windows系统编程介绍，操作系统的不同层

提示：本文主要介绍windows编程的基础概念，以及相关资料

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前言  参考书籍为《Windows程序设计》（第5版,珍藏版） 作者Chares Petzold，方敏等翻译。

32位操作系统和64位操作系统，以及32位软件和64位软件，其中32和64和CPU的概念是对应的，即CPU一次能处理数位的位长。

一、DOSwindows操作系统的特点windows操作系统的特点，BIOS，Windows 1.1 DOS

DOS系统是windows出现之前的主流操作系统，即没有界面，要在屏幕上显示图像，用户要自己和硬件打交道。Windows下使用命令行编程的界面，就类似于DOS，但不是DOS。

1.2 BIOS系统是什么？

BIOS是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。

1、BIOS对设备进行自检，而后把控制权转交给操作系统；

2、BIOS检查内存时是检查高端内存，看是否有损坏；

3、对，接着操作系统就接过内存的控制权；

4、BIOS没有设备驱动程序，只是识别设设备，而操作系统自己有设备驱动程序

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1.2 Windows SDK是什么？

Windows SDK编程即使用windows下的software develope kit（软件开发工具包）进行编程windows系统编程介绍，操作系统的不同层，工具有Visual Studio或者Visual C++等。从对象上来讲，其实是使用工具，调用AP库I函数，来进行编程。

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二、操作系统中的底层、驱动、应用层 2.1 什么是底层

对于操作系统而言，底层就是内核Kernel，负责跟硬件打交道

2.2 什么是驱动程序

设备驱动程序（device driver），简称驱动程序（driver），是一个允许高级（High level）电脑软件（computer software）与硬件（hardware）交互的程序，这种程序创建了一个硬件与硬件，或硬件与软件沟通的接口，经由主板上的总线（bus）或其它沟通子系统（subsystem）与硬件形成连接的机制，这样的机制使得硬件设备（device）上的数据交换成为可能。

依据不同的电脑架构与操作系统差异平台，驱动程序可以是8位（8-bit）、16位（16-bit）、32位（32-bit），甚至是最新的64位（64-bit），这是为了调和操作系统与驱动程序之间的依存关系，例如在Windows 3.11的16位操作系统时代，大部分的驱动程序都是16位，到了32位的Windows XP则大部分是使用32位驱动程序（微软提供了Windows Driver Model可实现driver），至于64位的Linux或是Windows Vista平台上，就必须使用64位的驱动程序（WDM与WDF皆可实现64位驱动程序）。

驱动程序的开发

驱动程序的开发工作是很具挑战性的，因为必须配合着硬件与软件上相当明确与高级的平台技术。由于大多数的驱动程序（device drivers）运行在核心模式（kernel mode），软件的错误经常造成系统严重的不稳定，例如蓝屏（blue screen），这跟过去的用户模式（user mode）下的程序设计（例如Delphi、VB、Java）有明显的差异性。

Windows平台

为了大量减轻驱动程序开发人员的负担，微软不断的改进驱动程序的开发软件与架构windows系统编程介绍，操作系统的不同层，从早期复杂深晦的VxD，到Windows XP上的Windows Driver Model（以下简称WDM）开发架构，如今Windows Driver Foundation（以下简称WDF）已成为新一代的Windows平台驱动程序发展架构，这个架构大量简化了驱动程序的开发流程，更匹配面向对象的精神，此架构包含了User Mode Driver Framework与Kernel Mode Driver Framework两种开发模式。在开发Windows平台上的驱动程序之前，必须先安装DDK（Driver Development Kit），DDK包同时支持WDM与WDF两种架构。

Linux平台

Linux下的设备有三种基本类型：字符设备，块设备和网络接口。

驱动程序的应用

因为常见的硬件和操作系统的差异性，驱动程序存在着不同的方式。用于：

打印机

显卡

网卡

声卡

不同种类的总线

不同种类的低带宽的输入/输出总线（如定点设备：鼠标、键盘、USB等等。）

硬盘驱动器总线（ATA，SCSI）

实现对不同的文件系统的支持

实现对扫描仪、数码相机的支持

驱动程序的抽象化共同层级（Common levels of abstraction）：

在硬件层方面：

直接连接（Interfacing directly）

使用一些较高层次的接口（如：视频BIOS）

使用另一低级别的驱动程序（如文件系统驱动程序使用磁盘驱动程序）

模拟硬件工作

在软件层方面：

允许操作系统直接访问硬件资源

仅实现其原始样式（primitives）

实现对非驱动程序的软件的界面（如TWAIN）

实现一个更高层级的语言，例如PostScript

虚拟设备驱动程序

有一种特殊的驱动程序名为虚拟设备驱动程序（virtual device drivers），可用于虚拟化的环境（virtualization environments），例如DOS程序要运行于Windows平台上，就必须要利用这种虚拟设备驱动程序，像是VMware就是一种“虚拟PC”的软件，可以在一台机器上同时运行两个或两个以上的Windows、DOS、LINUX系统，VMWare是真正实现了“同时”运行，多个操作系统在主系统的平台上，就像标准Windows应用程序那样切换一样容易。

2.3 什么是应用层

应用层编程就是开发应用程序。Windows SDK就是个例子

三、单片机的底层驱动和应用程序

没有操作系统的单片机程序开发，只有两层：底层驱动和应用层。

应用程序是根据实际应用需求去编写的程序，指的是代码的逻辑部分，直接去调用底层驱动预留的接口，而不需要关心硬件底层的实现方式及实现过程。

单片机底层开发一般指利用单片机的固有资源完成的控制功能的软硬件开发，比如时钟、通讯协议(232、485、UART、SPI、IIC、CAN、IR等)、定时器、AD转换、GPIO、外设驱动(各种现场控制、各种环境状况测控、电机控制、电磁阀、继电器控制、键盘扫描、LED和LCD显示)等。

底层驱动与硬件相关，编写底层驱动程序要非常了解硬件，同时给应用层提供API函数调用接口，应用层可以通过调用这些接口去访问硬件，而不需要了解具体的硬件工作情况。

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