windows操作系统与软件和硬件.pdf

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，