Ajurid e. draiverid (0)

Sisukord

Draiveri definitsioon 2
Draiveri otstarve 2
Uuendamine ja paigaldamine 2
Konstruktsioon 3
API-d ( Application programming interfaces) 3
Kasutajarežiimi draiverid 4
Kujundus 5
Mitmeastmeline seadmedraiver 5
Sõpruse tsoon 5
Viited 8

Draiveri definitsioon

Draiver on arvutiprogramm , mis loob võimaluse teistel kõrgtasemeaplikatsioonidel kasutada riistvarakomponentii.
Igal riistvarakomponendil arvutis on olemas draiver. Ilma selleta ei saa riistvara töötada. Enamasti on andmevahetus draiveri ja riistvarakomponendi vahel loodud läbi arvutisiini või mingi teise ühenduskanali, mille külge riistvara on ühendatud. Kui kasutajarakendus tahab midagi komponendilt, siis selleks annab ta draiverile käsu ja draiver annab komponendile riistvara spetsiifilise käsu. Kui komponent tahab rakendusele saata andmeid, siis käib ka see läbi draiveri. Iga operatsioonisüsteemi ja riistvarakomponendi jaoks on tehtud eraldi seadmedraiverid.

Draiveri otstarve

Draiver on tarkvara , mis teeb lihtsamaks programmeerimise olles siis tõlgiks riistvara ja rakenduste või operatsioonisüsteemide vahel, mis seda kasutab.
Programmeerijad võivad ise luua kõrgema taseme aplikatsioonikoode suvalisele riistvara seadmele.

Uuendamine ja paigaldamine

Enamasti on draiverid antud kaasa koos seadmega , mis on tavaliselt CD või mingi muu ketta peal. Alguses on riistvara peal vaid üldine draiver, kus pole siiski piisavalt infot, et arvuti suudaks kasutada riistvara õigesti.
Et paigaldada draiverit tuleb sisestada CD arvutisse ja jälgida antavaid juhiseid. On võimalik, et plaadil võib olla ka sarnaste teiste seadmete draivereid. Seega tuleks olla tähelepanelik, et valida õige seade.
Kui riistvara ei tööta korralikult, siis tihti on see mingi draiveri vea tõttu, mis ei lase sellel korralikult töötada. Siis on võimalik draiverit uuesti installeerida. Internetis saab leida draivereid just selle riistvara mudeli jaoks, seadme enda tootja kodulehtedelt. Ka on loodud programme , mis uuendavad ise automaatselt draivereid, kui tuleb välja draiveri uuem versioon .

Konstruktsioon

Draiveri füüsiline struktuur koosneb tuumast, sisend /väljundhaldurist ja kasutajarežiimidest.
Draiverite tüübid.

• API – programmeerimise aplikatsiooni, mida operatsioonisüsteem kasutab, et käivitada sisend/väljundhaldur.
  
• Ntdll – funktsiooni teek, mis kasutab tupikprogramme , et käivitada operatsioonisüsteem.
  
• NtReadFile – süsteem, mis loob ja kontrollib sisend/väljundhalduri päringuid.
  
• Sisend/väljundhaldur – alamsüsteem, mis kontrollib kõiki seadmeid ning otsustab, mida iga draiver teha võib.
  
• IRP – päringu andmepakett, mida sisend/väljundhaldur kasutab, et küsida informatsiooni draiveritelt.
  
• IoCallDraiver – saadab IRP draiverisse, mis on seostatud kindla seadme objektiga.
  

Kasutajatrežiimis ühendub aplikatsioon  API'ga, mis ühendub Ntdll'ga. Seejärel liigub aplikatsioonipäring tuuma läbi sisend/väljundhalduri. Sisend/väljundhaldur kasutabNtReadFile’i, et päring läbitöötada ning saadab selle IoCallDraiverisse, mis omakorda saadab informatsiooni õigesse draiverisse. Pärast seda otsustab draiver, mida selle päringuga teha. See saadab selle riistvara porti, teise draiverisse või tegeleb sellega hiljem.

