Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 54. Загрузчик и операционная система.
Мы уже знаем, как компьютер просыпается, проверяет себя и загружает операционную систему. Теперь у нас работает мощная ОС, такая как Windows или Linux. Она умеет многое: запускать программы, управлять файлами, показывать красивый интерфейс. Но представьте, что будет, если вы подключите новую, незнакомую видеокарту или принтер. Увидит ли их система? Сможет ли с ними работать? Как ОС, которая является всего лишь программой, может заставить мигать лампочку на мышке или печатать принтер?
Вот здесь на сцену и выходят драйверы устройств — специальные программы-переводчики, которые делают железо и софт единой, слаженно работающей системой.
Драйвер (device driver) — это мост между универсальной операционной системой и уникальным «железом». Это небольшая программа, которая знает все секреты конкретного устройства (например, вашей модели видеокарты, звуковой карты или принтера) и умеет переводить общие команды ОС на конкретный «язык», который понимает это устройство.
Представьте, что операционная система — это генеральный директор большой международной корпорации. Он отдает общие приказы: «напечатать отчет», «вывести презентацию на экран», «воспроизвести звук». А теперь представьте, что устройства в компьютере — это сотрудники из разных стран, говорящие на своих уникальных языках. Клавиатура «говорит» на языке скан-кодов, жесткий диск понимает команды ATA, а видеокарта общается через PCI Express и шейдерные программы.
Генеральный директор (ОС) не может знать все языки каждого сотрудника (устройства). Поэтому для каждого из них нанимается персональный переводчик (драйвер), который:
- Понимает общие приказы директора («напечатать это»).
- Знает в мельчайших деталях, как работать со своим подопечным сотрудником (устройством).
- Переводит общий приказ в конкретную последовательность команд, которую сотрудник выполнит.
Как драйверы связаны с прошлыми уроками?
- Связь с BIOS: Мы помним, что BIOS уже инициализировал оборудование на самом начальном уровне. Он «подал ток» и проверил, что устройства есть. Но BIOS использует только самые базовые, универсальные протоколы (например, VGA для вывода изображения). Драйверы же предоставляют ОС продвинутый доступ ко всем функциям устройства (например, чтобы игра могла использовать все возможности современной 3D-видеокарты).
- Связь с процессором и ОЗУ: После загрузки драйверы представляют собой программный код, который загружается в оперативную память (ОЗУ) и выполняется центральным процессором (CPU) наравне с ядром ОС и другими программами. Когда вы нажимаете кнопку на мышке, процессор выполняет код драйвера мыши, чтобы понять, что это было за действие.
- Связь с загрузкой ОС: Некоторые драйверы (например, для дисковых контроллеров) критически важны для самой загрузки системы. Они могут быть встроены в ядро ОС или загружаться на раннем этапе, чтобы система могла «увидеть» жесткий диск и прочитать с него остальные файлы.
Более точная последовательность выглядит так:
- Мы нажали на кнопку «Печать».
Процессор в этот момент выполнял код вашей программы (например, Word). Уловив клик, код программы не сам решает, что делать, а обращается с запросом к API операционной системы («Эй, ОС, пользователь хочет напечатать!»). - Процессор получает сигнал и переключается на выполнение кода ОС.
Процессор — это не курьер, который «ждёт команды». Он безостановочно выполняет код. Получив запрос от программы, он немедленно (по прерыванию) переключается с выполнения кода Word на выполнение кода операционной системы, который уже находится в ОЗУ.
ОС (её код, выполняемый процессором) анализирует запрос: «Ага, печать. Так, для этого нужен драйвер принтера». - ОС дает команду загрузить драйвер принтера (если он еще не загружен).
Драйверы — это такие же программы (их код). Чаще всего основные драйверы уже загружены в ОЗУ при старте системы. Если же драйвер не загружен, код ОС (который выполняет процессор) инициирует его загрузку с диска в определенное место в ОЗУ. - ОС передает данные и управление драйверу.
Код ОС формирует задание для печати и передает управление процессором на код драйвера, который находится в ОЗУ. Грубо говоря, ОС говорит процессору: «Теперь перестань выполнять мой код и перейди к выполнению вот этого кода (драйвера), я ему всё передал». - Процессор выполняет команды драйвера.
Процессор начинает выполнять код драйвера из ОЗУ. Этот код, работая на процессоре, берет данные для печати и преобразует их в узкоспециализированные команды, понятные именно этой модели принтера. - Драйвер возвращает управление ОС.
Закончив свою работу, код драйвера передает преобразованные данные обратно ОС (точнее, подсистеме ввода-вывода) и возвращает управление процессором обратно коду ОС. - ОС инициирует печать.
Код ОС (снова выполняемый процессором) принимает данные от драйвера и отправляет их через нужный порт (USB, сеть) на физическое устройство — принтер. Запускается печать.
Где же живут драйверы?
- В составе ОС: В Windows, Linux и macOS есть огромная база самых распространенных драйверов. Когда вы подключаете, например, новую USB-мышь, ОС сама находит и устанавливает для нее подходящий универсальный драйвер.
- От производителя: Для сложного и специфического оборудования (видеокарты, игровые мыши, принтеры) драйверы поставляются отдельно. Вы скачиваете их с сайта производителя, чтобы раскрыть весь потенциал устройства.
Драйверы — это важнейший слой программного обеспечения, который превращает набор разнородного железа в единый, слаженно работающий организм. Без них самая продвинутая операционная система была бы слепа и беспомощна. Они являются логическим продолжением работы BIOS, переводя общение с устройствами с базового уровня на уровень полного контроля, обеспечивая работу всего — от отрисовки красивого интерфейса до печати вашего реферата.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 56. Как железо и софт образуют единую систему.
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!