linux学习：LPI硬件和体系结构（三）

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　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
; w; P5 c# F* m0 R　　0000-001f : dma1
　　0020-003f : pic1
　　0040-005f : timer
* W$ c! \. W, M' ]% _　　0060-006f : keyboard
　　0070-007f : rtc
　　0080-008f : dma page reg
　　00a0-00bf : pic2
* }8 y5 m% z$ p9 z) n　　00c0-00df : dma2
　　00f0-00ff : fpu
　　0170-0177 : ide1
- t: C& L( T7 B& Z" }+ O　　01f0-01f7 : ide0
9 c. i2 u( U" k  n2 c- G( E　　02f8-02ff : serial(auto)
5 \" Z% e2 ]2 G　　0376-0376 : ide1
　　0378-037a : parport0
　　03c0-03df : vga+

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03f6-03f6 : ide0 　　03f8-03ff : serial(auto)
6 ~& B2 F/ j- c# D! f2 E　　0cf8-0cff : PCI conf1
　　1800-181f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #1)
　　1800-181f : usb-uhci
　　1820-183f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #2)
7 H3 ~( b* I8 F$ y5 C" {$ O1 J　　1820-183f : usb-uhci
  [1 |. N6 S( }$ i4 X　　1840-185f : Intel Corp. 82801DB USB (Hub #3)
　　1840-185f : usb-uhci
4 Z! ~, _& ]5 b1 z3 ^. @* E% f* R　　1860-186f : Intel Corp. 82801DB Ultra ATA Storage Controller
　　1860-1867 : ide0
+ v1 q' R/ y) S9 t4 ^8 s　　1868-186f : ide1
　　1880-189f : Intel Corp. 82801DB/DBM SMBus Controller
　　18c0-18ff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
　　18c0-18ff : Intel ICH4
( K; t( _/ U' n+ W+ h0 v' `- Y/ Z　　1c00-1cff : Intel Corp. 82801DB AC'97 Audio Controller
　　1c00-1cff : Intel ICH4
　　2000-203f : Intel Corp. 82801BD PRO/100 VE (LOM) Ethernet Controller
- Q# `- r* j8 b6 n" l　　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。
& o$ ]) Y8 D6 Z+ b- X, Z4 W　　清单 3. 标准 I/O 端口设置
3 W& E( W3 l- M: \8 }　　1FO-1F8 - Hard Drive Controller, 16-bit ISA
　　200-20F - Game Control

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　210 - Game I/O 　　220 - Soundcard
　　278-27F - LPT2
) T- K. V5 y- b8 e! B　　2F8-2FF - COM2
　　320-32F - Hard Drive Controller, 8-bit ISA
" o# M, p2 `8 n  @- I　　378-37F - LPT1
　　3B0-3BF - Monochrome Graphics Adapter (MGA)
　　3D0-3DF - Colour Graphics Adapter (CGA)
* r! b" j" P6 z　　3F0-3F7 - Floppy Controller
8 w& K& H* S: g: T% \　　3F8-3FF - COM1
　　中断
6 k+ ?; q, w! ^" F　　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。
4 U/ Q& d% j1 [1 P　　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。
6 J4 S$ {- {& e) l　　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。