lau*_*ura 5 computer-science cpu-architecture
在研究计算机体系结构时，我了解了控制I / O设备的不同方法，
我学习了所有三种方法。
但是我遇到了另一个术语“ 内存映射I / O”。
编程I / O和内存映射I / O之间有什么关系 ？
我对这两个感到困惑。它们相似吗？
这些术语大多是独立的，而不是相互排斥的。
下面我将使用伪汇编代码使示例更清晰，它是演示代码，不是真正的代码。
如果设备可在专用地址空间中访问，与地址空间或内存分开，则 IO 的类型称为端口映射 IO或隔离 IO。
如果设备可作为唯一地址空间的一部分访问，内存也位于该地址空间，则 IO 的类型称为内存映射 IO。
例如一些嵌入式控制器和一些主流架构有特殊的指令来访问 IO 地址空间。
in r0, 0x34 #Read address 0x34 from IO address space
ld r0, 0x34 #Read address 0x34 from memory address space
在上面的例子中，两个地址 0x34 生成两个不同的总线地址，然后以不同的方式处理。
请注意，ld指令的类型与用于访问内存的指令类型相同，因此例如ld r1, 0x1000可以访问内存而不是设备。
这也适用于将数据写入设备。
如果软件被强制显式读取数据的每个字节/字，则 IO 的类型被编程为 IO。
如果可以告诉设备启动操作并将数据自动传输到内存，那么 IO 的类型是Direct Memory Access IO。
例如，要从磁盘读取一个扇区，比如说 512 字节，软件可以
#Setup read parameters omitted
movi r0, $0x20 #r0 = 0x20 (say it's READ_SECTORS command)
out 0x102, r0 #Tell the device to start reading
movi r1, 512 / 4 #r1 = number of words in a sector
_read:
in r0, 0x103 #Read a word (32-bit)
...
decbnz r1, _read #Decrement r1 and branch back if not zero
使用 DMA 可以执行相同的读取
#Setup read parameters omitted
movi r0, $0x21 #r0 = 0x21 (say it's READ_DMA_SECTORS command)
out 0x102, r0 #Tell the device to start reading
#Done, the software can do something else
操作完成和新数据到达是软件可能希望收到通知的两个事件示例。
如果设备使用中断来通知 CPU 一个事件，则 IO 的类型称为中断驱动 IO。
如果设备只有一个状态寄存器，软件必须定期检查该寄存器，则 IO 的类型称为轮询 IO。
例如，检查 UART 是否有新数据，软件可以使用中断
#Setup isr
la r0, myISR
call setup_isr
#Example of device configuration
in r0, 0x100
or r0, 0x80
out 0x100, r0 #Set bit7 to enable generation of interrupt
#Done, myISR is called whenever new data arrives
如果 IO 正在轮询，则软件必须定期检查
_check_data:
in r0, 0x102 #Say 102 is a status resister
btbz r0, 7, _check_data #Test if bit7 of r0 is set, if not jump back
#New data is available
因此，例如 IO 可以是内存映射 DMA 中断驱动的 IO。
这实际上是 PCI(e) 设备在 x86 架构上通常使用的。
有关端口映射 DMA 中断驱动 IO（读取样本时）和端口映射编程轮询 IO（向 DSP 发出命令时）的真实示例，您可以查看我关于对声卡进行编程以播放波形文件的回答。
小智 1
有两种不同的方法来寻址 I/O 设备。1.隔离I/O——会有专门的I/O操作指令。- 与内存相比，I/O 设备在单独的域中处理。- 总共允许1mb的地址空间用于内存申请。- 为了最大化 I/O 操作（隔离），始终提供单独的指令来执行这些操作。-.缺点之一是数据传输仅发生在I/O端口和AL、AX寄存器之间。
2.内存映射I/O——在此汇编语言程序中可以对I/O设备进行寻址。- I/O 设备仅被视为内存的一部分。-完整的1MB内存不能被使用，因为它们是内存的一部分。- 在内存映射 I/O 操作的情况下，不需要外部单独的指令。-内存映射指令存在数据传输限制。- 内存映射 I/O 的优点是它使指令集保持较小。