于pci9656设备驱动程序的linux2.6内核研究论文

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1、于PCI9656设备驱动程序的Linux2.6内核研究论文摘要：本文以64位PCI总线接口芯片PCI9656的设备驱动程序为基础，比较了Linux2.6内核与2.4内核的区别，设计与开发了在Linux2.6内核下PCI9656设备驱动程序，进而研究了2.6内核的内存和中断管理机制。关键字：Linux2.6;设备驱动程序;PCI96561引言Linux操作系统因为其高效、安全、可动态加载及源代码开放等特点，深受设备驱动程序开发人员的喜爱。系统内核大部分独立于底层硬件运行，用户无需关心硬件问题，而用户操作是通过一组标准化的调用来完成。设备驱动程序的任务是将这些调用映射到作用于实

2、际硬件设备的特定操作上，该编程接口能够使得驱动程序独立于内核的其他部分来搭建.freelodule.h头文件时，不必定义宏__NO_VERSION__来检查内核的版本。2.2统一设备模型统一设备模型的创建是2.6内核最重要的变化之一。它促进了模块接口的标准化，其目的是更好地控制和管理设备，主要包括：更准确地确定系统设备，更高效的进行电源管理以及改进的系统总线结构管理。2.3内核基础设施2.6内核为了区别以.o为扩展名的常规对象文件，将内核模块的扩展名改为.ko。相对于2.4内核下系统所支持的RAM为4GB而言，2.6内核下系统支持更大数量的RAM，在分页模式下最高可达64G

3、B。同时，2.6内核优化了I/O调度器，确保不会有进程驻留在队列中过长时间等待输入/输出操作，使得I/O操作的响应更为迅速。2.4外部设备在2.4内核中有约束大型系统的限制，比如支持的每一类设备的最大数量为256。而2.6内核则彻底地打破了这些限制，可以支持4095种主要的设备类型，每一个单独的类型又可以支持超过一百万个的子设备。3Linux2.6内核下PCI设备驱动程序的设计3.1PCI设备驱动程序中核心数据结构在2.6内核下使用file_operations数据结构，来建立设备驱动程序中的函数与主设备号(majornumber)之间的对应关系。该数据结构中包含了指向驱动

4、程序内部大多数函数的指针，描述了虚拟文件系统如何操作一个打开的外围设备。因而file_operations结构是驱动程序向内核其他部分提供的一个统一的标准设备接口。file结构是设备驱动程序使用的另一个重要的数据结构，指示当前系统中已打开的文件。它在C语言库中定义，在调用内核open函数时创建，并传递给在该设备上进行操作的所有函数，直到最后的close函数。file结构中还包含了指向它所拥有的file_operations结构的指针。inode结构由内核自动生成，代表已打开文件的描述符，与每个打开的文件一一对应。它包含了两个重要的结构成员：dev_t扩展到32位，其中12位

5、主设备号，20位从设备号，而cdev用于存储一个指向字符设备文件的指针。3.2驱动程序与内核和外部设备间的关系(1)通过Linux提供的系统调用函数(例如init_module等)进入内核，这些函数在2.6内核版本下总共有两百多个，提供了几乎所有应用程序进入内核所需要执行的操作。(2)系统的内核函数都有“sys_”前缀（例如函数sys_init_module），应用程序通过访问设备文件系统来调用这些函数。这一层主要是“devfs”（devicefilesystem）文件管理机制，它是从普通文件和设备文件抽象出来的一个文件系统层，完成进入具体的设备文件操作之前的准备工作。(3

6、)由设备驱动程序提供具体的函数，来完成对硬件设备的各种操作。特别的对于PCI9656来说，就是通过PCI接口对设备的寄存器和存储器进行访问操作，例如调用register_chrdev等函数来初始化芯片内部的状态寄存器和配置寄存器。3.3PCI9656芯片的操作流程PCI总线是目前最常用的外设总线之一，Linux的PCI内核代码为PCI设备驱动程序的开发提供了强大的支持。PCI9656的驱动程序主要包括以下几个方面：设备初始化，为PCI芯片分配内存资源，实现数据的读写功能，中断处理，系统收回内存资源，关闭设备等。4．Linux2.6内核下内存和中断管理的研究2.6内核应用了许

7、多新技术来实现对各类外部设备驱动程序的更好支持。下面结合PCI9656驱动程序中的内存和中断管理，进一步分析和研究2.6内核对内存和中断进行的改进和优化。4.1内存管理在Linux内存管理器中，页表保持对进程使用的内存物理页的追踪，它将虚拟页映射到物理页上。系统必须找到映射到该页的每一个进程，将使用较少的页置换出去，这样进程中相应页的页表条目才能被更新。随着在系统中运行的进程数量的增加，将这些页置换出去的工作量也会急剧增加。为解决此问题，2.6内核引入了反向映射机制（reversemapping），内存管理器为每一