I O埠和I O記憶體

每種外設都通過讀寫暫存器進行控制，大部分外設都有幾個暫存器，不管在記憶體位址空間還是在i/o位址空間，這些暫存器的訪問位址是連續的。

在硬體層，記憶體區域和io區域沒有概念上的區別：他們都通過向位址匯流排和控制匯流排傳送電平訊號進行訪問，再通過資料匯流排讀寫資料。

儘管硬體暫存器和記憶體非常相似，但程式設計師在訪問io暫存器的時候必須注意避免由於cpu或編譯器不恰當地優化而改變預期的io動作。

io暫存器和ram的主要是區別是io操作具有***，而記憶體操作沒有:記憶體寫操作的唯一結果是在指定位置儲存乙個值；記憶體讀操作則僅僅返回指定位置最後一次寫入的數值，

編譯器能夠將資料快取在io暫存器中而不寫入記憶體，即使儲存資料，讀寫操作也都能在快取記憶體中進行而不訪問物理ram。無論在編譯器一級還是硬體一級，指令的重新排序都有可能發生：乙個指令序列如果以不同於程式文字的序列執行往往能執行的更快。

處理器無法預料某些其他程序是否會依賴於記憶體訪問的順序。編譯器或cpu可能會自作聰明地重新排序所要求的操作，結果會發生奇怪的錯誤，並且很難除錯。因此，驅動程式必須確保不使用快取記憶體，並且在訪問暫存器時不發生讀或寫指令的重新排序。

由硬體自身快取引起的問題很好解決：只要把底層硬體設定成在訪問io區域時（不管是記憶體還是埠）時禁止硬體快取即可。

由編譯器或硬體重新排序引起的問題的解決辦法是：對硬體必須以特定順序執行的操作之間設定記憶體屏障。linux提供以下函式。

#include

void barrier(void *)

在尚未取得對這些埠的獨佔訪問之前，我們不應該對這些埠進行操作，核心為我們提供了乙個註冊用的介面，它允許驅動程式宣告自己需要操作的埠。該介面的核心函式是request_region:

#include struct resource *request_region(unsigned long first , unsigned long n, const char *name)

這個函式告訴核心，我們要使用起始於first的n個埠，引數name是裝置的名字，如果分配不成功，則返回null值。

如果我們不再使用某組io埠，則應該使用下面的函式將這麼埠返回給系統。

void release_region(unsigned long  start ,unsigned long n)

當驅動程式請求了需要使用的io埠範圍後，必須讀取或寫入這麼埠。為此，大多數硬體會把8位、16位和32位的埠區分開。linux核心標頭檔案中（）定義了如下一些訪問io埠的內聯函式。

unsigned inb(unsigned port)

void outb(unsigned char byte, unsigned port)

位元組（8位）讀寫埠。16位為short，32位為longword。

以上的io操作都是一次傳輸乙個資料，作為補充，有些處理器實現了一次傳輸乙個資料序列的特殊指令，序列中的資料單位可以是位元組、字或雙字。這些指令稱為串操作指令。

在使用之前，必須首先分配io記憶體區域，用於分配記憶體區域的介面如下所示：

#include struct resource *request_mem_region(unsigned long start , unsigned long len.char *name)

該函式從start開始分配len位元組長的記憶體區域，如果失敗，返回null。

當不再使用已分配的記憶體區域時，使用下面的介面釋放：

void release_mem_region(unsigned long start ,unsigned long len)

分配記憶體並不是訪問這些記憶體之前的唯一步驟，我們還必須確保該io記憶體核心是可訪問的。獲取io記憶體並不僅僅意味著可引用相應的指標，在許多系統上，io記憶體根本不能通過這樣的方式；在很多系統中，io記憶體不能通過這樣的方式直接訪問。因此，我們首先必須得建立對映，對映的建立由ioremap（）函式完成。

#include void *ioremap(unsigned long phys_addr,unsigned long size)

在某些平台上，我們可以將ioremap（）返回的值直接當作指標引用。但是這種不具有可移植性。訪問io記憶體的正確方法是通過一組專用於此目的的函式。

以8位為例，16、32位都是一樣的

unsigned ioread8（void *addr）;
其中addr是ioremap（）的返回值；返回值則是從給定io記憶體讀取到的值
void iowrite8(u8 value, void *addr);
void iowrite8_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);
從給定的buf向給定的addr讀取或寫入count個值

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