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30 输入输出设备

接口和设备​

硬件设备通过接口连接到总线上，再通过总线和 CPU 通信。

CPU 如何控制 I/O 设备​

CPU 通过向接口电路板传输信号控制实际的硬件。

  1. 数据寄存器（Data Register）：CPU 向 I/O 设备写入需要传输的数据。
  2. 命令寄存器（Command Register）：CPU 发送一个命令，告诉设备开始工作。这时设备里面的控制电路设置状态寄存器的状态为 not-ready，并操作设备进行工作。
  3. 状态寄存器（Status Register）：告诉 CPU 现在设备已经在工作了，这时 CPU 再发送数据或命令没用。直到前面的动作完成，状态寄存器重新变成 ready 状态，CPU 才能发送下一个数据和命令。

信号和地址​

MMIO​

计算机把 I/O 设备的各个寄存器，及 I/O 设备内部的内存地址，映射到主内存地址空间里。主内存的地址空间里，会给不同的 I/O 设备预留一段内存地址。CPU 和 I/O 设备通信，就往这些地址发送数据。这些地址信息通过地址线发送，对应的数据信息通过数据线发送。

I/O 设备监控地址线，在 CPU 往自己地址发送数据时把对应的数据线里传输的数据，接入到对应的设备里面的寄存器和内存里。CPU 无论是向 I/O 设备发送命令、查询状态还是传输数据，都可以通过这样的方式，叫作内存映射 IO（Memory-Mapped I/O，简称 MMIO）。

PMIO​

通过特定的指令支持端口映射 I/O（Port-Mapped I/O，简称 PMIO），里面访问的设备地址，不再是在内存地址空间里面，而是一个专门的端口（Port）。