应用程序,操作系统,驱动程序和硬件

1、久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导learning just as your favourite thing操作系统，Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo1久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo#久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导驱动程序

2、和硬件(v1.0, 10 Feb 2011)Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo#久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo#久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia nte

3、c.i nfo#久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导Lvtrm jutt your fflvewri tv thi?Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo#久联技术(JulianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导目录目录21. 软件和硬件32. 将软件细分为两种 3引入操作系统之后 5Copyright ? 2010, Julia nTec Atelier & http:/www.julia ntec.i nfo2久联技术(Ju

4、lianTec)您在arm架构下学习嵌入式Linux的上佳指导1. 软件和硬件我们通常所说的计算机系统 (1)实际上可以被分成两个部分：硬件和软件。硬件就是构 成计算机的所有设备，比如显示器，键盘，鼠标，主机里面的各种器件等等。作为计算机存 在的物理基础，这部分通常是看得见，摸得着的；软件通常也叫程序，一般用来告诉这些硬 件做什么以及如何做，比如你电脑里运行着的qq,我的魅族MP3播放器里面的操作控制程序等等都是软件。这些软件都要依赖特定的硬件才能完成正确的任务，比如你要用qq把一段话发给远端的朋友，那 qq在收到你的话之后，就需要使用网卡发出去，MP3播放器控制软件也是一样。这里我们画出最简

5、单的计算机组成图就是图一那样，我们把软件置上，硬件置下，并用一个箭头连接他们，用来表示它们之间的依赖。图一：软件和硬件2. 将软件细分为两种实际上软件程序还可以细分成两种：系统程序软件和应用程序软件。系统程序软件实际 上就是我们所说的驱动程序，它们的目的只有一个，就是为了驱动硬件，使之能正常地完成 某种硬件功能，比如网卡的发送数据功能，声卡的播放声音功能。应用程序软件则用来接收 用户的输入请求，进行很多业务运算后，再通过驱动程序驱动硬件去完成用户所要求的任务， 有时候应用程序软件也负责把运算的最终结果反馈给用户。画成图就是图二那样，注意，在整个软件系统中，也只有驱动程序最清楚硬件的功能及工作方

6、式，如果上面应用程序想要硬件完成什么样的任务，必须使用相应的驱动程序所提供的那些接口才行。驱动程序直接驱动硬件进行工作，而应用程序则只需要知道这些接口，通过它们间接去驱动硬件来完成任务。 这种策略看似简单好用，但也会受到两方面因素的制约。图二：细分后的软件和硬件首先，一个计算机系统里面的硬件设备通常不会只有一个。比方我的魅族MP3里除了音频解码器外，自然也有用来存储歌曲的设备。这些设备各具不同的功能， 完成这些功能的操作也就各不相同，就决定了写出来的驱动程序也是各式各样的，最后导致他们提供给应用程序使用的接口也是千变万化的，如图三那样，用不同颜色的箭头表示不同的接口使用。这大大增加了应用程序开

7、发的难度，因为应用程序开发者不仅要考虑上层业务逻辑的处理，还要非常熟悉各种驱动所提供出来的不同接口。图三：一个应用使用多个硬件设备其次，一个计算机系统里面同时运行着的应用程序通常也不会只有一个，这些应用程序会竞争使用总量特定的硬件设备资源。比方你和朋友在用qq聊天的同时，也听着千千静听放出来的音乐，他们都要使用屏幕设备show出界面，也都要使用物理内存 (2)来运行程序代码。但是屏幕只有一个，内存也只有那么多， 所以在整个计算机系统范围内，必须有某种机制来管理分配这些特定硬件资源的使用。如图四，设计的时候，这种机制要么放在应用程序中实现，要么放在驱动程序中实现，但无论放在哪一方， 都是会给这一

8、方的程序开发者带来额外的负担。图四：多个应用使用多个硬件设备3. 引入操作系统之后上面之所以说额外，那是因为对于应用程序开发者来讲，其重点要考虑的是业务逻辑如 何实现，而不是去考虑硬件资源的管理分配，也最好用不着去区分那么多驱动程序的不同接 口。类似的，对于驱动程序开发者来说，其要考虑的重点是如何正确的驱动特定的硬件，而 不是去考虑硬件资源的管理分配上。那这部分“额外”的工作由谁去做呢，这正是后来出现 的操作系统(3)的职责所在。图五：弓I入操作系统后的情况如图五，操作系统帮我们考虑对各种硬件资源的分配管理，并完成对各种驱动程序所提供接口的抽象，形成一套简单一致的接口给上层的应用程序去使用。如

9、此，应用程序开发人员只需要知道操作系统所提供的这套编程接口(API)，就可以实现不同的业务应用。前面我们讲系统程序软件实际上就是驱动程序，但这里我们讲系统程序软件是操作系统。概念上， 我们认为操作系统依赖于驱动程序这一层，但实际上，驱动程序是嵌入到操作系统中去的， 所以我们认为驱动程序是操作系统的一部分。这种镶嵌大大增加了以往驱动程序开发者的工作难度，因为他们不仅要熟悉手头的硬件工作原理，更重要的是要确保他们写的驱动能正确的镶嵌到操作系统里面去，这就要求他们同时也必须熟练掌握操作系统提供出来的，用来完成镶嵌工作的各种接口。1. 这里所讲的计算机系统是个广义的概念，包括你现在在使用的PC机，以及我经常听的魅族 X3型MP3播放器。前者是通用计算机系统，后者是嵌入式计算机系统。2. 很多人曾经为自己买过金士顿内存条就是物理内存，通常都不算大，介于256M和1G之间。注意和虚拟内存的区别，在32位系统中，操作系统为每一个运行着的应用程序都分配一个独立的，4G大小的虚拟内存。3. 这里所说的操作系统说的是像 Linux，Windows那样的操作系统，并不包括 uCOSII那样的操作系统，因为uCOSII作为一个 简单的实时操作系