问题

Windows 9x的存储控制器驱动程序是怎么样的?

回答
在Windows 9x时代,存储控制器驱动程序扮演着至关重要的角色,它们是操作系统与硬盘、光驱、软驱等存储设备之间沟通的桥梁。当时的存储技术与现在大相径庭,因此,这些驱动程序的设计和工作方式也颇具特色。

核心概念与接口:SCSI vs. IDE

在Windows 9x时期,最常见的两种存储设备接口是IDE(Integrated Drive Electronics)和SCSI(Small Computer System Interface)。它们的驱动程序在设计上有着显著的区别,以适应各自的硬件特性。

IDE(ATA)驱动程序: 这是最主流的接口,普遍应用于个人电脑的硬盘和光驱。IDE接口的驱动程序相对简单直接,因为IDE设备通常集成在主板上或通过简单的ISA/PCI卡连接。
工作原理: IDE控制器(通常集成在主板芯片组中,如Intel的PATA控制器,VIA的VT82CXXX系列等)负责与IDE设备进行通信。操作系统通过访问I/O端口和内存地址来控制这些控制器。
驱动程序的职责: IDE驱动程序的核心任务是管理这些I/O端口和内存映射。它需要知道如何向控制器发送命令(例如,读取扇区、写入扇区、获取设备信息等),如何解释控制器的响应,以及如何处理中断(当设备完成操作时通知CPU)。
MSDOS兼容层: 由于Windows 9x继承了MSDOS的一部分,IDE驱动程序在很大程度上还需要兼容MSDOS提供的BIOS服务(INT 13h)。即使在图形界面下,许多低级磁盘操作仍然是通过调用BIOS来实现的。驱动程序需要协调这些BIOS调用,确保数据的正确性和安全性。
早期驱动的局限性: 早期的IDE驱动程序可能比较“硬编码”,直接与特定的硬件端口打交道。随着技术发展,像`usbevent.sys`(用于USB存储设备,虽然USB不是IDE,但其驱动模型有借鉴之处)这样的通用驱动概念开始出现,但对于原生IDE,还是更偏向于硬件相关的驱动。
Win9x下的“即插即用”: 尽管不如现代系统成熟,Windows 9x也引入了即插即用(Plug and Play)的概念。当新的IDE设备连接时,PnP管理器会尝试识别设备,并由存储控制器驱动程序负责加载相应的配置和资源(如I/O端口地址、中断请求线IRQs)。

SCSI驱动程序: SCSI接口通常用于更高端的存储设备,如高性能硬盘、磁带机、扫描仪等。SCSI驱动程序比IDE驱动程序要复杂得多,因为SCSI协议本身就更加灵活和强大。
工作原理: SCSI控制器卡(通常是PCI卡,如Adaptec的SCSI卡)是SCSI生态系统的核心。这些卡实现了复杂的SCSI协议栈,包括仲裁、命令队列、数据传输(通常通过DMA)。
驱动程序的职责: SCSI驱动程序需要与SCSI控制器卡上的硬件进行交互。这通常涉及到:
初始化控制器: 在启动时,驱动程序需要初始化SCSI控制器卡,识别连接的SCSI设备(通过SCSI ID和LUN)。
SCSI命令的生成与发送: 驱动程序负责将操作系统的高级存储请求(如读/写文件)翻译成SCSI命令(如`READ_6`、`WRITE_10`、`INQUIRY`等),并将其发送到控制器。
中断处理: 当SCSI操作完成时,控制器会产生中断。驱动程序的中断服务例程(ISR)需要快速地处理中断,检查操作状态,并将数据(如果需要)传递给上层。
DMA(Direct Memory Access)管理: SCSI控制器通常利用DMA来直接在内存和设备之间传输数据,绕过CPU,提高效率。SCSI驱动程序需要配置和管理这些DMA传输。
SCSI事件处理: SCSI支持更丰富的事件,如设备移除、错误恢复等,驱动程序需要处理这些事件。
SCSI Manager: Windows 9x有一个SCSI Manager组件,负责管理和协调不同的SCSI设备和驱动程序。SCSI驱动程序需要注册到这个管理器,以便操作系统能够发现和使用SCSI设备。
厂商特定的驱动: 由于SCSI控制器的多样性(不同厂商、不同型号的卡),SCSI驱动程序通常是厂商提供的,需要单独安装。这些驱动程序与硬件的紧密耦合是其显著特点。

驱动程序的结构与文件:

在Windows 9x系统中,存储控制器驱动程序通常以以下形式存在:

