Windows 2000/XP WDM设备驱动程序开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:电子工业出版社

作者:邰铭

出品人:

页数:436

译者:

出版时间:2003-4-1

价格:45.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787505386471

丛书系列:

图书标签:

• Windows驱动程序
• WDM
• 设备驱动程序
• 驱动开发
• Windows 2000
• Windows XP
• 内核编程
• C语言
• 系统编程
• 硬件编程

深入解析现代操作系统内核架构与驱动程序设计 本书聚焦于操作系统内核的底层机制与设备驱动程序的构建艺术，旨在为系统级程序员和高级嵌入式开发人员提供一套全面、深入的理论框架与实践指导。它避开了特定版本Windows驱动模型的细节，转而探讨那些跨越不同平台与时代的核心概念和设计哲学。 第一部分：操作系统内核的基石 本部分将深入探讨现代操作系统内核的宏观结构与核心功能模块，建立起理解设备驱动程序运行环境的坚实基础。 1. 内核架构的演变与哲学： 我们将分析从单体内核（Monolithic Kernel）到微内核（Microkernel）再到混合内核（Hybrid Kernel）的演进路径，重点解析每种架构在性能、稳定性和可扩展性方面的取舍。讨论实时操作系统（RTOS）与通用操作系统内核在调度和中断处理上的根本差异。我们将详述内核空间与用户空间的隔离机制，包括内存管理单元（MMU）的角色、页表结构以及保护环（Protection Rings）的工作原理，这对于理解驱动程序安全至关重要。 2. 内存管理深度剖析： 本章将详细阐述虚拟内存系统的工作原理。内容涵盖地址转换过程，包括分段（Segmented）和分页（Paged）机制的结合应用。我们将深入研究内核如何维护物理内存池，包括页帧分配器（Page Frame Allocator）的算法（如伙伴系统），以及内核如何处理内存碎片化问题。此外，书中会花大量篇幅讲解非分页内存（Non-Paged Pool）和分页内存（Paged Pool）的语义和使用场景，这是驱动程序资源分配的生命线。我们将探讨内存映射文件（Memory-Mapped Files）和缓存 I/O 的内部机制。 3. 进程与线程调度机制： 理解调度器是掌握系统行为的关键。本部分将拆解抢占式多任务处理的实现细节，包括上下文切换（Context Switching）的开销与优化。重点分析不同调度算法（如优先级继承、时间片轮转、多级反馈队列）在不同负载下的表现。此外，将详细讲解内核如何管理进程地址空间、句柄表以及安全描述符，确保并发访问的正确性。 4. 中断、异常与同步机制： 这是驱动程序与硬件通信的桥梁。本章将细致讲解硬件中断的产生、中断向量表（IDT）的查找过程，以及中断处理程序（ISR）的执行流程。我们将区分硬中断（Hardware Interrupt）和软中断（Software Interrupt/Deferred Procedure Call），并深入分析内核如何利用这些机制来分担主中断服务例程的执行时间，以维护系统的实时性和响应性。 同步机制是并发编程的核心。我们将全面介绍内核层面的同步原语，包括自旋锁（Spin Locks）、互斥量（Mutexes）、信号量（Semaphores）以及事件对象（Events）。详细阐述在多处理器系统（SMP）环境下，如何正确使用内存屏障（Memory Barriers）和原子操作（Atomic Operations）来保证数据一致性，避免死锁和竞态条件。 第二部分：现代设备驱动程序的通用设计范式 本部分将从硬件交互的视角，构建一套通用的驱动程序设计蓝图，其原理适用于绝大多数现代操作系统平台。 5. 硬件抽象层（HAL）的职责： 探讨硬件抽象层的核心目标——屏蔽底层硬件差异。分析HAL在系统初始化阶段如何发现和配置系统总线、中断控制器（如APIC）和定时器。