Аппаратные средства ПК (Hardware)

Центральное устройство любого компьютера – центральный процессор – большая интегральная схема, расположенная в разъеме на материнской плате. К нему через контроллер памяти (чипсет) подключаются оперативная память, постоянное запоминающее устройство, хранящее BIOS (базовая система ввода-вывода), блок управления устройствами ввода-вывода и блок подключения видеокарт. Это самые высокоскоростные части любого ПК. К устройству управления вводом-выводом подключаются все периферийные устройства ПК: устройства управления дисковыми устройствами или IDE-интерфейс (винчестеры, CD-устройства), USB-порты (новая система интерфейса, к которой могут подключаться любые внешние устройства), интерфейсы floppy-дисководов, COM-порты (к ним подключаются принтер, мышь, модем), LPT-порт (параллельный порт, используется для принтеров, сканеров), Game-порт (подключение джойстика, указателя), порт PS/2 (для мыши, клавиатуры), разъемы расширения (PCI – до 6 разъемов), к которым подключаются дополнительные платы управления внешними устройствами (например, видеокарты, Sound-бластеры, внутренние модемы, сетевые карты, тюнеры, контроллеры SCASI). Временную координацию процессора и всех устройств ПК осуществляет таймер – генератор временных импульсов.

Драйверы

Для нормального функционирования ПК необходимо программное обеспечение – Software. Программы, обеспечивающие работу внешних устройств ПК, называются драйверами внешних устройств.

Драйвер — набор служебных программ, позволяющих операционной системе (ОС) работать с тем или иным устройством компьютера. Его задача - обрабатывать запросы, поступающие от прикладных и системных программ, переводить их на язык, понятный физическому устройству, управлять процессами его инициализации, настройки параметров, обмена данными, переключением из одного состояния в другое и т.п. Драйвер позволяет операционной системе взаимодействовать с конкретным устройством через общий интерфейс, не учитывающий особенности данного устройства. Другими словами, драйвер транслирует запросы высокого уровня в запросы низкоуровневого машинного язы­ка, непосредственно обращаясь к аппаратным ресурсам компьютера.

Не для каждого устройства требуется драйвер. Если существует строгий стандарт, описывающий набор команд, последовательность и временные параметры операций и другие особенности работы с данным классом устройств, драйвер может и не понадобиться, так как операционная система уже имеет в своем составе все необходимые для этого процедуры. В принципе, это можно назвать и встроенным драйвером. Примеры – клавиатура, таймер, модем (внешний) коммуникационные порты. Но если устройство может быть заменено на другое, отличное по своим функциональным возможностям, то драйвер для него нужно будет устанавливать обязательно.

Драйвер может содержаться и в дистрибутиве операционной системы. Тогда вопрос его поиска отпадает сам по себе. Однако устройства, появившиеся после официального выхода ОС, потребуют установки отдельного драйвера, разработанного производителем. Кроме того, набор драйверов в комплекте с ОС невелик и охватывает только небольшую часть наиболее распространенных или полностью стандартных устройств.

В операционных системах Microsoft Windows драйвер состоит из нескольких файлов, хранящихся обычно в каталогах SYSTEM, SYSTEM32 и их подкаталогах. Ядро драйвера хранится в файлах с расширениями .VXD, .DRV, .SYS и некоторых других, а дополнительные процедуры собраны в динамические библиотеки .DLL. Кроме того, в состав драйвера могут входить файлы справки, утилиты, модули деинсталляции и т.д.

Последовательность операций по установке и удалению драйвера хранится в специальном информационном файле .INF. С егопомощью Windows определяет тип, производителя, модель устройства, класс драйвера, необходимые ресурсы и файлы. В этом файле также описываются операции распаковки, запуска, копирования, удаления, переименования файлов, добавления и удаления ключей в реестре и т.д.