API-d (Application programming interfaces)

• ASPI - SCSI seadme liidesele
  
• Carbon ja Cocoa - Macintoshile
  
• DirectX -  Microsoft Windowsile
  
• EHLLAPI
  
• Java  rakendusliidesed
  
• ODBC - Microsoft Windowsile
  
• OpenAL mitmeplatvormiline heli  rakendusliides
  
• OpenCL mitmeplatvormiline rakendusliides tava arvuti protsessoritele ja graafikaprotsessoritele
  
• OpenGL mitmeplatvormiline  graafika  rakendusliides
  
• Simple DirectMedia Layer (SDL)
  
• Talend integreerib oma andmehalduse BPM’ga
  

Kasutajarežiimi draiverid

Need draiverid tagavad liidese Win32 aplikatsiooni ja kernelirežiimi draiverite või teiste operatsioonisüsteemi komponentide vahel. Vistas on iga printeri draiver kasutajarežiimis. Kasutades kasutajarežiimi draiveri raamistikku, on võimalik luua kasutajarežiimi draivereid, mis põhinevad protokollil või jadasiinil. Selle režiimi eeliseks on madalam latentsus, paranenud stabiilsus, sest halvasti kirjutatud seadmedraiver ei ole võimeline süsteemi kokkujooksutama.
Kernelirežiimi draiverid
Need draiverid töötavad kernelirežiimi operatsioonisüsteemi komponentidena, mis haldavad sisend väljundit, isehäälestamist, mälu, protsesse ja harusid, turvalisust jne. Kernelirežiimi draiverid on enamasti jaotatud kihtideks. Kõik kernelirežiimi draiverid on varustatud süsteemi poolt määratud tavaliste draiverite rutiinidega. Osad kernelirežiimi draiverid on Windowsi Draiveri Mudeli (WDM) draiverid, mis kuuletuvad WDM’le. Mõned draiverid on kernelirežiimi draiveri raamistiku (KMDF) draiverid. Ülejäänud draiverid põhinevad NDIS'i või teiste draiveri mudelitel, mis on spetsiifilised seadme klassile.

Kujundus

Seadmedraiverid jaotatakse kahte arhitektuurilisse kujundusse ning arendamisviisi, mis tasakaalustavad andme kapseldamise vastasjõud, süsteemi tootlikuse ning tarkvaramuutuste haldamise. Need on mitmeastmeline seadmedraiver ja sõprusetsoon.

Mitmeastmeline seadmedraiver

See jagab draiverikoodi kolme gruppi, nii et äriloogika on eraldatud alamtaseme riistvara spetsiifilisest koodist ning süsteemi tase tagab vajaliku ühenduse vahepeal . Kui riistvara muutub, siis tuleks koodi muuta ainult alamtasemes ning vastupidi, kui andmepäringud muutuvad, siis tuleks muuta ainult aplikatsioonikoodi. Süsteemi taseme kood tagab ligipääsufunktsioonid alamtaseme koodidele, et need saaksid suhelda aplikatsioonitaseme koodidega. Aplikatsioonitaseme kood ei saa otse alamtaseme koodiga suhelda. Mitmeastmeline seadmedriver

