1.3　有操作系統時的設備驅動

在1.2節中我們看到一個清晰的設備驅動，它直接運行在硬件之上，不與任何操作系統關聯。當系統包含操作系統時，設備驅動會變得怎樣呢？

首先，無操作系統時設備驅動的硬件操作工作仍然是必不可少的，沒有這一部分，驅動不可能與硬件打交道。

其次，我們還需要將驅動融入內核。為了實現這種融合，必須在所有設備的驅動中設計面向操作系統內核的接口，這樣的接口由操作系統規定，對一類設備而言結構一致，獨立于具體的設備。

由此可見，當系統中存在操作系統的時候，驅動變成了連接硬件和內核的橋梁。如圖1.4所示，操作系統的存在勢必要求設備驅動附加更多的代碼和功能，把單一的“驅使硬件設備行動”變成了操作系統內與硬件交互的模塊，它對外呈現為操作系統的API，不再給應用軟件工程師直接提供接口。

圖1.4　硬件、驅動、操作系統和應用程序的關系

那么我們要問，有了操作系統之后，驅動反而變得復雜，那要操作系統干什么？

首先，一個復雜的軟件系統需要處理多個并發的任務，沒有操作系統，想完成多任務并發是很困難的。

其次，操作系統給我們提供內存管理機制。一個典型的例子是，對于多數含MMU的32位處理器而言，Windows、Linux等操作系統可以讓每個進程都可以獨立地訪問4GB的內存空間。

上述優點似乎并沒有體現在設備驅動身上，操作系統的存在給設備驅動究竟帶來了什么實質性的好處？

簡而言之，操作系統通過給驅動制造麻煩來達到給上層應用提供便利的目的。當驅動都按照操作系統給出的獨立于設備的接口而設計時，那么，應用程序將可使用統一的系統調用接口來訪問各種設備。對于類UNIX的VxWorks、Linux等操作系統而言，當應用程序通過write（）、read（）等函數讀寫文件就可訪問各種字符設備和塊設備，而不論設備的具體類型和工作方式，那將是多么便利。