[科普中国]-驱动程序

驱动程序一般指的是设备驱动程序（Device Driver），是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，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。因此，驱动程序被比作“ 硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。

定义驱动程序（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。设备驱动程序通常会占到70%以上份额的操作系统内核源码，且设备驱动程序的更新维护往往会牵涉到超过35%的源码修改，故而保持设备驱动程序与操作系统内核不断变化的其余部分的一致性是操作系统内核开发的一项难题1。

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。

当你在安装新硬件时总会被要求放入“这种硬件的驱动程序”，很多人这时就开始头痛。不是找不到驱动程序的盘片，就是找不到文件的位置，或是根本不知道什么是驱动程序。比如安装打印机这类的硬件外设，并不是把连接线接上就算完成，如果你这时候开始使用，系统会告诉你，找不到驱动程序。怎么办呢？参照说明书也未必就能顺利安装。其实在安装方面还是有一定的惯例与通则可寻的，这些都可以帮你做到无障碍安装。

在Windows系统中，需要安装主板、光驱、显卡、声卡等一套完整的驱动程序。如果你需要外接别的硬件设备，则还要安装相应的驱动程序，如：外接游戏硬件要安装手柄、方向盘、摇杆、跳舞毯等的驱动程序，外接打印机要安装打印机驱动程序，上网或接入局域网要安装网卡、Modem甚至ISDN、ADSL的驱动程序。说了这么多的驱动程序，你是否有一点头痛了。下面就介绍Windows系统中各种的不同硬件设备的驱动程序，希望能让你拨云见日。

在Windows 9x下，驱动程序按照其提供的硬件支持可以分为:声卡驱动程序、显卡驱动程序、鼠标驱动程序、主板驱动程序、网络设备驱动程序、打印机驱动程序、扫描仪驱动程序等等。为什么没有CPU、内存驱动程序呢？因为CPU和内存无需驱动程序便可使用，不仅如此，绝大多数键盘、鼠标、硬盘、软驱、显示器和主板上的标准设备都可以用Windows自带的标准驱动程序来驱动，当然其它特定功能除外。如果你需要在Windows系统中的DOS模式下使用光驱，那么还需要在DOS模式下安装光驱驱动程序。多数显卡、声卡、网卡等内置扩展卡和打印机、扫描仪、外置Modem等外设都需要安装与设备型号相符的驱动程序，否则无法发挥其部分或全部功能。驱动程序一般可通过三种途径得到，一是购买的硬件附带有驱动程序；二是Windows系统自带有大量驱动程序；三是从Internet下载驱动程序。最后一种途径往往能够得到最新的驱动程序。

供Windows 9x使用的驱动程序包通常由一些。vxd（或.386）、.drv、.sys、.dll或.exe等文件组成，在安装过程中，大部分文件都会被拷贝到“Windows\ System”目录下。

在软件测试中：在自底向上测试中，要编写称为测试驱动的模块调用正在测试的模块。测试驱动模块以被测试模块同样的方式挂接，向处于测试的模块发送测试用例数据，接受返回结果，验证结果是否正确，所以程序都要驱动程序。不然，像打印机、音响，电脑都无法识别。每台电脑购买时都有驱动程序。

作用驱动程序本质上是软件代码，其主要作用是计算机系统与硬件设备之间完成数据传送的功能，只有借助驱动程序，两者才能通信并完成特定的功能。如果一个硬件设备没有驱动程序，只有操作系统是不能发挥特有功效的，也就是说驱动程序是介于操作系统与硬件之间的媒介，实现双向的传达，即将硬件设备本身具有的功能传达给操作系统，同时也将操作系统的标准指令传达给硬件设备，从而实现两者的无缝连接2。

随着电子技术的飞速发展，电脑硬件的性能越来越强大。驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，其“驱动”这个名称也十分形象的指明了它的功能。正是通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既定的工作效果。

