CPU对外设IO端口物理地址的编程方式

几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行的。外设寄存器也称为“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类，而且一个外设的寄存器通常被连续地编址。CPU对外设IO端口物理地址的编址方式有两种：一种是I/O映射方式（I/O－mapped），另一种是内存映射方式（Memory－mapped）。而具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。

有些体系结构的CPU（如PowerPC、m68k、arm等）通常只实现一个物理地址空间（RAM）。在这种情况下，外设I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中，而成为内存的一部分。此时，CPU可以象访问一个内存单元那样访问外设I/O端口，而不需要设立专门的外设I/O指令。这就是所谓的“内存映射方式”（Memory－mapped）。

而另外一些体系结构的CPU（典型地如X86）则为外设专门实现了一个单独地地址空间，称为“I/O地址空间”或者“I/O端口空间”。这是一个与CPU地RAM物理地址空间不同的地址空间，所有外设的I/O端口均在这一空间中进行编址。CPU通过设立专门的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）来访问这一空间中的地址单元（也即I/O端口）。这就是所谓的“I/O映射方式”（I/O－mapped）。与RAM物理地址空间相比，I/O地址空间通常都比较小，如x86 CPU的I/O空间就只有64KB（0－0xffff）。这是“I/O映射方式”的一个主要缺点。

以上描述中“外设I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中，而成为内存的一部分”应该如何理解？

这个I/O端口被映射到内存后，是在内存中有一个I/O端口的“镜像”吗（就是说I/O本身的寄存器地址和映射到内存后的端口地址是分开的，只是关系上存在一个对应而已）？还是说I/O端口本身和物理内存一起被编码为连续的“CPU识别的地址”（即CPU将物理内存编码后接着将I/O地址也跟着编码，内存地址和I/O地址并不存在一个对应关系，只是逻辑上被编码为一个连续统一的“物理地址”）。 以上两种理解哪种才是正确的？

另外我想问一下这个“CPU的单一物理地址空间”包括哪些对象，仅仅是物理Memory（RAM\ROM\FLASH)对象吗？是不是一个逻辑上的概念？

回答：外设I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中，而成为内存的一部分 。就是说端口可以用访问内存的方式操纵，比如mov指令，可以把数据直接传送到那个端口 ，I/O端口本身和物理内存一起被编码为连续的“CPU识别的地址”（即CPU将物理内存编码后接着将I/O地址也跟着编码，内存地址和I/O地址并不存在一个对应关系，只是逻辑上被编码为一个连续统一的“物理地址”。）