Driver

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Inviato da murphy 24/04/2009 @ 18:13

Tags : driver, software, computer, high tech, videogiochi, videogioco, tempo libero

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Driver

NVidia Riva 128.jpg

In informatica, è detto driver l'insieme di procedure, spesso scritte in assembly, che permette ad un sistema operativo di pilotare un dispositivo hardware. Il driver permette al sistema operativo di utilizzare l'hardware senza sapere come esso funzioni, ma dialogandoci attraverso un'interfaccia standard, i registri del controllore della periferica, che astrae dall'implementazione dell'hardware e che ne considera solo il funzionamento logico. In questo modo hardware diverso costruito da produttori diversi può essere utilizzato in modo intercambiabile.

Ne consegue che un driver è specifico sia dal punto di vista dell'hardware che pilota, sia dal punto di vista del sistema operativo per cui è scritto. Non è possibile utilizzare driver scritti per un sistema operativo su uno differente, perché l'interfaccia è generalmente diversa.

Il driver è scritto solitamente dal produttore del dispositivo hardware, dato che è necessaria un'approfondita conoscenza dell'hardware per poter scrivere un driver funzionante. A volte, i driver vengono scritti da terze parti sulla base della documentazione tecnica rilasciata dal produttore, se questa è disponibile.

Esistono driver di molti tipi, a seconda del tipo di hardware che devono pilotare e soprattutto del sistema operativo su cui devono girare.

Prima di chiamare le procedure d'uso, il processo deve acquisire l'uso esclusivo della periferica, e alla fine deve rilasciare la stessa agli altri processi. Il modello di sincronizzazione delle procedure d'uso è quello dei semafori inizializzati a rosso. Le procedure di acquisizione e rilascio, viceversa, sono le wait e signal di un semaforo virtuale associato alla periferica tale da garantire la mutua esclusione.

Il primo è un registro in sola scrittura: il driver inserisce i dati relativi all'operazione richiesta. Solitamente è presente un bit di attivazione, impostato ad 1 alla fine del caricamento dei registri (quando cioè la periferica è pronta a partire), e azzerato dalla periferica al termine delle operazioni. Il registro di stato è un registro in sola lettura: al termine delle operazioni, la prima cosa da fare è verificare che la periferica non abbia restituito condizioni di errore. Il registro dati è un registro che può essere usato sia in lettura che in scrittura dalla CPU, in quanto viene usato per caricare i parametri di ingresso dell'operazione (es. che traccia leggere da disco) e può venire usato per leggere il risultato dell'operazione. Si noti che al posto di un unico registro dati può esistere una batteria di registri dati, il cui uso è documentato nel driver.

Facciamo l'esempio del masterizzatore, e supponiamo di avere più programmi di masterizzazione installati sul nostro PC (e li chiameremo processi masterizzatore). L'operazione di masterizzazione è un'operazione molto delicata, perché deve avvenire in maniera uniforme e alla stessa velocità. Vista l'enorme differenza di velocità tra CPU e masterizzatore, la masterizzazione si effettua grazie ad un buffer che può essere riempito dalla CPU (ovvero dal processo masterizzatore) in ogni momento a grande velocità, e che viene lentamente svuotato dal masterizzatore fisico. Tale buffer non deve essere mai vuoto, pena l'annullamento dell'operazione (a meno che il masterizzatore non supporti le nuove tecnologie di prevenzione del buffer underrun).

È interessante notare come i driver siano anche responsabili della diffusione dei sistemi operativi: se per un sistema operativo, anche eccellente, i produttori hardware non rilasciano gli opportuni driver, questo sistema operativo avrà poco pubblico perché molto hardware non funzionerà. La situazione è aggravata quando i produttori dell'hardware non rilasciano le specifiche dei prodotti, e quindi nessuno è in grado di sviluppare il driver in questione. La comunità informatica ha spesso dovuto ovviare a questo inconveniente con la tecnica del reverse engineering dei driver Windows per supportare hardware che altrimenti sarebbero stati inutilizzabili con il kernel Linux e con gli altri sistemi operativi liberi. Da poco è in atto il tentativo di "convertire" in automatico un driver Windows per renderlo eseguibile anche su altri sistemi.

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Windows Driver Foundation

Windows Driver Foundations, o WDF è un framework creato da Microsoft per la scrittura dei device driver dei propri sistemi operativi Windows. Lo scopo del WDF è quello di ovviare ad una serie di problemi, evidenziatisi con il tempo, del Windows Driver Model creato per Windows 98/NT.