硬件如果缺少了驱动程序的“驱动”，那么本来性能非常强大的硬件就无法根据软件发出的指令进行工作，硬件就是空有一身本领都无从发挥，毫无用武之地。这时候，电脑就正如古人所说的“万事俱备，只欠东风”，这“东风”的角色就落在了驱动程序身上。如此看来，驱动程序在电脑使用上还真起着举足轻重的作用。

从理论上讲，所有的硬件设备都需要安装相应的驱动程序才能正常工作。但像CPU、内存、主板、软驱、键盘、显示器等设备却并不需要安装驱动程序也可以正常工作，而显卡、声卡、网卡等却一定要安装驱动程序，否则便无法正常工作。这是为什么呢？

这主要是由于这些硬件对于一台个人电脑来说是必需的，所以早期的设计人员将这些硬件列为BIOS能直接支持的硬件。换句话说，上述硬件安装后就可以被BIOS和操作系统直接支持，不再需要安装驱动程序。从这个角度来说，BIOS也是一种驱动程序。但是对于其他的硬件，例如：网卡，声卡，显卡等等 却必须要安装驱动程序，不然这些硬件就无法正常工作。

当然，也并非所有驱动程序都是对实际的硬件进行操作的，有的驱动程序只是辅助系统的运行，如android中的有些驱动程序提供辅助操作系统的功能，这些驱动不是linux系统的标准驱动，如ashmen，binder等。

界定驱动程序可以界定为官方正式版、微软WHQL认证版、第三方驱动、发烧友修改版、Beta测试版。

正式版官方正式版驱动是指按照芯片厂商的设计研发出来的，经过反复测试、修正，最终通过官方渠道发布出来的正式版驱动程序，又名公版驱动。通常官方正式版的发布方式包括官方网站发布及硬件产品附带光盘这两种方式。稳定性、兼容性好是官方正式版驱动最大的亮点，同时也是区别于发烧友修改版与测试版的显著特征。因此推荐普通用户使用官方正式版，而喜欢尝鲜、体现个性的玩家则推荐使用发烧友修改版及Beta测试版。

认证版WHQL是Windows Hardware Quality Labs的缩写，中文解释为：Windows硬件质量实验室，缩写分类：电子电工。是微软对各硬件厂商驱动的一个认证，是为了测试驱动程序与操作系统的相容性及稳定性而制定的。也就是说通过了WHQL认证的驱动程序与Windows系统基本上不存在兼容性的问题。

第三方第三方驱动一般是指硬件产品OEM厂商发布的基于官方驱动优化而成的驱动程序。第三方驱动拥有稳定性、兼容性好，基于官方正式版驱动优化并比官方正式版拥有更加完善的功能和更加强劲的整体性能的特性。因此，对于品牌机用户来说，笔者推荐用户的首选驱动是第三方驱动，第二选才是官方正式版驱动；对 于组装机用户来说，第三方驱动的选择可能相对复杂一点，因此官方正式版驱动仍是首选。

修改版发烧友令笔者首先就联想到了显卡，这是为什么呢？因为一直以来，发烧友通常都被用来形容游戏爱好者。笔者的这个想法也正好和发烧友修改版的诞生典故相符的，因为发烧友修改版的驱动最先就是出现在显卡驱动上的，由于众多发烧友对游戏的狂热，对于显卡性能的期望也就是比较高的，这时候厂商所发布的显卡驱动就往往都不能满足游戏爱好者的需求了，因此经修改过的以满足游戏爱好者更多的功能性要求的显卡驱动也就应运而生了。如今，发烧友修改版驱动又名改版 驱动，是指经修改过的驱动程序，而又不专指经修改过的驱动程序。

测试版测试版驱动是指处于测试阶段，还没有正式发布的驱动程序。这样的驱动往往具有稳定性不够、与系统的兼容性不够等bug。尝鲜和风险总是同时存在的，所以对于使用Beta测试版驱动的用户要做好出现故障的心理准备。

