I/O体系结构和设备驱动程序（一）

1、I/O体系结构

为确保计算机能够正常工作，必须提供数据通路，让信息在连接到计算机的CPU、RAM、和I/O设备之间流动，这些数据通路总称为总线，担当计算机内部主通信通道的作用。

 

所有计算机都拥有一条系统总线，它连接大部分内部硬件设备，一种典型的系统总线是PCI（Peripheral Component Interconnect）总线。目前使用其他类型的总线也很多，例如：ISA、EISA、MCA、SCSI和USB。典型的情况是，一台计算机包括几种不同类型的总线，它们通过被称作"桥"的硬件设备连接在一起。两条高速总线用于在内存芯片上来回传送数据：前端总线将CPU连接到RAM控制器上，而后端总线将CPU连接到外部硬件的高速缓存上。主机上的桥将系统总线和前端总线连接在一起。

 

任何I/O设备有且仅能连接一条总线。总线的类型影响I/O设备的内部设计，也影响着内核如何处理设备。

 

CPU和I/O设备之间的数据通路通常称为I/O总线。80x86微处理器使用16位的地址总线对I/O设备进行寻址，而使用8位、16位或32位数据总线传递数据，每个I/O设备依次连接到I/O总线上，这种连接使用了包含3个元素的硬件组织层次：I/O端口、接口和设备控制器。

1.1、I/O端口

每个连接到I/O总线上的设备都有自己的I/O地址集，通常称为I/O端口，在IBM PC体系结构中，I/O地址空间一共提供了65536个8位的I/O端口，正好对应16位的端口地址。可以把两个连续的8位端口看成一个16位端口，但是这必须从偶数地址开始。同理，也可以把两个连续的16位端口看成一个32位端口，但是这必须是从4的整数倍地址开始。有4条专用的汇编语言指令可以允许CPU对I/O