1.微型计算机技术之IO地址空间、内存地址空间

对于主板上CPU，其管理（读、写）的资源包括（不是主要包括）：

1）内部寄存器；

2）存储器（RAM、ROM）；

3）IO设备；

主板上CPU可以理解为功能强大的单片机，对内部寄存器管理（读、写）很容易理解；CPU通过地址线、数据线、控制线连接RAM（内存），通过发送特定地址可以实现直接对内存的读写操作，那CPU可以对多少个存储单元进行操作呢？地址线从全0到全1，就是CPU可以操作的存储单元的个数，该片地址区域即称作内存地址空间，如IntelCPU地址线有32条，则最大可寻址内存地址空间为0~0xFFFFFFFF，包含2的32次方个存储单元，即4GB（存储单元以字节为单位）；CPU怎么对IO设备如键盘、鼠标、串口进行访问呢？由于IO设备并没有直接连接到CPU（就是个功能强大的单片机）的引脚上，所以不能直接对IO设备进行操作，那CPU怎么对他们进行操作能，这就出现了IO端口的概念：

IO端口是CPU与IO设备间交互数据的接口（只是一个称呼，没有实体），一个IO设备可能有一个或多个端口（EC芯片具有60/64、62/66 4个端口），一个端口与IO设备中的一个或两个寄存器相对应（如EC的状态、控制寄存器就对应端口64），CPU为每个端口分配一个地址，称作该端口的端口号，所有的端口号的集合称作IO地址空间，IO地址空间也就对应了所有的IO设备。

IO端口的两种访问方式：

统一编址：外设接口中的IO寄存器（即IO端口）与主存单元一样看待，每个端口占用一个存储单元的地址，将主存的一部分划出来用作IO地址空间，如，在 PDP-11中，把最高的4K主存作为IO设备寄存器地址。端口占用了存储器的地址空间，使存储量容量减小。 外设寄存器位于“内存空间”（很多外设有自己的内存、缓冲区，外设的寄存器和内存统称“I/O空间”）。（如M68K，Power
PC，ARM，Unicore等采用统一编址）

独立编址（单独编址）：IO地址与存储地址分开独立编址（I/O地址统一形成I/O地址空间），I/0端口地址不占用内存地址空间的地址范围，这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的IO地址，CPU也必须具有专用与输入输出操作的IO指令（IN、OUT等）和控制逻辑。独立编址下，地址总线上过来一个地址，设备不知道是给IO端口的、还是给存储器的，于是处理器通过MEMR/MEMW和IOR/IOW两组控制信号来实现对I/O端口和存储器的不同寻址。如，intel
80x86就采用单独编址，CPU内存和I/O是一起编址的，就是说内存一部分的地址和I/O地址是重叠的。外设寄存器位于“I/O（地址）空间”。 对于x86架构来说，通过IN/OUT指令访问。PC架构一共有65536个8bit的I/O端口，组成64K个I/O地址空间，编号从 0~0xFFFF，有16位，80x86用低16位地址线A0-A15来寻址。连续两个8bit的端口可以组成一个16bit的端口，连续4个组成一个32bit的端口。I/O地址空间和CPU的物理地址空间是两个不同的概念，例如I/O地址空间为64K，一个32bit的CPU物理地址空间是4G。（X86
CPU采用独立编址）

IO内存（IO设备中特定RAM区域）的访问方式：

一般IO设备上会专门划出一片RAM区域与CPU进行数据交互，此部分存储域访问方式为：

统一编址下：对于统一编址，IO地址空间是物理主存的一部分，对于编程而言，我们只能操作虚拟内存，所以，访问的第一步就是要把设备所处的物理地址映射到虚拟地址，Linux2.6下用ioremap(): void *ioremap(unsigned long offset, unsigned long size); ioremap()用来将IO资源的物理地址（IO的RAM）映射到内核虚地址空间（3GB
- 4GB）中，参数addr是指向内核虚地址的指针。然后，我们可以直接通过指针来访问这些地址，但是也可以用Linux内核的一组函数来读写： ioread8(), iowrite16(), ioread8_rep(), iowrite8_rep()......

独立编制下：IO设备上RAM编址从0x00开始（也可以理解为偏移0），下一个存储单元地址加1（也可以理解为偏移1），直到最大地址，如EC中0x00~0xFF地址作为与CPU交互数据的RAM区域，SuperIO w83627中配置寄存器CR07寄存器地址即是0x07，从0开始偏移了7个存储单元。可以理解为此片RAM区域也在独立编址，具体例子稍后补充。

注：http://www.cnblogs.com/hydah/archive/2012/04/10/2232117.html 此链接下的文件对此介绍的同样较好。