操作系统课程设计文档-linux编程.doc

操作系统课程设计文档,linux编程

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10

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操作系统课程设计
设计报告

姓名：
学号：
班级 :

2012年5月15日

设计名称
Linux系统下虚拟驱动模块的程序开发
完成时间
2012。5。15
验收时间

本设计的实验环境、实验内容和目标
一 实验环境
Red Hat（Linux2。4），GCC。
二 实验内容
编写驱动程序nodevfs。c文件和相应的Makefile文件，通过编译生成驱动程序模块.然后将驱动程序模块装入内核,建立设备结点，最后运行测试程序,检查结果是否正确。
三 实验目标
1. 了解Linux操作系统下驱动程序开发的一般流程;
2. 熟练使用Makefile 编译工具；
3. 了解字符设备驱动工作原理;
4. 能够编写基本的虚拟驱动程序。

本设计的开发和操作流程(手写）

本设计中的关键模块流程图及程序实现说明(手写）

本设计主要测试结果与性能分析（手写)

课程设计总结(包括设计的总结和还需改进的内容）

对于程序，一定要多加练习，才能懂得其真正的用处在哪里，没有编写程序前，对于程序只是一知半解，真正操作后才知道真的很难，代码比较繁琐。通过编写该设备驱动程序，我知道了当我们实在不会写代码时，可以先试着把网上的或者同学的代码修改之后敲一遍,而不应该是直接拷贝,在敲代码的同时，要努力理解清楚别人的思想,使其成为自己的东西。
通过本次课程设计,我对Linux的驱动机制有了初步认识，同时加深了我对Linux模块机制的了解。当然，在编程的过程中遇到了好多困难，不过通过查阅相关资料和网站，并通过自己的思考，终于取得了最终的结果。虽然本次实验的过程中增加了一些对Linux驱动和模块的理解，但是有关一些细节还有待于研究！
教 师 评 语

签名:

网上资料查询
　　 Linux内核
操作系统是一个用来和硬件打交道并为用户程序提供一个有限服务集的低级支撑软件。一个计算机系统是一个硬件和软件的共生体,它们互相依赖.计算机的硬件，含有外围设备、处理器、内存、硬盘和其他的电子设备组成计算机的发动机。但是没有软件来操作和控制它,自身不能工作。完成这个控制工作的软件就称为操作系统，在Linux的术语中被称为“内核”.Linux内核的主要模块分以下几个部分：存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动，以及系统的初始化、系统调用等。
体系结构属性
　　在讨论大型而复杂的系统的体系结构时，可以从很多角度来审视系统.体系结构分析的一个目标是提供一种方法更好地理解源代码.
　　Linux 内核实现了很多重要的体系结构属性。在或高或低的层次上，内核被划分为多个子系统。Linux 也可以看作是一个整体，因为它会将所有这些基本服务都集成到内核中.这与微内核的体系结构不同，后者会提供一些基本的服务，例如通信、I/O、内存和进程管理，更具体的服务都是插入到微内核层中的。
　　随着时间的流逝，Linux 内核在内存和 CPU 使用方面具有较高的效率，并且非常稳定。但是对于 Linux 来说，最为有趣的是在这种大小和复杂性的前提下，依然具有良好的可移植性。Linux 编译后可在大量处理器和具有不同体系结构约束和需求的平台上运行。一个例子是 Linux 可以在一个具有内存管理单元（MMU）的处理器上运行，也可以在那些不提供 MMU 的处理器上运行.Linux 内核的 uClinux 移植提供了对非 MMU 的支持。
Linux 内核的一些有用特性
　　作为一个生产操作系统和开源软件，Linux 是测试新协议及其增强的良好平台。Linux 支持大量网络协议，包括典型的 TCP/IP，以及高速网络的扩展（大于 1 Gigabit Ethernet [GbE］ 和 10 GbE).Linux 也可以支持诸如流控制传输协议（SCTP)之类的协议，它提供了很多比 TCP 更高级的特性(是传输层协议的接替者）.
　　Linux 还是一个动态内核，支持动态添加或删除软件组件。被称为动态可加载内核模块，它们可以在引导时根据需要或在任何时候由用户插入。
　　Linux 最新的一个增强是可以用作其他操作系统的操作系统（称为系统管理程序）。最近,对内核进行了修改，称为基于内核的虚拟机（KVM)。这个修改为用户空间启用了一个新的接口，它可以允许其他操作系统在启用了 KVM 的内核之上运行。除了运行 Linux 的其他实例之外, Microsoft＆reg; Windows® 也可以进行虚拟化。惟一的限制是底层处理器必须支持新的虚拟化指令[1］。
　　 驱动程序
驱动程序（Device Driver）全称为“设备驱动程序”，是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序,可以说相当于硬件的接口,操作系统只能通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作.
正因为这个原因，驱动程序在系统中的所占的地位十分重要，一般当操作系统安装完毕后，首要的便是安装硬件设备的驱动程序。不过，大多数情况下,我们并不需要安装所有硬件设备的驱动程序，例如硬盘、显示器、光驱、键盘、鼠标等就不需要安装驱动程序，而显卡、声卡、扫描仪、摄像头、Modem等就需要安装驱动程序。另外，不同版本的操作系统对硬件设备的支持也是不同的，一般情况下版本越高所支持的硬件设备也越多，例如笔者使用了Windows XP,装好系统后一个驱动程序也不用安装.
　　设备驱动程序用来将硬件本身的功能告诉操作系统,完成硬件设备电子信号与操作系统及软件的高级编程语言之间的互相翻译。当操作系统需要使用某个硬件时,比如：让声卡播放音乐，它会先发送相应指令到声卡驱动程序，声卡驱动程序接收到后,马上将其翻译成声卡才能听懂的电子信号命令,从而让声卡播放音乐。
　　所以简单的说，驱动程序提供了硬件到操作系统的一个接口以及协调二者之间的关系,而因为驱动程序有如此重要的作用，所以人们都称“驱动程序是硬件的灵魂"、“硬件的主宰”，同时驱动程序也被形象的称为“硬件和系统之间的桥梁”。
驱动程序即添加到操作系统中的一小块代码,其中包含有关硬件设备的信息。有了此信息，计算机就可以与设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件，可以说没有驱动程序，计算机中的硬件就无法工作。操作系统不同，硬件的驱动程序也不同，各个硬件厂商为了保证硬件的兼容性及增强硬件的功能会不断地升级驱动程序。如：Nvidia 显卡芯片公司平均每个月会升级显卡驱动程序2－3次。驱动程序是硬件的一部分，当你安装新硬件时，驱动程序是一项不可或缺的重要元件。凡是安装一个原本不属于你电脑中的硬件设备时,系统就会要求你安装驱动程序,将新的硬件与电脑系统连接起来.驱动程序扮演沟通的角色，把硬件的功能告诉电脑系统，并且也将系统的指令传达给硬件，让它开始工作。