【Linux102】39-include/asm/io.h-优快云博客

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Linux102系列会详细讲解Linux0.11版本中的102个文件，本文讲解linux0.11的第39个文件【Linux102】39-include/asm/io.h的文件源码。

1. include/asm/io.h的主要作用

io.h定义了一系列宏，这些宏是 x86 架构下直接操作硬件 I/O 端口的底层工具：


inb/outb 用于基本的端口读写，带_p后缀的版本（inb_p/outb_p）增加了延迟，适配慢速设备
通过内联汇编直接控制 CPU 寄存器（AL、DX 等），实现了最高效的硬件交互
通常用于操作系统内核、设备驱动等需要直接操作硬件的场景

2.源码用到的文件

3.源码版

#define outb(value, port) \
    __asm__("outb %%al,%%dx" ::"a"(value), "d"(port))

#define inb(port) ({                                          \
    unsigned char _v;                                         \
    __asm__ volatile("inb %%dx,%%al" : "=a"(_v) : "d"(port)); \
    _v;                                                       \
})

#define outb_p(value, port)    \
    __asm__("outb %%al,%%dx\n" \
            "\tjmp 1f\n"       \
            "1:\tjmp 1f\n"     \
            "1:" ::"a"(value), \
            "d"(port))

#define inb_p(port) ({                             \
    unsigned char _v;                              \
    __asm__ volatile("inb %%dx,%%al\n"             \
                     "\tjmp 1f\n"                  \
                     "1:\tjmp 1f\n"                \
                     "1:" : "=a"(_v) : "d"(port)); \
    _v;                                            \
})

4.源码注释版本

// 向指定端口输出一个字节数据
// value: 要输出的数据(8位)
// port: 目标端口地址(16位)
#define outb(value, port) \
        __asm__ ("outb %%al, %%dx"  /* 汇编指令: 将AL寄存器的值输出到DX寄存器指定的端口 */ \
        :: "a" (value), "d" (port) /* 约束条件: 
                                * "a" (value): 将value放入EAX寄存器(AL是EAX的低8位)
                                * "d" (port): 将port放入EDX寄存器
                                */ \
)

// 从指定端口输入一个字节数据并返回
// port: 要读取的端口地址(16位)
// 返回值: 从端口读取的8位数据
#define inb(port) ({ \
        unsigned char _v; /* 声明临时变量存储读取的值 */ \
        __asm__ volatile ( /* volatile确保汇编不会被编译器优化掉 */ \
        "inb %%dx, %%al"  /* 汇编指令: 从DX寄存器指定的端口读取数据到AL寄存器 */ \
        : "=a" (_v)       /* 输出约束: 将EAX寄存器(AL)的值存入变量_v */ \
        : "d" (port)      /* 输入约束: 将port放入EDX寄存器 */ \
        ); \
        _v; /* 返回读取到的值 */ \
})

// 向指定端口输出一个字节数据，并加入短暂延迟
// 用于需要等待的硬件设备，确保数据已被处理
#define outb_p(value, port) \
__asm__ ( \
        "outb %%al, %%dx\n"    /* 输出数据到端口 */ \
        "\tjmp 1f\n"           /* 跳转到标签1f (1:) */ \
        "1:\tjmp 1f\n"         /* 再次跳转，创建短暂延迟 */ \
        "1:"                   /* 延迟结束的标签 */ \
        :: "a" (value), "d" (port) /* 与outb相同的寄存器约束 */ \
)

// 从指定端口输入一个字节数据，加入短暂延迟并返回
// 用于需要等待的硬件设备，确保数据已准备好
#define inb_p(port) ({ \
        unsigned char _v; /* 临时变量存储读取的值 */ \
        __asm__ volatile ( \
        "inb %%dx, %%al\n"    /* 从端口读取数据 */ \
        "\tjmp 1f\n"          /* 跳转延迟 */ \
        "1:\tjmp 1f\n"        /* 再次跳转增加延迟 */ \
        "1:"                  /* 延迟结束标签 */ \
        : "=a" (_v)           /* 输出约束: 结果存入_v */ \
        : "d" (port)          /* 输入约束: 端口地址存入EDX */ \
        ); \
        _v; /* 返回读取到的值 */ \
})