驱动程序的开发驱动程序的开发工作是很具挑战性的，因为必须配合着硬件与软件上相当明确与高级的平台技术。由于大多数的驱动程序（device drivers）运行在内核模式（kernel mode），软件的错误经常造成系统严重的不稳定，例如蓝屏（blue screen），这跟过去的用户模式（user mode）下的程序设计（例如Delphi、VB、Java）有明显的差异性。

驱动开发的原理与步骤：1，明白你手头的硬件工作原理，包括处理器架构的知识，还有外设控制器的 datasheet 为必读之物；2，假如你们要开发的整个系统是裸机程序，那你要开发的驱动程序就是一套和硬件打交道的函数库；但是假如你们计划在产品中使用一个操作系统，那开发驱动之前就需要熟悉这个操作系统的相关内部操作原理，因为你写的是驱动程序需要很好的“镶嵌”到这个操作系统的环境中去。

微软平台为了大量减轻驱动程序开发人员的负担，微软不断的改进驱动程序的开发软件与架构，从早期复杂深晦的VxD，到Windows XP上的Windows Driver Model（以下简称WDM）开发架构，如今Windows Driver Foundation（以下简称WDF）已成为新一代的Windows平台驱动程序发展架构，这个架构大量简化了驱动程序的开发流程，更符合面向对象的精神，此架构包含了UserMode Driver Framework 与Kernel Mode DriverFramework两种开发模式。在开发Windows平台上的驱动程序之前，必须先安装DDK包，支持WDM与WDF两种架构。

Unix平台Linux作为UNIX的一个变种，继承了UNIX的设备管理方法，将所有的设备是具体的文件，通过文件系统层对设备进行访问。这种设备管理方法可以很好地做到“设备无关性”，可以根据硬件外设的更新进行方便的扩展。

Linux中的设备大致可以分为三类：字符设备，块设备，网络设备。

字符设备没有缓冲区，以字节为单位顺序处理数据，不支持随机读写。常见的字符设备如普通打印机、系统的串口、终端显示器、嵌入式设备中的简单按键、手写板等。

块设备是指在输入输出时数据处理以块为单位的设备，一般都采用缓冲技术，支持数据的随机读写。典型的块设备有硬盘、光驱等。

字符设备和块设备面向的上一层是文件系统层。对用户来说，块设备和字符设备的访问接口都是一组基于文件的系统调用，如read, write等。

网络设备与块设备和字符设备不同，网络设备面向的上一层是网络协议层。设备文件是一个唯一的名字（如eth0），在文件系统中不存在对应的节点项。内核和网络驱动程序之间的通信使用的是一套和数据包传输相关的函数，而不是read, write等。

每一个设备都有一对主设备号、次设备号的参数作为唯一的标识。主设备号标识设备对应的驱动程序；次设备号用来区分具体驱动程序的实例。主设备号的获取可以通过动态分配或指定的方式。在嵌入式系统中外设较少，一般采用指定的方式。

安装顺序驱动程序安装的一般顺序：主板芯片组（Chipset）→显卡（VGA）→声卡（Audio）→网卡（LAN）→无线网卡（Wireless LAN）→红外线（IR）→触控板（Touchpad）→PCMCIA控制器（PCMCIA）→读卡器(Flash Media Reader)→调制解调器（Modem）→其它（如电视卡、CDMA上网适配器等等）。不按顺序安装很有可能导致某些软件安装失败。

第一步，安装操作系统后，首先应该装上操作系统的Service Pack（SP）补丁。我们知道驱动程序直接面对的是操作系统与硬件，所以首先应该用SP补丁解决了操作系统的兼容性问题，这样才能尽量确保操作系统和驱动程序的无缝结合。

第二步，安装主板驱动。主板驱动主要用来开启主板芯片组内置功能及特性，主板驱动里一般是主板识别和管理硬盘的IDE驱动程序或补丁，比如Intel芯片组的INF驱动和VIA的4in1补丁等。如果还包含有AGP补丁的话，一定要先安装完IDE驱动再安装AGP补丁，这一步很重要，也是很多造成系统不稳定的直接原因。

