操作系统如何与其他硬件组件通信？

Question

在 CPU（主要是操作系统）上运行的程序如何访问其他 PC 硬件？比如显卡，硬盘等等？

从我读到的，在 DOS 中，这是使用 BIOS 调用完成的，特别是 INT 指令。但是，INT 指令应该只跳转到 RAM 中的特定空间。那么当CPU只能访问RAM并接收中断时，存储在RAM中的某些程序如何访问其他计算机硬件？

Windows 是否也使用 INT 指令，或者是否有与硬件通信的新方法？

Answer 1

[H]在 CPU（主要是操作系统）上运行的程序如何访问其他 PC 硬件？比如显卡，硬盘等等？

这个问题的完整答案很复杂，一般来说很难回答。因此，我将尝试从总体上回答它，并希望为您提供一些指示以查找更多信息以供进一步学习。我希望这是有用的。

对于 MS Windows 95 和更新版本或 x86 (IA-32) 处理器上的 Linux 使用的 32/64 位保护模式，软件中断（例如 x86 的 INT 操作码）转到适当的中断向量表（或调度表），它可以指示 CPU 在操作系统中的哪个位置，进程应该跳转到中断处理程序（或中断服务程序，ISR）来处理请求。

在 x86实模式中，如 MS-DOS，这些可能由BIOS处理，该BIOS为特定系统/芯片组/主板提供低级特定实现细节。

[H]当CPU只能访问RAM并接收中断时，存储在RAM中的某些程序如何访问其他计算机硬件？

所以你不想要通常的手波浪答案？我会尝试回答这个问题，但我不是计算机工程师或计算机体系结构专家。

有多种机制，包括

• 内存映射或端口映射 I/O
• 直接内存访问(DMA)
• IO 处理器（I/O“通道”）
• 外围处理单元

(Src: CS 473 - IO , 新墨西哥州立大学, pfeiffer, 2006)

最简单的是内存映射 I/O，其中内存地址可能映射到硬件设备（例如串行UART）和 CPU的寄存器，并写入和/或读取某些内存地址以直接访问硬件。这既快速又简单，但减少了可用作 RAM 的内存地址范围。

其他是更先进的技术，旨在允许现代 CPU 和更先进的操作系统以受控方式访问硬件。

在操作系统本身中，这些通常称为设备驱动程序，因为它们包含有关它们支持的硬件设备的特定详细信息。

而且，windows 是否也使用 int 指令，或者是否有任何新的方式与硬件通信？

是的，是的，但我想我已经解释过了。

Answer 2

这就是硬件驱动程序的用途。此外，Windows 现在使用 HAL（硬件抽象层）代替 DOS。