为什么我们已经有BIOS服务，还需要设备驱动程序？

Question

我在一个测验中遇到了一个问题，无法回答。有人可以告诉我：

既然BIOS已经有与硬件通信的代码，为什么还需要设备驱动程序？

- user3139987

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如果只有BIOS可用，那么一个高端的显卡如何告诉GPU如何运行所有漂亮的OpenGL/DX操作呢？ - user2864740

Answer 1

假设您在谈论传统的x86 BIOS，有几个大问题：

1. BIOS只有与启动系统所需的有限设备通信的代码（存储控制器、以太网、USB键盘/鼠标、USB大容量存储）。 BIOS没有您的USB打印机或网络摄像头的驱动程序。这也是不实际的事情。有成千上万的设备需要驱动程序。 BIOS无法包含它们所有。这也意味着每个新硬件设备都需要一个BIOS更新。

2. BIOS INT调用对于现代硬件来说是慢而且不可行的。它们设置为读/写小块数据（从磁盘读取几个字节，在屏幕上显示字符）。它们没有通过DMA从磁盘读取几兆字节到缓冲区的机制。请记住，原始的BIOS INT调用是针对软盘驱动器和文本模式显示开发的。

3. BIOS INT层位于实模式下。任何现代操作系统都是保护模式。要在现代操作系统中进行BIOS调用，必须降到实模式，执行工作，然后返回保护模式。这是一个非常昂贵的操作。

但UEFI呢？新PC（几乎所有为Windows 7 x64及更高版本设计的设备）使用UEFI固件，而不是传统的x86汇编语言BIOS。虽然UEFI固件通常仍被称为“BIOS”。

当UEFI首次出现时，人们希望它将导致与操作系统无关的驱动程序。 UEFI提供了一个现代化基于C的API，较易于使用。它具有可安装驱动程序的概念。有一些机制供现代操作系统调用UEFI服务。但是，这并没有得到很多推广。UEFI“驱动程序”基本上只用于预启动。一旦操作系统接管，它就自己处理。

在操作系统中使用UEFI驱动程序仍会产生性能开销。此外，将“不透明”的UEFI驱动程序集成到现有的操作系统中也很困难。每个操作系统都有磁盘/文件系统驱动程序、网络堆栈、USB等多层驱动程序，它们的实现方式略有不同，因此很难让UEFI驱动程序适配各种操作系统。（请在大约十年后再询问。） 请注意，现代笔记本电脑还有一种与操作系统无关的“驱动程序”层，即ACPI。许多平台在其ASL/AML代码中拥有“驱动程序”，可向操作系统提供简单的事件通知。最常见的示例是笔记本电脑键盘上方的“特殊”按钮，用于启动应用程序或控制音量。这些按钮通常会触发操作系统响应的事件处理器。尽管如此，它仍是一个相当简单的通知系统。

- myron-semack

Answer 2

BIOS 提供基本的输入/输出功能，而硬件具有远远超出基本功能的特点。没有驱动程序，使用这些特性是不可能的。

此外，一些硬件根本就不是基本的，除非安装驱动程序否则无法使用它们的功能。

- Mehraban

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@xxbbcc 是的，我意识到我搞反了 - 我查看了链接后才发现“哎呀”！ - user2864740

谢谢您的快速回复。请再多解释一些！我想要更多技术上详细的答案。 - user3139987

@user2864740 哈哈，没问题。我也因为同样的原因迟到了。 - xxbbcc

@user3139987 你所说的技术是什么意思？这是一个很广泛的问题，而且有些离题了。 - Mehraban

@SAM 与什么不相关？这是有关汇编设备驱动程序的问题。我们已经涵盖了汇编、BIOS和设备驱动程序的细节。还有什么需要补充的吗？你给出的答案也在我的脑海中，但我的导师已经拒绝了它。他说：“这是一个外行人的回答”。那么我现在该怎么办？ - user3139987