Gerätetreiber
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Ein Gerätetreiber, häufig kurz nur Treiber genannt, ist ein Computerprogramm oder -modul, welches die Interaktion mit angeschlossenen oder eingebauten Geräten (Hardware) steuert. Dazu nutzt es Schnittstellen zum Kommunikationsbus oder anderen Kommunikationssystemen, an denen das Gerät angeschlossen ist, um Steuersignale und/oder Daten zum Gerät zu senden bzw. von ihm zu empfangen. Auf der anderen Seite stellt es eine Schnittstelle für eine Nutzung dieser Funktionen durch das Betriebssystem oder andere Anwendungsprogramme bereit.
Folgt diese Schnittstelle einem standardisierten Modell, bietet der Gerätetreiber somit dem Betriebssystem oder der Anwendungssoftware die Möglichkeit transparent mit der Hardware zu kommunizieren. Eine spezielle Anpassung an jede mögliche Hardwarekonfiguration ist so nicht mehr nötig und erleichtert somit die Programmierung der Anwendungssoftware und ermöglicht einen universelleren Einsatz auch mit noch unbekannten, zukünftiger Geräten. Frühere Betriebssysteme wie DOS enthielten diese Abstraktion noch nicht. Bedingt durch ihre Funktion sind Gerätetreiber selbst jedoch stark hardware- und betriebssystemabhängig.
Der deutsche Begriff Treiber stellt eine wörtliche Übersetzung des englischen Begriffs Driver dar, was aber auch im Sinne von (Fahrzeug-)Führer, Lenker oder Steuerer verstanden werden kann. In etwas wörtlicherer Bedeutung beschreibt in der Elektrotechnik ein Treiber einen Signalverstärker, der zum Beispiel ein Gerätesignal an einen Kommunikationsbus koppelt.
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[Bearbeiten] Aufgabe
Die Hauptaufgabe von Gerätetreibern ist die Abstraktion. Alle Arten von Geräten sind unterschiedlich, selbst Geräte, die den selben Zweck erfüllen. Sogar die verschieden Modelle eines Gerätes des selben Herstellers, die zum Beispiel neue Funktionen oder mehr Leistung versprechen, werden oft völlig anders angesteuert.
Von Computern und ihren Betriebssystemen kann nicht erwartet werden, das sie mit all diesen verschieden Arten umgehen können, erst Recht nicht mit zukünftigen Geräten. Um dieses Problem zu lösen, gibt das Betriebssystem vor, wie eine Klasse von Geräten angesprochen werden sollte. Die Gerätetreiber kümmern sich dann um die Übersetzung dieser Funktionsaufrufe des Betriebssystems in gerätespezifische Steuersignale. Theoretisch sollte also auch ein völlig neues Gerät mit völlig neuer Ansteuerung problemlos funktionieren, solange ein Treiber für dieses Gerät vorliegt. Das Betriebssystem sollte es mit den selben Funktionsaufrufen ansprechen können wie jedes andere Gerät auch.
Oft existieren viele verschiedene Varianten eines Treibers. In erster Linie natürlich abhängig von der unterstützten Hardware, oft auch in verschieden (Entwicklungs-)Versionen. Zudem muss für jedes unterstützte Betriebssystem eine Variante existieren, da die Schnittstellen hierzu zum Beispiel bei Windows oder Linux stark unterschiedlich sind. Weiterhin besteht eine Abhängigkeit zur grundlegenden Architektur des Rechners und des Betriebssystems, besonders zur Verarbeitungsbandbreite. Es existieren daher 8bit, 16bit (Win3.1), 32bit (WinXP,Linux) und 64bit (WinXP64,Linux(64)) Treiber. Ist kein Treiber für ein bestimmtes Betriebssystem oder eine Architektur vorhanden, kann unter Umständen eine entsprechende Umgebung emuliert, also weitere Abstraktionsschichten hinzugefügt werden.