1. `.DRV` 文件: 这是通用的Windows设备驱动程序文件,可以是安装程序的组件。例如,某个IDE控制器驱动程序可能以`IDEPCI.DRV`之类的形式存在。
2. `.SYS` 文件: 特别是一些低级或系统级别的驱动,可能会使用`.SYS`扩展名,例如用于某些总线驱动或SCSI卡驱动。
3. `.INF` 文件: 这是信息文件,包含了驱动程序的安装信息、硬件ID匹配规则、需要加载的文件列表等。当系统检测到新硬件时,会查找匹配的`.INF`文件来安装驱动程序。
4. `.VXD` 文件(虚拟设备驱动): 在Windows 9x中,`.VXD`扮演着非常重要的角色。很多低级硬件访问是通过虚拟设备驱动实现的。对于存储控制器,可能会有一个虚拟设备驱动来抽象底层的硬件交互,并向上层提供标准化的接口。例如,一个IDE控制器驱动可能会包含一个`.VXD`组件来处理与主板芯片组集成IDE控制器的通信。
5. `.MPD` 文件 (Modem Port Driver) / `.MPP` 文件 (Modem Port Protocol): 虽然这些名字听起来像Modem,但在早期Windows 9x系统中,有些通信端口相关的低级驱动可能也与存储设备间接相关(例如早期通过COM口控制某些外设),但通常来说,存储控制器驱动不直接是MPD/MPP文件。
6. `.CAB` 文件: Windows 9x的驱动程序通常打包在Cabinet文件中,安装程序会从中提取所需的文件。

安装与配置:

自动检测与安装: Windows 9x的即插即用管理器会扫描PCI总线等设备,识别出存储控制器。如果系统中有预装的驱动信息(如`driver.cab`),它会尝试自动匹配并安装。
手动安装: 如果自动安装失败,用户需要通过“设备管理器”手动添加硬件,然后指向驱动程序所在的目录或`.INF`文件。
BIOS设置: 在Windows 9x启动之前,BIOS(Basic Input/Output System)就已经初始化了大部分的存储控制器。Windows驱动程序在启动时会读取并接管这些控制器的管理,有时还需要在BIOS中配置工作模式(如IDE模式、AHCI模式等,尽管AHCI在9x时代还未普及)。
`SYSTEM.INI` 和 `WIN.INI`: 早期Windows配置文件,如`SYSTEM.INI`中的`[386Enh]`段,可能会包含一些与虚拟设备驱动(VXD)相关的设置,影响存储控制器的加载和工作方式。

与上层系统的交互:

文件系统驱动程序: 存储控制器驱动程序是文件系统驱动程序(如FAT16/FAT32的`FASTFAT.DLL`)的下一层。文件系统驱动程序负责管理文件和目录结构,而存储控制器驱动程序则负责将这些逻辑操作转换为硬件能理解的物理扇区读写命令。
SCSI Miniport Drivers: 对于更复杂的SCSI HBA(Host Bus Adapter),Windows 9x可能会采用Miniport驱动模型。这里有一个HBA驱动(通常是`.SYS`)负责与硬件通信,而一个SCSI Miniport驱动(可能是`.MPD`或类似名称)则提供一个标准化的接口给Windows的SCSI Manager。这允许微软编写一个通用的SCSI Manager,而硬件厂商只需编写符合Miniport规范的驱动即可。
I/O管理器: Windows 9x的I/O管理器是所有驱动程序的中心枢纽。存储控制器驱动程序会向I/O管理器注册自己提供的设备类型(如磁盘设备、CDROM设备),并通过I/O管理器接收来自文件系统等上层模块的请求。

一些具体的驱动程序名称和相关组件(回忆):

虽然确切的驱动程序文件名称会因硬件和具体版本而异,但一些常见的组件和概念会出现在这个时期:

`IDEAPI.DLL`: 可能是提供给上层调用API的库文件。
`ESDI_506.PDR` 或类似的 `.PDR` 文件: 这是更早期的文件格式,用于MSDOS下的低级磁盘驱动,在Windows 9x中可能仍有兼容性或作为底层一部分。
`ASPIAPI.DLL` (Advanced SCSI Programming Interface): 这是Adaptec提出的一个流行的SCSI接口标准,很多SCSI驱动程序会提供ASPI接口的DLL,供上层软件调用。
`SCSI.SYS` / `ASM.SYS` (Adaptec SCSI Manager): 可能会有这样的系统文件,负责SCSI总线和设备的管理。
`CDROM.SYS`: 用于CDROM驱动器,但其底层也需要与存储控制器驱动配合。
`DISK.SYS` / `DISKDETECT.SYS`: 用于硬盘驱动的管理。

总的来说,Windows 9x的存储控制器驱动程序是那个时代硬件和软件技术融合的产物。它们必须在兼容MSDOS遗产的同时,利用Windows图形界面的新特性;它们需要直接与五花八门的硬件打交道,并在这个过程中提供相对稳定的存储访问服务。相比于现代的驱动程序,它们更加直接,也更加依赖于特定的硬件和操作系统接口。

网友意见

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两种都可以用,但对同一个设备只能同时使用其中一种。比如如果你已经在config.sys和autoexec.bat里面加载了DOS光驱驱动和MSCDEX,那么VxD的光驱驱动就无法加载。整个系统会显示为部分使用16-位磁盘控制器驱动程序。

怎么做到使用DOS驱动程序的?自然是通过把启动前的那个DOS放进一个虚拟8086模式下的DPMI服务器里面运行。

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