Entrambi i tipi di driver contengono di default il codice ETW (Enhanced Tracing for Windows), che permette il tracciamento degli eventi software ricevuti, permettendo un più facile debug dei driver stessi. Il nuovo framework supporta inoltre automaticamente la firma digitale dei drivers, e introduce il versioning, un meccanismo che permetterà ai driver WDF di adattarsi alla particolare versione di Windows su cui sono installati. Per gli sviluppatori sono disponibili inoltre degli strumenti software aggiuntivi, PREfast e SDV, per eseguire la verifica statica del driver a tempo di compilazione. Ulteriore novità del WDF rispetto al passato è il supporto (solo il supporto, per ora) alla driver isolation, cioè il disaccoppiamento dei driver dal resto del kernel, per dare modo al sistema operativo di superare un eventuale errore interno del driver senza bloccarsi o crashare.

La principale contropartita per queste migliorie è una maggior dimensione del codice per i driver, che occuperanno quindi più spazio in memoria, e una probabile minor velocità dovuta all'overhead dei meccanismi di separazione del WDF.

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Windows Driver Model

Windows Driver Model, architettura di driver compatibili con Windows 98, Windows 2000 e successori sviluppata da Microsoft. Il Windows Driver Model è lo standard secondo cui sono scritti la maggior parte dei driver per i sistemi operativi Microsoft; anche Windows Vista supporterà il WDM, sebbene questo S.O. introduca un nuovo formato per i driver (il Windows Driver Foundations) e molte novità nella gestione e installazione. I file dei driver WDM hanno estensione .sys.

Con l'avvento dei sistemi operativi a 32 bit, Microsoft mise sul mercato due famiglie di prodotti di aspetto simile ma internamente molto differenti: Windows 95 e Windows NT. Windows 95 era un diretto discendente di Windows 3.x e DOS, ed era pensato per funzionare con hardware molto limitati per un OS multiutente/multitask dotato di GUI (Intel 80386 con 4 MByte di RAM). Inoltre doveva essere compatibile con tutti i software sviluppati per Windows a 16 bit e il DOS. Per ottenere questi due risultati Microsoft optò per una sistema ibrido 16/32 bit, con un risultato eccellente viste le premesse, ma non superlativo per quando riguarda sicurezza e affidabilità. Windows NT, invece, è un sistema operativo a 32 bit puri, molto più affidabile, ma pesante per l'hardware dell'epoca e scarsamente compatibile con il software a 16 bit. Questa distinzione architetturale si tradusse nella necessità di avere due versioni di device driver fra loro incompatibili, che i produttori hardware dovevano sviluppare per supportare sia Windows 95 che Windows NT.

Per risolvere questo problema Microsoft ideò un nuovo modello di driver chiamato Windows Driver Model, per le successive versioni dei suoi sistemi operativi. Questo notevole passo avanti non fu indolore. I driver WDM sono compatibili in avanti, ma non all'indietro: cioè funzionano con Windows 98, Windows 2000, XP e loro successori, ma non funzionano con Windows 95 e Windows NT 4 (o se scritti specificamente per Windows XP, funzioneranno con Vista ma non con Windows 2000). Inoltre, perché un driver WDM funzionasse sia con Windows 98 che con Windows 2000 era necessario che fosse scritto attentamente; molti produttori di hardware invece rilasciarono inizialmente driver WDM scritti in fretta e senza i dovuti controlli, che crearono molti problemi agli utenti e contribuirono a generare un'iniziale (ingiustificata) diffidenza verso il Windows Driver Model.

L'architettura WDM, per quanto abbia ridotto il numero di versioni di driver necessari ai produttori di hardware per il supporto ai loro prodotti, è molto complessa e non priva di problemi: questo ha portato la Microsoft a creare una nuova architettura di driver, la Windows Driver Foundation, che dovrebbe sostituire il WDM nel medio-lungo termine.

Non tutto l'hardware può essere gestito tramite driver WDM: per esempio l'hardware video non può essere gestito da WDM.

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Night Driver

Nightdriver.png

Night Driver è un simulatore di guida prodotto da Atari nel 1976. Si tratta di uno dei primi esempi di videogioco di guida dotato di visuale in prima persona con grafica in tempo reale, probabilmente preceduto di un anno dal tedesco Nürburgring 1. Inizialmente proposto come arcade dotato di volante, pedale e marce, è stato in seguito è stato convertito per Atari 2600 e Commodore 64.

Dotato di visuale in prima persona, il gioco simula una strada percorsa di notte, visibile soltanto grazie ai paletti bianchi posti ai lati di essa. Per le limitazioni hardware dell'epoca, l'auto visibile sullo schermo in realtà è un'inserto di plastica colorata sovrapposta al monitor.

Night Driver è stato prodotto anche per altri sistemi, scritte da Rob Fulop: la versione Atari 2600 è a colori, utilizza un paddle come sistema di controllo, ed è priva delle marce; soffre parecchio del fenomeno del flickering, ovvero la grafica a colori "sfarfalla" perché viene aggiornata in ritardo a causa delle limitazioni dell'hardware.

La versione per Commodore 64 il gioco è intitolato Night Drive.

Nel 2004 è stato incluso nella compilation Atari: 80 Classic Games in One, per Microsoft Windows, Xbox e PlayStation 2.

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Source : Wikipedia