0000-001f : dma1

0020-003f : pic1

0040-005f : timer

0060-006f : keyboard

0070-007f : rtc

0080-008f : dma page reg

00a0-00bf : pic2

00c0-00df : dma2

00f0-00ff : fpu

0170-0177 : ide1

……

不過Intel x86平臺普通使用了名為內存映射(MMIO)的技術，該技術是PCI規范的一部分，IO設備端口被映射到內存空間，映射后，CPU訪問IO端口就如同訪問內存一樣。看Intel TA 719文檔給出的x86/x64系統典型內存地址分配表：

系統資源 占用

------------------------------------------------------------------------

BIOS 1M

本地APIC 4K

芯片組保留 2M

IO APIC 4K

PCI設備 256M

PCI Express設備 256M

PCI設備(可選) 256M

顯示幀緩存 16M

TSEG 1M

對于某一既定的系統，它要么是獨立編址、要么是統一編址，具體采用哪一種則取決于CPU的體系結構。 如，PowerPC、m68k等采用統一編址，而X86等則采用獨立編址，存在IO空間的概念。目前，大多數嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等并不提供I/O空間，僅有內存空間，可直接用地址、指針訪問。但對于Linux內核而言，它可能用于不同的CPU，所以它必須都要考慮這兩種方式，于是它采用一種新的方法，將基于I/O映射方式的或內存映射方式的I/O端口通稱為“I/O區域”(I/O region)，不論你采用哪種方式，都要先申請IO區域：request_resource()，結束時釋放它：release_resource()。

二、linux I/O端口與I/O內存

IO端口：當一個寄存器或者內存位于IO空間時;

IO內存：當一個內存或者寄存器位于內存空間時;

在一些CPU制造商在其芯片上實現了一個單地址空間(統一編址)的同時，其它的CPU制造商認為外設不同于內存，應該有一個獨立的地址空間給外設(單獨編址)，其生產處理器(特別是x86家族)的I/O端口有自己的讀寫信號線和特殊的CPU指令來存取端口。因為外設要與外設總線相匹配，并且大部分流行的I/O總線都是以個人計算機(主要是x86家族)作為模型，所以即便那些沒有單獨地址空間給I/O端口的處理器，也必須在訪問外設時模擬成讀寫端口。這通常通過外部芯片組(PC中的南北橋)或者在CPU核中附加額外電路來實現(基于嵌入式應用的處理器)。

由于同樣的理由，Linux在所有計算機平臺上都實現了I/O端口，甚至在那些單地址空間的CPU平臺上(模擬I/O端口)。但并不是所有的設備都會將其寄存器映射到I/O端口。雖然ISA設備普遍使用I/O端口，但大部分PCI設備將寄存器映射到某個內存地址區。這種I/O內存方法通常是首選的，因為它無需使用特殊的處理器指令，CPU存取內存也更有效率，并且編譯器在存取內存時在寄存器分配和尋址模式的選擇上有更多自由。

1.IO寄存器和常規內存

I/O寄存器和RAM的主要不同是I/O操作有邊際效應(side effect)，而內存操作沒有:訪問內存只是在內存某一位置存儲數值。因為內存存取速度嚴重影響CPU的性能，編譯器可能會對源碼進行優化，主要是：使用高速緩存和重排讀/寫指令的順序。對于傳統內存(至少在單處理器系統)這些優化是透明有益的，但是對于I/O 寄存器，這可能是致命錯誤，因為它們干擾了那些邊際效應(驅動程序存取I/O 寄存器就是為了獲取邊際效應)。因此，驅動程序必須確保在存取寄存器時，不能使用高速緩存并且不能重新編排讀寫指令的順序。

side effect 是指：訪問I/O寄存器時，不僅僅會像訪問普通內存一樣影響存儲單元的值，更重要的是它可能改變CPU的I/O端口電平、輸出時序或CPU對I/O端口電平的反應等等，從而實現CPU的控制功能。CPU在電路中的意義就是實現其side effect 。舉個例子，有些設備的中斷狀態寄存器只要一讀取，便自動清零。

硬件緩沖的問題是最易解決的：只要將底層硬件配置(或者自動地或者通過Linux 初始化代碼)為當存取I/O區時，禁止任何硬件緩沖(不管是I/O 內存還是I/O 端口)。

編譯器優化和硬件重編排讀寫指令順序的解決方法是：在硬件或處理器必須以一個特定順序執行的操作之間安放一個內存屏障(memory barrier)。

2.操作IO端口(申請，訪問，釋放)：

I/O 端口是驅動用來和很多設備通訊的方法。

(1)申請I/O 端口：

在驅動還沒獨占設備之前，不應對端口進行操作。內核提供了一個注冊接口，以允許驅動聲明其需要的端口：

/* request_region告訴內核：要使用first開始的n個端口。參數name為設備名。如果分配成功返回值是非NULL;否則無法使用需要的端口(/proc/ioports包含了系統當前所有端口的分配信息，若request_region分配失敗時，可以查看該文件，看誰先用了你要的端口) */struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name);

(2)訪問IO端口：

在驅動成功請求到I/O 端口后，就可以讀寫這些端口了。大部分硬件會將8位、16位和32位端口區分開，無法像訪問內存那樣混淆使用。驅動程序必須調用不同的函數來訪問不同大小的端口。

Linux 內核頭文件(體系依賴的頭文件) 定義了下列內聯函數來存取I/O端口:

/* inb/outb:讀/寫字節端口(8位寬)。有些體系將port參數定義為unsigned long;而有些平臺則將它定義為unsigned short。inb的返回類型也是依賴體系的 */unsigned inb(unsigned port);void outb(unsigned char byte, unsigned port);/* inw/outw:讀/寫字端口(16位寬) */unsigned inw(unsigned port);void outw(unsigned short word, unsigned port);/* inl/outl:讀/寫32位端口。longword也是依賴體系的，有的體系為unsigned long;而有的為unsigned int */unsigned inl(unsigned port);void outl(unsigned longword, unsigned port);

(3)釋放IO端口：

/* 用完I/O端口后(可能在模塊卸載時)，應當調用release_region將I/O端口返還給系統。參數start和n應與之前傳遞給request_region一致 */void release_region(unsigned long start, unsigned long n);