Слой аппаратных абстракций

Hardware Abstraction Layer (HAL, Слой аппаратных абстракций) — слой абстрагирования, реализованный в программном обеспечении, находящийся между физическим уровнем аппаратного обеспечения и программным обеспечением, запускаемом на этом компьютере. HAL предназначен для скрытия различий в аппаратном обеспечении от основной части ядра операционной системы, таким образом, чтобы большая часть кода, работающая в режиме ядра, не нуждалась в изменении при её запуске на системах с различным аппаратным обеспечением.

На персональных компьютерах HAL, по существу, может рассматриваться как драйвер материнской платы, позволяющий взаимодействовать инструкциям высокоуровневых языков программирования с низкоуровневыми компонентами, такими, как аппаратное обеспечение.

В операционных системах семейства Windows NT HAL является неотъемлемой частью кода, исполняемого в режиме ядра, находится в отдельном загрузочном модуле, загружаемом совместно с ядром.^[1]^[2] Это обеспечивает возможность использования одного и того же загрузочного модуля собственно ядра ОС Windows NT на ряде систем с различными архитектурами шин ввода-вывода, управления прерываниями и таймерами.

К примеру, рабочие станции, основанные на SGI Intel x86, были не совместимы с IBM PC-совместимыми рабочими станциями, но благодаря HAL Windows NT мог запускаться на них. Аналогичным образом одно и то же ядро Windows NT используется как на современных системах с контроллером прерываний APIC, так и на устаревших системах без поддержки APIC.

Windows Vista и выше (Windows Server 2008 и выше для серверов) автоматически определяют, какой уровень HAL должен быть использован во время загрузки.^[3]

BSD, macOS, Linux, Solaris, CP/M, MS-DOS и некоторые другие портируемые ОС также имеют HAL, несмотря на то, что он не разрабатывался явно для выполнения описанных выше функций. Некоторые системы, такие, как Linux, имеют возможность вставлять подобный слой, к примеру, Adaptive Domain Environment for Operating Systems — версия статьи «Adaptive Domain Environment for Operating Systems» на английском языке Adeos (англ.) (рус., во время работы. Ядро операционной системы NetBSD широко известно наличием чистого слоя абстрагирования от аппаратного обеспечения (HAL), что позволяет ему быть высокопортируемым. Частью этой системы являются uvm(9)/pmap(9), bus_space(9), bus_dma(9) и другие подсистемы. Популярные шины, которые используются более чем на одной архитектуре, такие, как ISA, EISA, PCI, PCI-E и др., также абстрагированы, позволяя написанным под них драйверам также быть высокопортируемыми с минимальным изменением кода.

«Экстремальный» пример HAL может быть найден в архитектурах System/38 — версия статьи «System/38» на английском языке System/38 (англ.) (рус. и AS/400. Большинство компиляторов для таких систем генерирует абстрактный машинный код. Лицензированный внутренний код (LIC) переводит этот виртуальный машинный код во внутренний (собственный) код процессора, на котором он запускается, и выполняет получившийся внутренний код (исключение составляют компиляторы, которые сами генерируют LIC; эти компиляторы не доступны за пределами IBM).

К примеру, прикладное программное обеспечение и программное обеспечение операционной системы, расположенные над слоем LIC, скомпилированные на оригинальной архитектуре System/38, запускаются без каких-либо модификаций и перекомпиляций на последних системах AS/400. И это несмотря на тот факт, что лежащее в основе аппаратное обеспечение было кардинально изменено; по крайней мере, три различных типа микропроцессоров находились в использовании.^[4]

HAL является более низким уровнем в компьютерных языках программирования, чем API, потому что он взаимодействует непосредственно с аппаратным обеспечением вместо ядра системы, следовательно, HAL требует меньше процессорного времени, чем API. Языки высокого уровня часто используют HAL и API для взаимодействия с компонентами более низкого уровня.

Операционные системы, имеющие HAL, легко портируются на различное оборудование. Это особенно важно для встраиваемых систем, которые должны работать на большом количестве различных платформ.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ Windows NT Hardware Abstraction Layer (HAL) (неопр.). Microsoft (31 октября 2006). Дата обращения: 25 августа 2007. Архивировано 3 марта 2012 года.
↑ Helen Custer (1993), Inside Windows NT, Microsoft Press
↑ Russinovich, Mark. E.; Solomon, David A.; Ionescu, Alex. Windows Internals: Including Windows Server 2008 and Windows Vista (англ.). — 5th. — Redmond, Wash.: Microsoft Press (англ.) (рус., 2008. — P. 65. — ISBN 978-0-7356-2530-3.
↑ Soltis, Frank G. Inside the AS/400: Featuring the AS/400e Series (англ.). — 2nd. — Loveland, Colo.: Duke Press, 1997. — ISBN 978-1-882419-66-1.

[1] Windows NT Hardware Abstraction Layer (HAL) (неопр.). Microsoft (31 октября 2006). Дата обращения: 25 августа 2007. Архивировано 3 марта 2012 года.

[2] Helen Custer (1993), Inside Windows NT, Microsoft Press

[3] Russinovich, Mark. E.; Solomon, David A.; Ionescu, Alex. Windows Internals: Including Windows Server 2008 and Windows Vista (англ.). — 5th. — Redmond, Wash.: Microsoft Press (англ.) (рус., 2008. — P. 65. — ISBN 978-0-7356-2530-3.

[4] Soltis, Frank G. Inside the AS/400: Featuring the AS/400e Series (англ.). — 2nd. — Loveland, Colo.: Duke Press, 1997. — ISBN 978-1-882419-66-1.

[1]

[2]

[3]

[4]