我们将讨论驱动程序如何通过HAL接口来安全地访问和配置系统资源，而不是直接操作端口或内存地址。 6. I/O 请求模型的标准化： 我们将研究操作系统如何将用户空间的应用请求转化为内核能理解的I/O操作。重点解析I/O请求包（IRP）或等效数据结构的通用组成部分，包括请求类型、完成例程、状态码和缓冲区管理。分析请求在内核堆栈中如何被分发和处理的流程。 7. 设备寄存器交互与DMA： 驱动程序与设备通信主要依赖I/O端口和内存映射寄存器。本章将详细讲解如何安全地读写这些寄存器，尤其是在缓存一致性环境下，如何使用“屏障”指令或特定的内核函数来强制读写顺序。 直接内存访问（DMA）是高性能驱动的关键。我们将深入研究DMA控制器的工作原理，包括总线仲裁、Scatter/Gather List的构建，以及驱动程序如何安全地管理设备与系统内存之间的数据传输，同时确保数据在CPU缓存和设备之间正确地同步（Cache Coherency issues）。 8. 即插即用（PnP）与电源管理（PM）： 现代系统要求驱动程序能够动态响应硬件的增减和电源状态的变化。本部分将探讨PnP枚举的生命周期，驱动程序如何响应设备插入/移除通知，并动态地请求和释放系统资源（I/O端口、中断线、内存空间）。同时，详细介绍驱动程序如何实现标准化的电源管理例程，处理从D0（全功率）到D3（低功耗）的转换，确保系统休眠和唤醒的平稳过渡。 第三部分：错误处理、调试与性能优化 一个健壮的驱动程序必须具备强大的容错能力和可维护性。 9. 驱动程序的生命周期管理： 从驱动程序的加载（Load）到卸载（Unload）的整个过程，包括初始化例程（Initialization Routines）中的资源申请逻辑，以及清理例程（Cleanup Routines）中必须彻底释放所有已分配资源的原则。重点讨论在初始化失败时，如何回滚（Rollback）已分配的资源，保证内核的稳定性。 10. 调试与故障诊断的艺术： 介绍内核调试器的基本操作和核心概念，如断点设置、堆栈跟踪和查看内核数据结构。探讨如何有效利用日志记录机制（Logging/Tracing）来追踪异步事件流。书中将提供一套通用的诊断流程，用于定位常见的驱动程序错误，如IRQL提升错误、内存访问冲突（Bug Checks）和资源泄漏。 11. 性能调优的底层视角： 本章将指导读者超越简单的代码优化，从系统级角度审视驱动程序的性能瓶颈。分析中断延迟对吞吐量的影响，如何通过优化中断处理（如使用DPC/Work Queues）来减少高优先级代码的执行时间。讨论缓存友好性（Cache Affinity）和数据结构布局对I/O性能的决定性作用。 本书结构严谨，侧重于通用的内核理论和设计模式，帮助读者构建出可移植、高性能且高度稳定的底层软件组件。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书时，我最大的期待是能从中学到一些底层架构的思考方式，毕竟，即使技术栈迁移了，核心的并发控制和资源管理的思想总该是有普适性的吧？抱着这种“淘金”的心态，我随意翻到了关于内存管理和同步机制的那几章。结果发现，书中对概念的阐述是极其详尽和严谨的，简直是教科书级别的堆砌。它不会给你一个现代框架下的高层封装来让你“快速上手”，而是直接将你扔进由Spin Lock、Dispatcher Object和各种内核例程构成的迷宫里。我试图寻找一些关于如何使用现代调试工具（比如WinDbg的最新命令集）来辅助这些老旧代码的技巧，但这本书显然没有这个“前瞻性”。它聚焦于那个特定时代下，程序员必须亲力亲为处理的每一个细节，每一个宏的展开，每一个函数的返回值校验。读起来，我感觉自己不是在学习如何写代码，而是在被强行拉进一个复杂的、充满陷阱的时空隧道，去体验二十年前驱动工程师们如何在没有完美抽象的情况下，与硬件和内核进行殊死搏斗。