第21讲设备管理.pptx

4.5 Windows 设备管理4. 5. 1 设备管理概述?1. 设备管理任务输入/输出设备速度比 CPU 和内存的慢, 成为系统性能的瓶颈I/O 设备同 CPU 性能不匹配的反差也越大,如何解决。I/O 设备千差万别 , 减轻用户和程序员使用 I/O 设备的负担保证I/O 设备可靠、方便、有效地被多个任务共享使用，（打印机）2. 设备管理的基本方法为了解决 I/O 设备速度过慢、效率不高的问题 , 设备管理中还需要引人缓冲技术 , 减少I/O 操作的等待时间。虽然有些 I/O 设备或控制器内部已有硬件缓冲 ( 如打印机内的硬件缓冲 , 磁盘控制器上的缓冲 ) , 但操作系统在内存开设 I/O 缓冲区和文件系统缓冲区仍然十分必要。多任务系统中 , 由于系统中 I/O 设备的资源是有限的 , 并不是每个进程随时都可以得到这 些资源。为了使用某个 I/O 设备 , 进程首先要向设备管理程序提出申请 , 然后由设备管理程序 按一定算法进行分配。如果进程的申请没有成功它就必须在等待队列中等待。 I/O 管理器① I/O 管理器是系统的核心 , 将“应用程序和系统组件与虚拟的、逻辑的和物理的设备 连接起来, 支持设备驱动程序的基础设施。②设备驱动程序通常为某一类特定类型的设备提供一个 I/O 接口。它接收来自 I/O 管理器传来的命令 , 并在完成命令后通知 I/O 管理器。 ③ PnP 管理器与 I/O 管理器和总线型驱动程序协同工作 , 检测并响应硬件添加与删除 ,硬件资源分配。④电源管理器也通过与 I/O 管理器的协同工作 , 指导系统和各单独设备的电源状态转换⑤Windows 驱动程序模型 (Windows driver model,WDM)⑥注册表, 存储了硬件设备的描述信息 , 以及驱动程序初 始化和配置信息2. I/O 管理器I/O 管理器是 I/O 系统的核心 , 定义一个有序的工作模型。 在该模型中, I/O 请求被并交给设备驱动程序进行处理。在 Windows XP 中 , 整个 I/O 系统是由包 ( packet) 驱动的 , 大多数 I/O 请求都是通过一个 I/O 请求包 (I/O request packet, IRP) 来表示的。IRP (I/O request packet,)是在每个阶段控制如何处理 I/O 操作的数据结构 IRP可以被从一个 I/O 系统组件传递到另一个 I/O 系统组件。这种设计使得单个应用程序线程可以并发地管理多个 I/O 请求。I/O 管理器创建 IRP , 并将该 IRP 传递给相应的驱动程序。执行指定的操作,在完成操作后将 IRP 返回给 I/O 管理器 , 通知操作已完成 , 或 送到另一个驱动程序以进一步处理。驱动程序具有模块化的接口使得 I/O 管理器能够调用任何一个驱动程序 , 无须驱动程序数据结构或内部细节的特殊知识。驱动程序也可以通过 I/O 管理器来相 互调用 , 以完成 I/O 请求的分层的、独立的处理。设备驱动程序Windows XP 支持多种类型设备驱动程序。一种常用的分类方法是将其分为两大类 :内核模式驱动程序主要包括文件系统驱动程序、即插即 用驱动程序、非即插即用驱动程序等用户模式驱动程序主要包括虚拟设备驱动程序和 Windows 子系统打印驱动程序等。①文件系统驱动程序 : 接受访问文件的请求 , 通过向大容量的存储设备或网络设备驱动程序发送它们自己的、更为显式的请求 , 以此来满足所接收的 I/O 请求。②即插即用驱动程序 : 与电源管理器和 PnP 管理器有关的设备驱动程序 , 包括大容量存储设备、视频适配器、输入设备和网络适配器的驱动程序。③非即插即用驱动程序 为NT 编写的、可在 Windows XP 下工作,不支持电源管理和PnP④虚拟设备驱动程序 : 被用于支持 16 位的 MS-DOS 应用程序和 Win16 应用程序。⑤ Windows 子系统打印驱动程序 : 将与设备无关的图形请求转换成与打印机相关的命令 , 然后将这些命令转送到一个内核模式的端口驱动程序Windows 驱动程序模型 (WDM) 是微软公司为了应 对新的外设接口 ( 如 USB 、 IEEE 1394 等 ) 和新型外围设备不断出现而提出的一种驱动程序模 式。 WDM 将驱动程序按层进行了划分 , 层与层之间独立 , 它旨在通过提供一种灵活的方式来 简化驱动程序的开发并降低其复杂性。驱动程序模型 WDM 包含了对电源管理、 PnP 的支持 , 而且绝 大多数 PnP 驱动程序都遵从 WDM 规范。 Windows 98 、 Windows Me 、 Windows 2000 和 Windows XP 都实现 WDM, 驱动程序的源代码是兼容的 , 而且在多数情况