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摘要：驅動程序是硬件和軟件功能連接的重要組成，隨著各種硬件和相關軟件的頻繁換代與更新，驅動程序依然是計算機系統應用中所不可或缺的。本文先從硬件與軟件的組成來闡述了計算機體系結構，并重點分析了計算機硬件驅動程序的基本結構、工作過程與所發揮的作用，以及驅動程序與硬件和軟件之間的關聯性，以提高人們對計算機硬件軟件相互配合工作機制的理解。

關鍵詞：計算機；硬件；軟件；驅動程序

0引言

計算機外圍設備的使用必須要有相應的驅動程序支持，如常規外接打印機、移動手機等于電腦的連接之前必須安裝特定的驅動，但有些常用外設不需要主動安裝驅動程序，如鼠標、鍵盤、U盤等，這主要是由于操作系統已經預設了常用標準外設的驅動程序，可見，對于標準的外設并不需要開發并安裝驅動程序，而對于非標準外設則需要開發特定的驅動程序來支持設備的連接。總而言之，計算機外設必須借助設備驅動程序實現功能連接，方能實現相應的功能。本文正是基于對設備驅動程序的了解，從計算機體系結構與組成出發，分析驅動程序的重要作用，并深入闡述了設備驅動程序的原理和工作過程，為進一步掌握計算機軟硬件技術提供必要基礎。

1計算機體系結構概況

所謂計算機體系結構，是指從軟硬件工程師角度對計算機組成進行抽象化的一個結構，也就是說概念性的結構，通過該結構有助于對真實計算機的組成與工作原理的理解，才能進行軟硬件技術開發。當前計算機基本都是基于馮•諾依曼結構而來的。

1.1馮•諾依曼計算機結構

1.2計算機與外設的連接主要是從典型的馮•諾依曼體系結構對計算機內部硬件組成與軟件流程進行了闡述，而要闡述計算機硬件驅動程序，首先需要了解到計算機與外設的連接方式，如圖2所示。可見，計算機的外設都是通過接口連接，但是接口連接有多種，圖2說明中的(a)輻射型接法，即直接通過I/O接口連接；(b)總線型接法，即通過總線擴展的接口連接，(c)通道型接法，即通過多個通道與接口相接，然后通道通過總線擴展實現與外部設備的相連接。

2驅動程序的工作原理

當前Microsoft公司開發的Windows系列操作系統是不允許應用程序對硬件設備的直接訪問的，所以，為了達到對硬件設備的訪問與控制，或者說硬件為了實現對應的功能，必須借助操作系統所接納的驅動程序，才能實現對硬件設備的訪問與控制，可見驅動程序是十分關鍵的，是介于操作系統與硬件之間的一種橋梁樞紐，通常也把驅動程序看成是操作系統的組成部分。

2.1驅動程序的基本結構驅動程序本質上是軟件代碼，其主要作用是計算機系統與硬件設備之間完成數據傳送的功能，只有借助驅動程序，兩者才能通信并完成特定的功能。如果一個硬件設備沒有驅動程序，只有操作系統是不能發揮特有功效的，也就是說驅動程序是介于操作系統與硬件之間的媒介，實現雙向的傳達，即將硬件設備本身具有的功能傳達給操作系統，同時也將操作系統的標準指令傳達給硬件設備，從而實現兩者的無縫連接。

2.2驅動程序的工作過程圖的是硬件設備驅動程序體系結構，有時也稱為硬件接口，是操作系統訪問控制硬件設備唯一途徑，只有該接口驅動程序正常工作，對應的硬件設備才能發揮特定的功能，否則該硬件設備是無法正常工作的，這在日常使用計算機外設時經常出現類似的問題。從軟件角度看，驅動程序是一段代碼，代碼主要包含對應的硬件設備信息，這段程序代碼一般都是直接添加到操作系統中，這樣操作系統便可直接通過系統函數調用驅動程序函數進行發送數據，同時操作系統為驅動程序設定中斷程序來接收硬件設備的上傳數據，進而完成這種雙向的數據通信功能。功能轉換單元實際上就是將操作系統的功能轉換為硬件設備的功能，起到了中間轉義功能。一般來說，硬件設備的驅動程序是由硬件廠商結合特定操作系統編寫的一種配置文件，也就說不同的操作系統其驅動程序是不一樣的，體系結構是可以明顯看到的，與此同時，由于操作系統的升級，硬件設備需要與系統保持良好的兼容性，這時硬件設備廠商會不斷升級驅動程序，來確保其硬件設備的性能最佳，如有的顯卡芯片驅動程序經常提醒需要升級。從硬件角度來看，驅動程序又是硬件設備的組成部分，一般在安裝計算機外部設備時，必須安裝相應的驅動程序，否則硬件無法識別無法工作。驅動程序的這種中間媒介的溝通作用，本質上是把硬件設備的信息與功能向操作系統進行上傳，同時也將操作系統的指令傳達給硬件設備，通知完成特定的功能，如打印機的使用。

2.3驅動程序的使用問題親自安裝過Windows操作系統都有體會，當系統安裝后，通常需要立即安裝計算機核心部件的驅動，如主板驅動、芯片組驅動、顯卡聲卡驅動、觸摸板驅動、有線無線網卡驅動等。同樣，如果需要增加計算機外設，如常見辦公需要的打印機、娛樂游戲的方向盤與手柄等均需要立即安裝特定的驅動程序。下面就硬件設備驅動程序的獲取方法與途徑進行介紹，為對驅動程序的應用開拓視野。通常情況下，首先需要確認計算機系統所擁有的硬件設備及其型號，然后針對性地查找硬件設備驅動程序。一般情況下都會按照以下順序依次獲取硬件設備驅動程序，分別為：①如果硬件設備自帶驅動光盤則優先使用隨帶驅動；②如果沒有隨帶驅動則需要主動到供應商指定網站下載對應硬件設備相應型號的驅動程序；③如果①②都不具備，則一般會轉向一般公共網站下載驅動程序；④除此之外，也可以借助第三方軟件，如驅動精靈等對硬件設備進行自動掃描檢測，以獲取相應的型號，并下載安裝與之匹配的驅動程序。雖然各種方法最終的目的是一致的，實現硬件設備功能驅動，但一般都建議采用自帶或來自官網的驅動程序，以便更好的兼容系統。

3結論

計算機是有硬件和軟件組成的綜合體，硬件是載體，軟件是核心，只有硬件的計算機無法完成既定的工作任務，兩者相輔相成，缺一不可。硬件設備作為計算系統常用的外部設備，當需要在計算機協助配合下完成特定任務，必須與計算機建立功能連接，目前連接方式可以有有線連接也可以是無線連接，但必須在對應驅動程序的協助下實現與計算機系統的功能連接。硬件設備的不同，驅動程序肯定不同，同種硬件設備型號不同，相應的驅動程序也可能不同，因此，在實際應用過程中需要先確認對應的硬件及型號，再確認計算機操作系統，安裝匹配的驅動程序，才能確保硬件設備功能的正常。與此同時，一般也可以將硬件設備驅動程序看成是操作系統的一部分，這主要是由于驅動程序是直接與系統進行數據的發送與接收，所以隨著計算機系統的升級，如當前的Windows10系統已經集成了常見的計算機硬件設備驅動程序，這給計算機的安裝與使用帶來極大的便利。

作者：劉春龍 單位：廣東省深圳第二高級中學