这是一种知识的密度，但也是一种现代开发者可能永远无法体会的“原力觉醒”过程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例代码，哦，那简直就是另一番光景。我本以为至少能找到一些可以编译运行的简单骨架程序，作为理解理论的跳板。然而，那些代码片段，动辄就是上百行的初始化逻辑，充满了对特定硬件寄存器的直接操作和对系统版本细微差异的硬性判断。更要命的是，由于年代久远，书中引用的某些函数或数据结构，在新的SDK中可能已经被废弃、重命名，甚至在不同的Service Pack下行为都有微妙的变化。这意味着，如果你真的想在现代操作系统上复现书中的任何一个例子，你需要的不是这本书本身，而是一个完整的、能稳定运行的Windows 2000/XP虚拟机环境，以及一个对那个时代编译器和链接器特性了如指掌的专家。这种学习体验，与其说是“实践”，不如说是“历史考古”。你必须先修复环境，再修补代码逻辑，最后才能开始理解作者最初想表达的那个微小的驱动控制点。对于追求效率和即时反馈的现代读者来说，这无疑是一个巨大的挫败起点。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的整体评价，或者说，我从它身上获得的“非技术性”体验，在于它让我对软件工程的“迭代”有了更深的理解。这本书是一个时代的缩影，它固化了特定技术背景下的最佳实践，这些实践在当时是顶尖的，但随着计算环境和软件架构的演进，其适用性已经大打折扣。它像一块琥珀，完美地保存了WDM时代的生态系统。对我个人而言，它更像是一个技术考古挖掘现场的导览图，让我能够一窥驱动开发从“手工焊接”到“框架化”过渡时期的真实面貌。我不会把它推荐给任何一个想学习现代内核驱动的初学者，因为那无异于让一个会开自动挡汽车的人，去学习如何用脚踩离合器和手动换挡。但对于那些对操作系统内核历史有浓厚兴趣，或者正在研究驱动技术演进的资深工程师来说，这本书提供了一个无比坚实、虽然布满荆棘但绝对真实的基础认知框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉的灾难，那种深蓝配上老派的橙色字体，瞬间把我拉回了二十年前的电脑房。我本来对WDM驱动开发就抱着一种敬而远之的态度，毕竟现在Win10/11的WDF模型才是主流，谁还真的会去啃这种“古董”级的技术栈？然而，我还是鬼使神差地买了下来，可能是出于一种对历史的好奇心，想看看当年微软的驱动架构到底是怎么一回事。这本书的装帧，拿到手上就感觉分量十足，纸张偏黄，散发着一股陈旧的油墨味，仿佛它不是一本技术手册，而是一份发黄的古代文献。我翻开目录，映入眼帘的是一堆诸如“IRQL层级”、“I/O请求包的生命周期”之类的术语，每一个词都透露着一种不容置疑的权威感，但同时也预示着阅读过程中的巨大挑战。这书的排版也很有那个时代的特色，密密麻麻的代码块和大量的流程图，让人一眼望去就头大，完全没有现在流行的图文并茂、轻松幽默的风格。我猜，当年能啃完这本书的人，绝对是Windows内核开发领域里的真·硬核玩家，如今的我，恐怕只能对它表达一种深深的敬意，然后把它供在书架上，当作一个技术时代的纪念碑。

评分☆☆☆☆☆

如果说这本书有什么让人感到“震撼”的地方，那大概是它体现出的那股子“不妥协”精神。在讲解设备中断处理时，作者似乎完全没有考虑读者的心脏承受能力。对于那些与时间赛跑的关键路径，描述得冷静而残酷，强调了任何微小的延迟、任何不当的资源获取都可能导致系统蓝屏——而那时候的蓝屏信息可不像现在这样直观友好。书中对错误处理的着墨非常多，但那种错误处理，不是抛出一个友好的异常，而是要小心翼翼地回滚所有已分配的资源，确保内核状态的纯净。读到这些章节，我忍不住思考，在缺乏现代高级抽象层保护的情况下，早期驱动工程师是如何保持这种极度紧张的心态来保证系统稳定的。这本书不是在教你“怎么做”，更像是在记录“必须如何做才能不让系统崩溃”的血泪教训。它不提供甜点，只提供高浓度的纯粹的技术哲学。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