1、編址方式

1）外設都是通過讀寫裝置上的暫存器來進行的，外設暫存器也稱為“I/O埠”，而IO埠有兩種編址方式：獨立編址和統一編址。

統一編址：外設介面中的IO暫存器（即IO埠）與主存單元一樣看待，每個端口占用一個儲存單元的地址，將主存的一部分劃出來用作IO地址空間，如，在PDP-11中，把最高的4K主存作為IO裝置暫存器地址。端口占用了儲存器的地址空間，使儲存量容量減小。

統一編址也稱為“I/O記憶體”方式，外設暫存器位於“記憶體空間”（很多外設有自己的記憶體、緩衝區，外設的暫存器和記憶體統稱“I/O空間”）。

如，Samsung的S3C2440，是32位ARM處理器，它的4GB地址空間被外設、RAM等瓜分：

0x8000 1000 LED 8*8點陣的地址

0x4800 0000 ~ 0x6000 0000 SFR（特殊暫存器）地址空間

0x3800 1002 鍵盤地址

0x3000 0000 ~ 0x3400 0000 SDRAM空間

0x2000 0020 ~ 0x2000 002e IDE

0x1900 0300 CS8900

獨立編址（單獨編址）：IO地址與儲存地址分開獨立編址，I/0埠地址不佔用儲存空間的地址範圍，這樣，在系統中就存在了另一種與儲存地址無關的IO地址，CPU也必須具有專用與輸入輸出操作的IO指令（IN、OUT等）和控制邏輯。獨立編址下，地址總線上過來一個地址，裝置不知道是給IO埠的、還是給儲存器的，於是處理器通過MEMR/MEMW和IOR/IOW兩組控制訊號來實現對I/O埠和儲存器的不同定址。如，intel 80x86就採用單獨編址，CPU記憶體和I/O是一起編址的，就是說記憶體一部分的地址和I/O地址是重疊的。

獨立編址也稱為“I/O埠”方式，外設暫存器位於“I/O（地址）空間”。

對於x86架構來說，通過IN/OUT指令訪問。PC架構一共有65536個8bit的I/O埠，組成64K個I/O地址空間，編號從0~0xFFFF，有16位，80x86用低16位地址線A0-A15來定址。連續兩個8bit的埠可以組成一個16bit的埠，連續4個組成一個32bit的埠。I/O地址空間和CPU的實體地址空間是兩個不同的概念，例如I/O地址空間為64K，一個32bit的CPU實體地址空間是4G。如，在Intel 8086+Redhat9.0 下用“more /proc/ioports”可看到：

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記憶體對映（MMIO）的技術，該技術是PCI規範的一部分，IO裝置埠被對映到記憶體空間，對映後，CPU訪問IO埠就如同訪問記憶體一樣。看Intel TA 719文件給出的x86/x64系統典型記憶體地址分配表：

系統資源 佔用

BIOS 1M

本地APIC 4K

晶片組保留 2M

IO APIC 4K

PCI裝置 256M

PCI Express裝置 256M

PCI裝置（可選） 256M

顯示幀快取 16M

TSEG 1M

對於某一既定的系統，它要麼是獨立編址、要麼是統一編址，具體採用哪一種則取決於CPU的體系結構。 如，PowerPC、m68k等採用統一編址，而X86等則採用獨立編址，存在IO空間的概念。目前，大多數嵌入式微控制器如ARM、PowerPC等並不提供I/O空間，僅有記憶體空間，可直接用地址、指標訪問。但對於Linux核心而言，它可能用於不同的CPU，所以它必須都要考慮這兩種方式，於是它採用一種新的方法，將基於I/O對映方式的或記憶體對映方式的I/O埠通稱為“I/O區域”（I/O region），不論你採用哪種方式，都要先申請IO區域：request_resource()，結束時釋放它：release_resource()。

2）對外設的訪問

1、訪問I/O記憶體的流程是： 
request_mem_region() -> ioremap() -> ioread8()/iowrite8() -> iounmap() -> release_mem_region() 。

前面說過，IO記憶體是統一編址下的概念，對於統一編址，IO地址空間是物理主存的一部分，對於程式設計而言，我們只能操作虛擬記憶體，所以，訪問的第一步就是要把裝置所處的實體地址對映到虛擬地址，Linux2.6下用ioremap():

void *ioremap(unsigned long offset, unsigned long size);

然後，我們可以直接通過指標來訪問這些地址，但是也可以用Linux核心的一組函式來讀寫：

ioread8(), iowrite16(), ioread8_rep(), iowrite8_rep()……

2、訪問I/O埠

訪問IO埠有2種途徑：I/O對映方式（I/O－mapped）、記憶體對映方式（Memory－mapped）。前一種途徑不對映到記憶體空間，直接使用intb()/outb()之類的函式來讀寫IO埠；後一種MMIO是先把IO埠對映到IO記憶體（“記憶體空間”），再使用訪問IO記憶體的函式來訪問IO埠。

void ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);

通過這個函式，可以把port開始的count個連續的IO埠對映為一段“記憶體空間”，然後就可以在其返回的地址是像訪問IO記憶體一樣訪問這些IO埠。

I／0獨立編址的優點是：不佔用記憶體空間；使用I／O指令，程式清晰，很容易看出是I／O操作還是儲存器操作；譯碼電路比較簡單(因為I／0埠的地址空間一般較小，所用地址線也就較少)。其缺點是：只能用專門的I／0指令，訪問埠的方法不如訪問儲存器的方法多。 
究竟採用哪一種取決於系統的總體設計。在一個系統中也可以同時使用兩種方式，前提是首先要支援I／O獨立編址。：Intel的x86微處理器都支援I／O獨立編址，因為它們的指令系統中都有I／O指令，並設定了可以區分I／O訪問和儲存器訪問的控制訊號引腳。而一些微處理器或微控制器，為了減少引腳，從而減少晶片佔用面積，不支援I／O獨立編址，只能採用儲存器統一編址。