[Bearbeiten] Entwicklung
Einen Gerätetreiber zu programmieren gilt in den meisten Fällen als Herausforderung, da es ein eingehendes Verständnis der Funktionsweise einer Plattform erfordert, sowohl auf der Hardware- wie der Softwareseite.
Im Gegensatz zu den meisten anderen Arten von Software, die bei Verwendung eines modernen Betriebssystems jederzeit gestoppt werden können, ohne den Rest des Systems zu beeinflussen, bedeutet ein Bug (Fehler) in einem Gerätetreiber in vielen Fällen, dass das System vollständig zusammenbrechen kann, was den Verlust von Daten oder sogar die Zerstörung von Hardwareteilen zur Folge haben kann. Außerdem ist die Fehlersuche bei Gerätetreibern schwierig, da dies häufig bedeutet, die Hardware selbst zu überwachen. Daher wird normalerweise das zu testende System über die serielle Schnittstelle mit einem anderen Computer verbunden. So kann das Testsystem ferngesteuert und der Status jederzeit abgefragt werden.
Normalerweise werden Gerätetreiber daher von den Hardwareherstellern selbst geschrieben, da nur sie das genaue Design der Hardware kennen. Außerdem liegt es im Interesse der Hardwarehersteller, dass Kunden ihr Produkt optimal nutzen können.
Dennoch wurden in den letzten Jahren zahlreiche Gerätetreiber von Außenstehenden entwickelt, hauptsächlich für freie Betriebssysteme. Aber auch hier ist die Mitarbeit des Herstellers wichtig, da reverse engineering (Herausfinden der Funktionsweise) bei Hardware viel schwieriger als bei Software ist. Ohne diese Mitarbeit ist es aufwändig bis unmöglich, Treibersoftware zu programmieren.
Sogenannte generische Treiber sind weitestgehend herstellerunabhängig. Beispiele hierfür sind generische Druckertreiber oder Treiber für die Geräteklassen im USB.
[Bearbeiten] Problematik
Gerade bei älteren Computern sind oft die nötigen Datenträger mit den Gerätetreibern nicht mehr vorhanden. Da einige Komponenten des Computers nur unzulänglich gekennzeichnet beziehungsweise beschriftet sind, ist es oft nicht möglich, ohne fachliche Hilfe einen geeigneten Treiber zu beschaffen, da der Hersteller der Komponente nicht bekannt ist. Dies kann insbesondere dann zu Problemen führen, wenn die Gerätetreiber beispielsweise nach einer Neuinstallation des Betriebssystems benötigt werden. In solchen Fällen können System-Diagnosetools, die oftmals als Freeware angeboten werden, Abhilfe schaffen. Diese zeigen in der Regel die Hersteller- und Modellbezeichnungen nach einem Systemtest an, so dass der nötige Treiber beschafft werden kann. Ein Beispiel hierfür ist das bekannte Programm Everest, welches auch des öfteren auf CD-ROM-Beilagen in Computerzeitschriften zu finden ist.
Ein weiteres Problem stellt die Herstellerabhängigkeit bei proprietären Treibern dar. Treiber sind häufig nur auf wenigen Betriebssystemen und Betriebssystemversionen lauffähig. Wenn der Anwender eine neue Betriebssystemversion verwenden möchte, ist er von Gerätetreibern des Herstellers abhängig. Häufig sind funktionstüchtige Hardwarekomponenten mit proprietären Treibern mit neueren Betriebssystemen nicht lauffähig. Dies hängt oft mit den kommerziellen Interessen von Hardwareherstellern zusammen, die neue Hardware verkaufen möchten. Bei Open Source Treibern ist dieser Nachteil nicht gegeben.
[Bearbeiten] Weblinks
[Bearbeiten] Literatur
- Walter Oney: Programming the Microsoft Windows Driver Model, ISBN 0735618038
- Art Baker: Windows 2000 Device Driver Book, ISBN 0130204315
- Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, und Greg Kroah-Hartman: Linux Device Drivers, Third Edition, ISBN 0-596-00590-3 (Online lesbar unter lwn.net)
