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0000-001f : dma1

0020-003f : pic1

0040-005f : timer

0060-006f : keyboard

0070-007f : rtc

0080-008f : dma page reg

00a0-00bf : pic2

00c0-00df : dma2

00f0-00ff : fpu

0170-0177 : ide1

……

不过Intel x86平台普通使用了名为内存映射(MMIO)的技术，该技术是PCI规范的一部分，IO设备端口被映射到内存空间，映射后，CPU访问IO端口就如同访问内存一样。看Intel TA 719文档给出的x86/x64系统典型内存地址分配表：

系统资源 占用

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BIOS 1M

本地APIC 4K

芯片组保留 2M

IO APIC 4K

PCI设备 256M

PCI Express设备 256M

PCI设备(可选) 256M

显示帧缓存 16M

TSEG 1M

对于某一既定的系统，它要么是独立编址、要么是统一编址，具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。 如，PowerPC、m68k等采用统一编址，而X86等则采用独立编址，存在IO空间的概念。目前，大多数嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等并不提供I/O空间，仅有内存空间，可直接用地址、指针访问。但对于Linux内核而言，它可能用于不同的CPU，所以它必须都要考虑这两种方式，于是它采用一种新的方法，将基于I/O映射方式的或内存映射方式的I/O端口通称为“I/O区域”(I/O region)，不论你采用哪种方式，都要先申请IO区域：request_resource()，结束时释放它：release_resource()。

二、linux I/O端口与I/O内存

IO端口：当一个寄存器或者内存位于IO空间时;

IO内存：当一个内存或者寄存器位于内存空间时;

在一些CPU制造商在其芯片上实现了一个单地址空间(统一编址)的同时，其它的CPU制造商认为外设不同于内存，应该有一个独立的地址空间给外设(单独编址)，其生产处理器(特别是x86家族)的I/O端口有自己的读写信号线和特殊的CPU指令来存取端口。因为外设要与外设总线相匹配，并且大部分流行的I/O总线都是以个人计算机(主要是x86家族)作为模型，所以即便那些没有单独地址空间给I/O端口的处理器，也必须在访问外设时模拟成读写端口。这通常通过外部芯片组(PC中的南北桥)或者在CPU核中附加额外电路来实现(基于嵌入式应用的处理器)。

由于同样的理由，Linux在所有计算机平台上都实现了I/O端口，甚至在那些单地址空间的CPU平台上(模拟I/O端口)。但并不是所有的设备都会将其寄存器映射到I/O端口。虽然ISA设备普遍使用I/O端口，但大部分PCI设备将寄存器映射到某个内存地址区。这种I/O内存方法通常是首选的，因为它无需使用特殊的处理器指令，CPU存取内存也更有效率，并且编译器在存取内存时在寄存器分配和寻址模式的选择上有更多自由。

1.IO寄存器和常规内存

I/O寄存器和RAM的主要不同是I/O操作有边际效应(side effect)，而内存操作没有:访问内存只是在内存某一位置存储数值。因为内存存取速度严重影响CPU的性能，编译器可能会对源码进行优化，主要是：使用高速缓存和重排读/写指令的顺序。对于传统内存(至少在单处理器系统)这些优化是透明有益的，但是对于I/O 寄存器，这可能是致命错误，因为它们干扰了那些边际效应(驱动程序存取I/O 寄存器就是为了获取边际效应)。因此，驱动程序必须确保在存取寄存器时，不能使用高速缓存并且不能重新编排读写指令的顺序。

side effect 是指：访问I/O寄存器时，不仅仅会像访问普通内存一样影响存储单元的值，更重要的是它可能改变CPU的I/O端口电平、输出时序或CPU对I/O端口电平的反应等等，从而实现CPU的控制功能。CPU在电路中的意义就是实现其side effect 。举个例子，有些设备的中断状态寄存器只要一读取，便自动清零。

硬件缓冲的问题是最易解决的：只要将底层硬件配置(或者自动地或者通过Linux 初始化代码)为当存取I/O区时，禁止任何硬件缓冲(不管是I/O 内存还是I/O 端口)。

编译器优化和硬件重编排读写指令顺序的解决方法是：在硬件或处理器必须以一个特定顺序执行的操作之间安放一个内存屏障(memory barrier)。

2.操作IO端口(申请，访问，释放)：

I/O 端口是驱动用来和很多设备通讯的方法。

(1)申请I/O 端口：

在驱动还没独占设备之前，不应对端口进行操作。内核提供了一个注册接口，以允许驱动声明其需要的端口：

/* request_region告诉内核：要使用first开始的n个端口。参数name为设备名。如果分配成功返回值是非NULL;否则无法使用需要的端口(/proc/ioports包含了系统当前所有端口的分配信息，若request_region分配失败时，可以查看该文件，看谁先用了你要的端口) */struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name);

(2)访问IO端口：

在驱动成功请求到I/O 端口后，就可以读写这些端口了。大部分硬件会将8位、16位和32位端口区分开，无法像访问内存那样混淆使用。驱动程序必须调用不同的函数来访问不同大小的端口。

Linux 内核头文件(体系依赖的头文件) 定义了下列内联函数来存取I/O端口:

/* inb/outb:读/写字节端口(8位宽)。有些体系将port参数定义为unsigned long;而有些平台则将它定义为unsigned short。inb的返回类型也是依赖体系的 */unsigned inb(unsigned port);void outb(unsigned char byte, unsigned port);/* inw/outw:读/写字端口(16位宽) */unsigned inw(unsigned port);void outw(unsigned short word, unsigned port);/* inl/outl:读/写32位端口。longword也是依赖体系的，有的体系为unsigned long;而有的为unsigned int */unsigned inl(unsigned port);void outl(unsigned longword, unsigned port);

(3)释放IO端口：

/* 用完I/O端口后(可能在模块卸载时)，应当调用release_region将I/O端口返还给系统。参数start和n应与之前传递给request_region一致 */void release_region(unsigned long start, unsigned long n);

关键词： Linux 设备驱动 端口 内存