Linux外部設(shè)備的硬件接口

計(jì)算機(jī)的外部設(shè)各通常由電氣部分和機(jī)械部分兩部分組成。電氣部分是用來控制機(jī)械部分的，因此電氣部分也叫做外部設(shè)各的控制器。

控制器通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線掛接到系統(tǒng)上。或者說，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是通過控制器來控制和操作外部設(shè)備的。典型的方式是，把外部設(shè)各中的各個(gè)控制器看做是一組互不沖突的寄存器組，并賦予它們相應(yīng)的地址，從而使處理器可以像訪問存儲器一樣來訪問控制器，并通過控制器來訪問外部設(shè)各。

外部設(shè)各通常包含4組寄存器，即狀態(tài)寄存器、控制寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器。這些寄存器有各自的地址，這個(gè)地址叫做端口。這些寄存器的作用分別為：

·狀態(tài)寄存器用來向處理器提供外部設(shè)備的工作狀態(tài)。例如，設(shè)各的當(dāng)前操作是否執(zhí)行完畢，數(shù)據(jù)是否可被讀出或?qū)懭胍约板e(cuò)誤提示等。

·控制寄存器是被用來管理外部設(shè)備工作模式的。也就是說，在設(shè)備初始化或運(yùn)行時(shí)， 處理器可通過向控制寄存器寫入命令來啟動(dòng)或改變設(shè)各工作模式。

·數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器是用來與處理器傳遞數(shù)據(jù)的。

外部設(shè)各與處理器關(guān)系示意圖如圖所示。

圖 外部設(shè)備與處理器關(guān)系示意圖

為了識別外部設(shè)各的這些寄存器，系統(tǒng)給這些寄存器都賦予了地址，于是外部設(shè)各寄存器占用的地址空間叫做I/O空間。對于I/O空間的處理，目前有兩種方式：一種是與存儲器統(tǒng)一編址，即在整個(gè)內(nèi)存空間中劃出一個(gè)范圍作為I/O空間，這種方式的特點(diǎn)是處理器沒有獨(dú)立的I/O指令，而是把外部設(shè)各的寄存器作為存儲單元來對待的;另一種方式是處理器具有單獨(dú)的I/O指令，所以在這種方式中I/O地址空間是獨(dú)立編址的。不管是統(tǒng)一編址還是獨(dú)立編址，從邏輯上來看，外設(shè)的各寄存器就相當(dāng)于一種存儲裝置，它可向處理器提供數(shù)據(jù)，也可接收處理器的數(shù)據(jù)，即處理器可對它們進(jìn)行讀/寫操作。