Windows умеет автоматически находить драйвер для устройства. Для этого она использует технологию Plug&Play, точнее, ее часть, отвечающую за самоидентификацию устройства. Следует также помнить, что операционные системы Windows 98 SE и Windows 2000, равно как и их потомки, поддерживают новую модель драйверов, получившую название WDM (Windows Driver Model). Это – попытка реализовать полную поддержку Plug&Play и ACPI, то есть дать возможность загружать и выгружать драйверы «на ходу», без перезагрузки системы, подключать их в виде фильтров-расширений к стандартным драйверам Microsoft, более гибко управлять энергосбережением и конфигурацией устройств и т.п. WDM-драйверы хранятся в каталоге SYSTEM32/DRIVERS. В частности, интерфейсы нового поколения USB и IEEE-1394 (FireWire) работают только под управлением WDM-драйверов.

Как правило, функциональность каждого устройства компьютера определяется его контроллерами. Контроллеры имеют вид интегральных микросхем, установленных на печатной плате. Взаимодействие устройства с остальными компонентами системы сводится к обмену данными и командами между контроллером устройства и центральным процессором (или другим контроллером, например, арбитром шины, контроллером DMA и т.п.). Можно сказать, что драйвер – это программа, позволяющая процессору «общаться» с контроллером.

Очень часто разработчики микросхем (так называемого чипсета) сами пишут драйверы для того устройства, которым будет управлять их контроллер. Обычно такие драйверы называют референсными ("reference"). Они могут быть либо общедоступными и выкладываться в Интернет на сайте разработчика, либо предоставляться исключительно производителям оборудования на доработку и адаптацию. Очевидно, что в первом случае для устройства можно и нужно устанавливать референсные драйверы, которые обновляются гораздо чаще «фирменных» и содержат исправления ошибок и новые возможности. Однако при этом можно потерять доступ к некоторым функциям, специфичным для конкретного устройства.

«Фирменные» драйверы производителя оборудования могут быть изрядно устаревшими, но при этом учитывать какие-то особенности данного устройства, о которых не знают разработчики чипсета. В любом случае всегда имеет смысл попробовать сначала «референс»-драйвер (если он доступен для скачивания), а если он по какой-то причине не подойдет — вернуться к «фирменным».

Как и любое другое программное обеспечение, драйверы имеют свои версии. Формат версии свободный — каждый разработчик сам решает, сколько ему нужно цифр для нумерации и в какой последовательности они должны стоять. В некоторых случаях все-таки есть система: Windows-драйверы для наиболее интересных с нашей точки зрения устройств, вроде игровых видео- и звуковых карт, поддерживающих DirectX, нумеруются определенным образом. Первая цифра — номер версии операционной системы Windows. 4=Win9x/WinNT, 5=Win2000. Далее после точки идет версия DirectX. 12=DX7, 13=DX8. Последние цифры — номер версии самого драйвера. Например, представленный на скриншоте драйвер для видеокарт nVidia имеет версию 4.13.01.1241, что означает, предназначен для Win9x и DirectXS, его версия — 1241.

Также стоит упомянуть о так называемых бета-драйверах. Разработчики чипсетов и устройств часто стараются стимулировать интерес к себе, выкладывая на своих сайтах экспериментальные драйверы. Другой известный прием — предоставление драйверов владельцам различных тематических Интернет-сайтов под видом украденных или случайно оставленных на внутренних корпоративных страницах (так называемые “leaked”-драйверы). Конечно, разработчики заранее открещиваются от них и не обещают технической поддержки в случае возникновения проблем.

Чтобы предотвратить сбои в системе из-за бета-драйверов, Microsoft ввела специальную сертификацию. Драйверы тестируются в лаборатории Microsoft Windows Hardware Quality Lab (WHQL), и после успешного прохождения всех процедур они получают сертификат.

Он имеет вид файла типа "Security Catalog" (расширение CAT), в котором перечислены все сертифицированные компоненты драйвера. Если такого файла в комплекте драйвера нет, то очень велика вероятность, что это бета-версия.

В Интернет существуют специальные сайты, которые регулярно следят за появлением новых версий драйверов для наиболее распространенных устройств. Такую информацию можно найти, например, на www.kv.by/hardware/drivers/.