第三步，安装DirectX驱动。这里一般推荐安装最新版，DirectX的最新版本是DirectX 9.0C。可能有些用户会认为：“我的显卡并不支持DirectX 9，没有必要安装DirectX 9.0C”，其实这是个错误的认识，把DirectX等同为了Direct3D。DirectX是微软嵌在操作系统上的应用程序接口（API），DirectX由显示部分、声音部分、输入部分和网络部分四大部分组成，显示部分又分为Direct Draw（负责2D加速）和Direct 3D（负责3D加速），所以说Direct3D只是它其中的一小部分而已。而新版本的DirectX改善的不仅仅是显示部分，其声音部分（DirectSound）——带来更好的声效；输入部分（Direct Input）——支持更多的游戏输入设备，并对这些设备的识别与驱动上更加细致，充分发挥设备的最佳状态和全部功能；网络部分（DirectPlay）——增强计算机的网络连接，提供更多的连接方式。只不过是DirectX在显示部分的改进比较大，也更引人关注，才忽略了其他部分的功劳，所以安装新版本的DirectX的意义并不仅是在显示部分了。当然，有兼容性问题时另当别论。

第四步，这时再安装显卡、声卡、网卡、调制解调器等插在主板上的板卡类驱动。

第五步，最后就可以装打印机、扫描仪、读写机这些外设驱动。

这样的安装顺序就能使系统文件合理搭配，协同工作，充分发挥系统的整体性能。

另外，显示器、键盘和鼠标等设备也是有专门的驱动程序，特别是一些品牌比较好的产品。虽然不用安装它们也可以被系统正确识别并使用，但是安装上这些驱动程序后，能增加一些额外的功能并提高稳定性和性能。

inf文件Windows怎样知道安装的是什么设备，以及要拷贝哪些文件呢？答案在于——张inf文件。

以.inf为后置名的文件是从Windows 95时代开始引入的一种描述设备安装信息的文件，它用特定语法的文字来说明要安装的设备类型、生产厂商、型号、要拷贝的文件、拷贝到的目标路径，以及要添加到注册表中的信息。通过读取和解释这些文字，Windows便知道应该如何安装驱动程序。几乎所有硬件厂商提供的用于Windows 9x下的驱动程序都带有安装信息文件。事实上，inf文件不仅可用于安装驱动程序，还能用来安装与硬件并没有什么关系的软件，例如Windows 98支持“Windows更新”功能，更新时下载的系统部件就是利用inf文件来说明如何安装该部件的。

在安装驱动程序时，Windows一般要把.inf文件拷贝一份到“Windows\Inf”或“Windows\Inf\Other”目录下，以备将来使用。Inf目录下除了有inf文件外，还有两个特殊文件Drvdata.bin和Drvidx.bin，以及一些pnf文件，它们都是Windows为了加快处理速度而自动生成的二进制文件。Drvdata.bin和Drvidx.bin记录了inf文件描述的所有硬件设备，也许朋友们会有印象：当我们在安装某些设备时，经常会看到一个“创建驱动程序信息库”的窗口，此时Windows便正在生成这两个二进制文件。

Windows 9x专门提供有“添加新硬件向导”（以下简称硬件向导）来帮助使用者安装硬件驱动程序，使用者的工作就是在必要时告诉硬件向导在哪儿可以找到与硬件型号相匹配的.inf文件，剩下的绝大部分安装工作都将由硬件安装向导自己完成。

给硬件设备安装驱动程序对Windows 9x用户来说并不是一件陌生事，在安装或重装Windows时需要安装驱动程序，在购买了某些新硬件之后也需要安装驱动程序。如果驱动程序安装不正确，系统中某些硬件就可能无法正常使用。虽然Windows 9x支持即插即用，能够为用户减轻不少工作，但由于PC机的设备有非常多的品牌和型号，加上各种新产品不断问世，Windows不可能自动识别出所有设备，因此在安装很多设备时都需要人工干预。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学