Sõpruse tsoon

See on vägagi sarnane mitmeastmelise seadmedraiveri arhitektuurile, kuid see on efektiivsem, sest siin on süsteemi- ja alamtasemes andmetele ligipääs tunduvalt kiirem. Selleks tuleb tasakaalustada andme kapseldamise vastasjõud ja süsteemi jõudlus. Selle saab, kui kasutada ‘sõbra’ funktsiooni C++’s, mis annab ühele klassile ligipääsu teise klassi privaatsetele andmetele, kui teine klass on esimese oma ‘sõbraks’ määranud. Sellepärast on vähem lisafunktsiooni kutseid ning see hoiab klassi andmed saladuses kõigi ees, kes ei ole määratud tema ‘sõbraks’.
Sõpruse tsoon
Arendus
Windows Driver Foundation ja draiveri elutsükkel
Seadmedraiveri kirjutamine nõuab põhjalikke teadmisi sellest, kuidas riistvara ja tarkvara omavahel funktsioneerivad mingisoperatsioonisüsteemis. Draiverid töötavad kõrgete käskudega keskkonnas ning võivad tekitada suurt kahju, kui midagi läheb valesti. Enamus kasutaja tasemega tarkvarad saab peatada, ilma et need mõjutaks ülejäänud süsteemi drastiliselt. Peamiselt kirjutavad seadmedraivereid tarkvara insereid, kes töötavad riistvara arendus firmades, sest nemad tunnevad oma riistvara paremini, kui keegi väljastpoolt firmat . Riistvara tootja huvides oli parim, kui kasutaja saab kasutada nende toodet kõige efektiivsemal viisil. Windows Driver Foundation ja draiveri elutsükkel
Microsoft Driver Foundation
Microsoft lõi Windows Driver Foundatoni, et lihtsustada draiverite arendamist ning parandada nende kvaliteeti, ilma et see vähendaks jõudlust. WDF’ga kaasneb mudel, millel on infrastruktuur nii kerneli kui ka kasutajarežiimi draiveritele. See mudel on paindlik, pikendatav, skaleeritav, võimaldab lisanduvaid arenguid, vähendab õppeaega ning lubab draiveri kirjutajal keskendudaoperatsioonisüsteemi asemel seadme riistvarale.
versioonis. Iga raamistik saab jälgida draiveri hetkeseisu, operatsioonisüsteemi ning seadet , seega eemaldades palju keerulist loogikat, mida on draiverites vaja .
Kus rakendatakse?
Draivereid kasutatakse mitmes valdkonnas:

• videokaart, helikaart
  
• printer
  
• võrgukaart
  
• siinid
  
• andmesalvestusseadmed, nt kõvaketas ja CD-ROM
  
• videokaamera
  
• skänner
  
• veebikaamera
  
• hiired
  
• klaviatuur
  
• kuvar
  

Virtuaalsed seadmedraiverid
Virutaalsed seadmedraiverid esindavad uut seadmedraiverite varianti. Neid kasutatakse, et emuleerida mingit riistvara seadet, enamasti virtualiseerimis keskkonnas. Näiteks kui DOS programmi kasutatakse Windowsi arvutis või kui külalisoperatsioonisüsteemi kasutatakse Xen hostis. Selle asemel, et võimaldada külalisoperatsioonisüsteemil suhelda riistvaraga, virtuaalsed seadmedraiverid võtavad vastas rolli ja emuleerivad mingit riistvara seadet, nii et külalisoperatsioonisüsteem ja selle virutaalses masinas töötavatel draiveritel oleks illusioon , et neil on ligipääs reaalsele riistvarale. Külalisoperatsioonisüsteemi katsed riistvarale ligipääsemiseks on ümbersuunatud virtuaalsesse seadmedraiverisse hosti operatsioonisüsteemi funktsiooni kutsetena.
Virtuaalsed seadmed võivad töötada ka mitte virtuaalses keskkonnas. Näiteks virtuaalset võrguadapterit kasutatakse virtuaalses privaatvõgus, samal ajal kui virtuaalset ketta seadet kasutatakse iSCSI ’ga. Parim näide virtuaalsest seadmedraiverist on Daemon Tools.

Viited

1. ↑ Device driver searchenterprisedesktop.techtarget.com/, kasutatud 18.12.2011
2. ↑ Draiver vallaste.ee, kasutatud 18.12.2011
3. ↑ What Does a Device Driver Do? www.driverdoc.com, kasutatud 18.12.2011
4. ↑ When And How To Install Driver Updates www.driverdoc.com , kasutatud 18.12.2011
5. ↑ How Does a Device Driver Work ? www.ehow.com, kasutatud 18.12.2011
6. ↑ API näited kasutatud 18.12.2011
7. ↑ Sachin Bammi: Design Patterns for Device Driver Design , kasutatud 18.12.2011
8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 Architecture of the Windows Driver Foundation msdn.microsoft.com, kasutatud 18.12.2011
9. ↑ Device Drivers Information www.globalspec.com, kasutatud 18.12.2011