Windows操作系統(tǒng)概述.ppt

驅(qū)動程序就是硬件設(shè)備的大腦 它對硬件進(jìn)行管理 使得硬件與操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作 驅(qū)動的作用 起薪高就業(yè)容易前景廣 我們學(xué)習(xí)驅(qū)動開發(fā)的意義 C C 基礎(chǔ)知識VC 編程WINDOWS操作系統(tǒng)原理 學(xué)習(xí)驅(qū)動前的必備知識 多看多寫多做 驅(qū)動學(xué)習(xí)方法 與C C 相關(guān)的書籍譚浩強(qiáng)C C c primer侯俊杰 深入淺出MFC 孫鑫MFC與WINDOWS相關(guān)的書籍Windows核心編程Win32多線程程序設(shè)計(jì)深入解析Windows操作系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)原理 驅(qū)動開發(fā)學(xué)習(xí)資料 與WINDOWS驅(qū)動開發(fā)相關(guān)的書籍Windows驅(qū)動開發(fā)詳解Windows設(shè)備驅(qū)動程序WDF開發(fā)寒江獨(dú)釣 Windows內(nèi)核安全編程Windows內(nèi)核原理與實(shí)現(xiàn)驅(qū)動學(xué)習(xí)交流國內(nèi)唯一個(gè)知識點(diǎn)比較全的驅(qū)動交流網(wǎng)站國外著名的驅(qū)動開發(fā)社區(qū)微軟官方驅(qū)動開發(fā)技術(shù)支持 課程大綱 熟悉驅(qū)動程序的開發(fā)環(huán)境熟練掌握驅(qū)動程序的基本框架Windows內(nèi)存管理Windows內(nèi)核函數(shù)Windows派遣函數(shù)驅(qū)動程序的同步處理過濾驅(qū)動程序 課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容 Windows操作驅(qū)動的基本概念Windows驅(qū)動編譯環(huán)境配置 安裝及調(diào)試驅(qū)動對象 設(shè)備對象 設(shè)備擴(kuò)展NT驅(qū)動結(jié)構(gòu) WDM驅(qū)動結(jié)構(gòu) 設(shè)備層次結(jié)構(gòu)內(nèi)核模式下內(nèi)存分配 字符串操作 文件操作 注冊表操作IRP與派遣函數(shù) 緩沖區(qū)方式讀寫 直接方式讀寫中斷請求級 自旋鎖 用戶模式下的同步對象 內(nèi)核模式下的同步對象文件過濾驅(qū)動程序 NT式過濾驅(qū)動程序 Windows操作系統(tǒng)概述石俊QQ 21659779 目標(biāo) Windows系統(tǒng)概述Windows家族Windows特性用戶模式與內(nèi)核模式操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序 Windows家族 Windows操作系統(tǒng)有著龐大的家族體系 但主要分為兩個(gè)分支 第一個(gè)是基于Windows95系列的Windows 如Windows95 Windows98 WindowsME等 第二個(gè)則是基于NT架構(gòu)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 操作系統(tǒng)就可在盡可能多的硬件平臺上運(yùn)行 如Windows從32位CPU移到64CPU上只改了少量代碼 兼容性兼容性是指應(yīng)用程序盡可能在各個(gè)版本上運(yùn)行 健壯性與可靠性Windows鍵壯性和可靠性主要源于用戶模式和內(nèi)核模式的劃分 用戶模式 應(yīng)用程序 內(nèi)核模式 驅(qū)動程序 操作系統(tǒng) Windows特性 可擴(kuò)展性易于增加新的功能和支持新的硬件性能Windows在總體設(shè)計(jì)上是基于分層的 各個(gè)層次之間的調(diào)用會從某種程序上帶來一些性能上的損失 然而這點(diǎn)性能上損失 可以從其他地方彌補(bǔ)過來 支持異步線程在發(fā)起一個(gè)I O操作的時(shí)候 可以不等待這個(gè)I O操作完成 就發(fā)起另外的I O操作請求 這樣CPU不會浪費(fèi)在待I O操作完成上 支持并發(fā)并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生 