内存映射 IO - IO 设备如何知道值已更改？

Question

IO 设备如何知道与其相关的内存中的值在内存映射 IO中已更改？

例如，假设内存地址 0 专用于保存 VGA 设备的背景颜色。当我们改变内存[0]中的值时，VGA设备如何知道？VGA 设备是否不断轮询内存位置？或者CPU在改变值时是否以某种方式通知设备（如果是的话，如何通知？）？

一个示例架构是 MIPS。鉴于MIPS 指令集没有in或out指令，我不明白它如何可能与示例中的 VGA 设备进行通信（在更改时）。另一个例子是ARM架构。

Answer 1

在内存映射 I/O 中，对设备的内存区域执行内存读/写将导致 CPU 与设备执行事务以获取/存储该值——直接通过 CPU 的内存总线，或通过辅助内存总线总线（例如 ARM 系统上的 AHB/APB）。此内存事务直接通知设备某个值正在更改；无需单独通知。

您假设内存映射 I/O 是由普通 RAM 映射的。不是这种情况。事实上，这些设备的行为方式可能与真实内存完全不同！例如，典型的 UART 或 SPI 设备实现可能具有单个数据寄存器，可以写入该数据寄存器以传输数据，或读取该数据寄存器以检索接收到的数据。同样，中断寄存器具有“读取时清除”或“写入 1 清除”语义的情况也并不罕见。

值得一提的是：在实践中，许多帧缓冲区图形实现实际上表现得与普通内存一样。不同之处在于，内存存储在双端口 RAM（或时分复用总线）中，视频 RAMDAC 连续读取该内存，将其内容传输到连接的显示器。