linux学习：LPI硬件和体系结构（三）
IO 端口 当 CPU 需要与某个外围设备通信时，它要通过一个 IO 端口(有时只是简单的 端口)。当 CPU 需要向外围设备发送数据或者控制信息时，它向某个端口写入数据。当设备为 CPU 准备好了数据或者状态，CPU 从某个端口去读取数据或状态。大部分设备都拥有不止一个与之相关联的端口，通常是 2 的若干次幂(指数较小)，比如 8、16 或者 32。数据传输通常是每次一个或两个字节。设备不能共享端口，所以，如果有 ISA 卡，那么必须确保每个设备都有其分配到了自己的端口。以前，这需要通过设备卡上的开关或者跳线来实现。一些晚期的 ISA 卡使用了一个名为 Plug and Play (PnP)的系统，本节稍后将讨论到。 PCI 卡全都有 PnP 配置。在 /proc 文件系统中，/proc/ioports 文件告诉我们关于系统中可用 IO 端口的信息。运行 cat /proc/ioports 命令可以看到类似清单 2 所示的输出。
清单 2. /proc/ioports
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
01f0-01f7 : ide0
02f8-02ff : serial(auto)
0376-0376 : ide1
0378-037a : parport0
03c0-03df : vga+
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03f6-03f6 : ide0 03f8-03ff : serial(auto)0cf8-0cff : PCI conf1
1800-181f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #1)
1800-181f : usb-uhci
1820-183f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #2)
1820-183f : usb-uhci
1840-185f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #3)
1840-185f : usb-uhci
1860-186f : Intel Corp. 82801DB Ultra ATA Storage Controller
1860-1867 : ide0
1868-186f : ide1
1880-189f : Intel Corp. 82801DB/DBM SMBus Controller
18c0-18ff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
18c0-18ff : Intel ICH4
1c00-1cff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
1c00-1cff : Intel ICH4
2000-203f : Intel Corp. 82801BD PRO/100 VE (LOM) Ethernet Controller
2000-203f : e100
端口编号是十六进制的(基数为 16)。肯定会发现有一些看起来很熟悉，比如键盘、计时器、并行端口(打印机)、串行端口(调制解调器)和显示器(vga+)。将这些与清单 3 中给出了在 PC 中某些标准 IO 端口分配进行比较。例如，要注意的是，在 /proc/ioports 中为第一个并行端口(parport0)分配的地址范围是从 0378 到 037A，而标准中允许它(LPT!)使用的是从 378 到 37F。
清单 3. 标准 I/O 端口设置
1FO-1F8 - Hard Drive Controller, 16-bit ISA
200-20F - Game Control
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210 - Game I/O 220 - Soundcard278-27F - LPT2
2F8-2FF - COM2
320-32F - Hard Drive Controller, 8-bit ISA
378-37F - LPT1
3B0-3BF - Monochrome Graphics Adapter (MGA)
3D0-3DF - Colour Graphics Adapter (CGA)
3F0-3F7 - Floppy Controller
3F8-3FF - COM1
中断
那么，CPU 如何知道最后一次输出何时完成?或者何时有数据在等待读取?通常，在一个状态寄存器中可以获得此信息，通过读取与某设备想关联的一个(或多个)IO 端口可以访问它。在这种情况下会出现两个问题。首先，CPU 不得不花费时间来检查状态。其次，如果设备持有来自某处的数据，比如连接的调制解调器，那些数据必须要及时被读取，否则就可能被下一个可用的数据字节所覆盖。
不浪费多余 CPU 周期，并确保数据能被及时读写，这两个问题是由 中断(interrupt) 的概念所解决的。中断也称为 中断请求(Interrupt Requests) 或 IRQs。当设备中发生 CPU 需要知道的某事件时，设备就会发出一个中断，CPU 则临时停止正在做的其他工作，来处理那件事情。
根据上一节的经验，毫无疑问关于中断的信息也保存在 /proc 文件系统中，在 /proc/interrupts 中。运行 cat /proc/interrupts 命令，可以看到类似于清单 4 的输出。
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