Windows應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)硬件之間的相互關(guān)系

做底層硬件嵌入式的不愿去懂上層PC軟件，而做上層PC軟件的又不愿去懂底層硬件，做FPGA不懂FPGA邏輯屬硬軟核處理器屬軟?，F(xiàn)在，HLS的出現(xiàn)，讓FPGA本屬于硬件HDL的開發(fā)慢慢變成HLS的軟件開發(fā)，有種當(dāng)年匯編開發(fā)走向C開發(fā)的感覺。目前，各大FPGA廠商正在努力搭建HDL到HLS的橋梁，讓以后的我們以后能夠用HLS高效開發(fā)?，F(xiàn)在，讓我們看看Windows應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)硬件之間的相互關(guān)系，看看它們之間的橋梁如何搭建的。

其中，上圖中，輸入輸出設(shè)備就是計(jì)算硬件：鍵盤、鼠標(biāo)、耳機(jī)等。

【1】 .操作系統(tǒng)中有很多操作底層的函數(shù)接口，也就是我們常說的驅(qū)動(dòng)，這些驅(qū)動(dòng)是直接操作計(jì)算機(jī)硬件的動(dòng)作，比如讓聲卡發(fā)出聲音。但是，你有沒有發(fā)現(xiàn)，操作系統(tǒng)可以操作硬件，但是是何時(shí)操作了？操作系統(tǒng)不知道，就好比你不買了一個(gè)玩具車，裝上電池它就可以跑起來，但是你不控制遙控它并不知道要去那；

【2】.操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行輸入、輸出和閉環(huán)控制。按鍵鼠標(biāo)狀態(tài)輸入，顯示器輸出顯示，而硬盤的讀寫操作就要不斷的讀取剩余的空間等信息才做有效的寫操作的閉環(huán)控制。在這里說個(gè)題外話：學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)是不斷學(xué)和習(xí)的閉環(huán)，而很多人學(xué)的不好就是環(huán)沒有閉好，理論與實(shí)踐的結(jié)合更恰當(dāng)?shù)恼f是理論和實(shí)踐的閉環(huán)，理論與實(shí)踐如果不閉環(huán)就是紙上談兵和一介武夫而已；

【3】.前面說過操作系統(tǒng)能很好的去操作底層硬件，但是不知道什么時(shí)候去操作和操作到了什么程度，這些都是由應(yīng)用程序來是實(shí)現(xiàn)的，也就是我們常說的應(yīng)用程序調(diào)用API來操作底層硬件，不同的是沒有操作系統(tǒng)的單片機(jī)由單一的1個(gè)Main應(yīng)用程序去調(diào)用API，讀取所需要的一個(gè)底層設(shè)備狀態(tài)；而有操作系統(tǒng)的PC機(jī)由多個(gè)應(yīng)用程序去調(diào)用API，讀取所需要的多個(gè)底層設(shè)備的狀態(tài)。這里就會(huì)遇到一個(gè)問題，多個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用API操作相同的底層硬件，這不就亂套了？

【4】.在這里Windows通過消息隊(duì)列來處理多個(gè)應(yīng)用程序下的問題：將多個(gè)應(yīng)用程序的操作寫入到消息隊(duì)列中，并按照先寫先操作（類似FPGA中的FIFO）的原則去調(diào)用API和讀取底層設(shè)備的狀態(tài)信息，將時(shí)間片切碎分時(shí)復(fù)用，這種消息隊(duì)列的處理機(jī)制比較復(fù)雜，不過沒關(guān)系，這些都由操作系統(tǒng)來管理并完成，應(yīng)用程序開發(fā)者不用管，開發(fā)者開發(fā)起來簡(jiǎn)單方便。

【5】.操作系統(tǒng)中這種消息隊(duì)列的機(jī)制為多個(gè)底層驅(qū)動(dòng)和多個(gè)應(yīng)用程序通信搭建了很好的橋梁，非常方便應(yīng)用程序和底層驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立開發(fā)維護(hù)。如果我們搭建的嵌入式系統(tǒng)中沒有用到操作系統(tǒng)，底層和應(yīng)用層開發(fā)獨(dú)立性差，我們完全可以借鑒消息隊(duì)列這種思維方式來搭建我們的系統(tǒng)架構(gòu)來獨(dú)立底層和應(yīng)用層的開發(fā)。