加速對I/O流的處理，WDM流可以直接對硬件進行訪問，避免了由于進行非核心態和核心態之間的轉換而造成的延遲，并且還省取了對中間I/O緩沖區的需要。

　　要充分利用WDM提供的優點，建議你使用即插即用兼容的電源治理輸入、聲音、圖形、和使用USB和IEEE 1394的存儲外圍設備。

　　WDM驅動程序可以在Windows NT上與現有的Windows NT驅動程序共存，也可以在Windows 95上與現有的Windows 95驅動程序共存。
現有的Windows NT 和Windows 95驅動程序將繼續被支持，但是卻不能使用WDM的先進優點。由微軟提供的可擴展的WDM類驅動程序是支持新設備的最好選擇。在開始開發一個新的WDM類驅動程序之前，硬件開發者應當請教微軟公司以取得對特定設備類的支持信息。一旦有可能，就采用僅編寫一次類驅動程序，然后通過使用WDM的微型驅動程序來將其擴展成針對特定硬件接口的驅動程序的方法。

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