操作系统——显示器的驱动

一、前言

        完成了CPU和内存这两个计算机核心部件的管理以后，最后一个问题就是完成对外设的管理。

        外部设备通过总线和CPU、内存相连，每个外设都有自己的控制电路，当我们想要每个外设执行相应的动作时，CPU就会向某个地方写入命令，外设接收到后就会解释命令完成相应的动作。

        整个过程可以用两步来总结：

（1）CPU通过端口地址发送对外设的工作要求吗，一般是命令“out ax，端口号”，其中AX寄存器存放的就是外设的具体工作内容；（2）外设开始工作，在工作完成后通过中断告诉CPU，CPU会在中断处理程序中处理外设的工作结果。

        操作系统不仅仅是要像上面那样使用外设，而且还引入了文件视图这一概念，将所有对外设的使用变成了对文件视图的操作，给上层用户提供了一个接口，屏蔽细节，达到方便使用的目的。

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二、设备驱动的基本原理

1.外设的工作原理

        CPU对外设的使用由两条主线构成：第一条主线从CPU开始，CPU向外设发送命令，表现为CPU执行指令“out ax，端口号”；第二条主线从外设开始，当外设执行完任务或状态发生变化，就会通过中断机制通知CPU，CPU会通过中断处理程序完成后续工作。

 2.文件视图

        如果像上面那样去完成对外设的操作，需要程序员知道外设对应的端口号，了解指令的详细格式，而且不同公司的同一种外设的格式可能完全不一样，这是一项繁杂且无趣的工作。为了提高工作效率，可以将所有的外设都抽象为一个文件视图，调用read、write等统一的接口完成对外设的使用。比如向“显示器文件”写入（write）一个字符串“hello”，那么就会在显示器上显示出“hello”。