支持多任務(wù)是指用戶可以在同一時(shí)間內(nèi)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序 每個(gè)應(yīng)用程序被稱作一個(gè)任務(wù) 內(nèi)核模式與用戶模式 Windows從總體上分為內(nèi)核模式 KernelMode 和用戶模式 UserMode CPU一般分有多個(gè)特權(quán)層 如Intel的80386CPU就分為四個(gè)特權(quán)層 分別為第0環(huán) Ring0 第1環(huán) Ring1 第2環(huán) Ring2 第3環(huán) Ring3 其中Ring0特權(quán)最高 可以執(zhí)行任意代碼 Ring3最低 只能執(zhí)行有限的代碼 內(nèi)核模式 對應(yīng)80 x86的ring0層 是操作系統(tǒng)的核心部分 設(shè)備驅(qū)動程序就是運(yùn)行在該模式下 用戶模式 對應(yīng)80 x86的ring3層 操作系統(tǒng)的用戶接口部分 就是我們通常所說的win32API 以及所有的用戶應(yīng)用程序都運(yùn)行在該級別 圖CPU特權(quán)層和操作系統(tǒng)用戶模式 內(nèi)核模式的關(guān)系 Windows的核心代碼運(yùn)行在內(nèi)核模式下 而非核心代碼運(yùn)行在用戶模式下 運(yùn)行在內(nèi)核模式下的Windows的核心組件是安全的 且不會受到惡意攻擊 所以這些核心組件可以進(jìn)行所有權(quán)限的操作 運(yùn)行在用戶模式下的應(yīng)用程序 是不安全且容易受到攻擊的 所以用戶模式下的應(yīng)用程序的權(quán)限是受到限制的 如果應(yīng)用程序想進(jìn)行一些敏感操作 如直接訪問物理內(nèi)存 物理端口 應(yīng)用程序程序需要向內(nèi)核模式下的組件提出請求 驅(qū)動程序都是運(yùn)行在內(nèi)核模式下的 它是為了操作硬件設(shè)備的 包括訪問物理映射內(nèi)存 設(shè)備端口等 DOS沒有用戶模式和內(nèi)核模式之分 查看用戶模式和內(nèi)核模式運(yùn)行情況 Windows操作系統(tǒng)提供了查看內(nèi)核模式和用戶模式的運(yùn)行情況 打開控制面板 選擇 管理工具 然后點(diǎn)擊 性能 圖標(biāo) 性能工具默認(rèn)會加入三個(gè)查看項(xiàng)目 將三條刪除 并添加查看內(nèi)核模式和用戶模式的項(xiàng)目 圖Windows提供的性能工具 在性能對象中 選擇下拉菜單中的 處理器 選項(xiàng) 再從列表中選擇 計(jì)數(shù)器 并添加 PrivilegeTime 和 UserTime 選項(xiàng) 這樣就會分別顯示內(nèi)核模式和用戶模式下所占用的CPU時(shí)間 圖添加性能查看選項(xiàng) 如上圖所示 兩條曲線分別代表了CPU在用戶模式和內(nèi)核模式的運(yùn)行情況 圖查看Windows在用戶模式和內(nèi)核模式的運(yùn)行情況 操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序 操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序是相互隔離的 操作系統(tǒng)的核心代碼運(yùn)行在特權(quán)模式下 內(nèi)核模式 應(yīng)用程序運(yùn)行在非特權(quán)模式下 用戶模式 類似于服務(wù)器與客戶端的關(guān)系 圖操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的關(guān)系 在操作系統(tǒng)上 會同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序 每個(gè)應(yīng)用程序向操作系統(tǒng)提出請求 例如 分配回收內(nèi)存 讀寫文件 操作硬件等 優(yōu)秀的操作系統(tǒng)會調(diào)度好每一個(gè)應(yīng)用程序 并根據(jù)請求快速地做出反應(yīng) 即擁有很大的吞吐能力 并且操作系統(tǒng)會根據(jù)請求 做出合法性的判斷 拒絕一些危險(xiǎn)的操作 如空指針讀寫操作等 對計(jì)算機(jī)任