Windows操作系统概述.ppt

驱动程序就是硬件设备的大脑 它对硬件进行管理 使得硬件与操作系统协调工作 驱动的作用 起薪高就业容易前景广 我们学习驱动开发的意义 C C 基础知识VC 编程WINDOWS操作系统原理 学习驱动前的必备知识 多看多写多做 驱动学习方法 与C C 相关的书籍谭浩强C C c primer侯俊杰 深入浅出MFC 孙鑫MFC与WINDOWS相关的书籍Windows核心编程Win32多线程程序设计深入解析Windows操作系统Windows操作系统原理 驱动开发学习资料 与WINDOWS驱动开发相关的书籍Windows驱动开发详解Windows设备驱动程序WDF开发寒江独钓 Windows内核安全编程Windows内核原理与实现驱动学习交流国内唯一个知识点比较全的驱动交流网站国外著名的驱动开发社区微软官方驱动开发技术支持 课程大纲 熟悉驱动程序的开发环境熟练掌握驱动程序的基本框架Windows内存管理Windows内核函数Windows派遣函数驱动程序的同步处理过滤驱动程序 课程主要学习内容 Windows操作驱动的基本概念Windows驱动编译环境配置 安装及调试驱动对象 设备对象 设备扩展NT驱动结构 WDM驱动结构 设备层次结构内核模式下内存分配 字符串操作 文件操作 注册表操作IRP与派遣函数 缓冲区方式读写 直接方式读写中断请求级 自旋锁 用户模式下的同步对象 内核模式下的同步对象文件过滤驱动程序 NT式过滤驱动程序 Windows操作系统概述石俊QQ 21659779 目标 Windows系统概述Windows家族Windows特性用户模式与内核模式操作系统与应用程序 Windows家族 Windows操作系统有着庞大的家族体系 但主要分为两个分支 第一个是基于Windows95系列的Windows 如Windows95 Windows98 WindowsME等 第二个则是基于NT架构的Windows 如Windows2000 WindowsXP Windows2003 Windows7 NT6 1 等 Windows特性 可移植性可移植性指只需要少量修改 操作系统就可在尽可能多的硬件平台上运行 如Windows从32位CPU移到64CPU上只改了少量代码 兼容性兼容性是指应用程序尽可能在各个版本上运行 健壮性与可靠性Windows键壮性和可靠性主要源于用户模式和内核模式的划分 用户模式 应用程序 内核模式 驱动程序 操作系统 Windows特性 可扩展性易于增加新的功能和支持新的硬件性能Windows在总体设计上是基于分层的 各个层次之间的调用会从某种程序上带来一些性能上的损失 然而这点性能上损失 可以从其他地方弥补过来 支持异步线程在发起一个I O操作的时候 可以不等待这个I O操作完成 就发起另外的I O操作请求 这样CPU不会浪费在待I O操作完成上 支持并发并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生 支持多任务是指用户可以在同一时间内运行多个应用程序 每个应用程序被称作一个任务 内核模式与用户模式 Windows从总体上分为内核模式 KernelMode 和用户模式 UserMode CPU一般分有多个特权层 如Intel的80386CPU就分为四个特权层 分别为第0环 Ring0 第1环 Ring1 第2环 Ring2 第3环 Ring3 其中Ring0特权最高 可以执行任意代码 Ring3最低 只能执行有限的代码 内核模式 对应80 x86的ring0层 是操作系统的核心部分 设备驱动程序就是运行在该模式下 用户模式 对应80 x86的ring3层 操作系统的用户接口部分 就是我们通常所说的win32API 以及所有的用户应用程序都运行在该级别 图CPU特权层和操作系统用户模式 内核模式的关系 Windows的核心代码运行在内核模式下 而非核心代码运行在用户模式下 运行在内核模式下的Windows的核心组件是安全的 且不会受到恶意攻击 所以这些核心组件可以进行所有权限的操作 运行在用户模式下的应用程序 是不安全且容易受到攻击的 所以用户模式下的应用程序的权限是受到限制的 如果应用程序想进行一些敏感操作 如直接访问物理内存 物理端口 应用程序程序需要向内核模式下的组件提出请求 驱动程序都是运行在内核模式下的 它是为了操作硬件设备的 包括访问物理映射内存 设备端口等 DOS没有用户模式和内核模式之分 查看用户模式和内核模式运行情况 Windows操作系统提供了查看内核模式和用户模式的运行情况 打开控制面板 选择 管理工具 然后点击 性能 图标 性能工具默认会加入三个查看项目 将三条删除 并添加查看内核模式和用户模式的项目 图Windows提供的性能工具 在性能对象中 选择下拉菜单中的 处理器 选项 再从列表中选择 计数器 并添加 PrivilegeTime 和 UserTime 选项 这样就会分别显示内核模式和用户模式下所占用的CPU时间 图添加性能查看选项 如上图所示 两条曲线分别代表了CPU在用户模式和内核模式的运行情况 图查看Windows在用户模式和内核模式的运行情况 操作系统与应用程序 操作系统与应用程序是相互隔离的 操作系统的核心代码运行在特权模式下 内核模式 应用程序运行在非特权模式下 用户模式 类似于服务器与客户端的关系 图操作系统与应用程序的关系 在操作系统上 会同时运行多个应用程序 每个应用程序向操作系统提出请求 例如 分配回收内存 读写文件 操作硬件等 优秀的操作系统会调度好每一个应用程序 并根据请求快速地做出反应 即拥有很大的吞吐能力 并且操作系统会根据请求 做出合法性的判断 拒绝一些危险的操作 如空指针读写操作等 对计算机任