Windows操作系统概述

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80x86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80x86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。对计算机任何硬件设备的访问，例如：访问设备的映射内存、物理端口、中断等，必须通过操作系统的调用。总结了解Windows家族分支。了解WINDOWS操作系统特性。理解并掌握WINDOWS操作系统中的用户模式和内核模式。理解并掌握操作系统与应用程序的关系。