- 处理器系列之寻址空间详解

（5）用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。因为每位数据只有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。 

 

 

我们的宇宙诞生于137亿年前的一次大爆炸。在宇宙之外的一个宇宙中，有一个星系与银河系具有非常显著的相似之处，在这个星系的一条旋臂上，存在着一个恒星系统，这个系统中只有一颗恒星，这颗恒星也与我们的太阳非常相似，再将镜头放大，在这颗恒星周围存在着八大行星，其中第三颗行星与我们的地球非常相似，这颗行星上同样也存在着高等直立智慧生物，其中有一个生物和您非常相似，过着同样的生活，更重要的是，此时此刻，他与您一样，也正在阅读这篇文章正文第一段的最后一行。

 

在X86系统里面，其实有多个寻址空间（Memory空间、IO空间、PCI的配置空间）类似于独立的多个并行的宇宙，虽然没有多宇宙的相似性，但是每个空间通过自己的指令，自己独立编制，是不同的空间，互不干涉。这在RISC处理器的编址方式里面，是不涉及的，在RISC处理器中，一般所有的外设，内存，寄存器都在统一的寻址空间。 

 

IO空间

通过in/ins、out/outs指令访问。

 

16位地址范围(0-0FFFFh)。

 

对于x86架构来说，通过IN/OUT指令访问。PC架构一共有65536个8bit的I/O端口，组成64KI/O地址空间，编号从0~0xFFFF。连续两个8bit的端口可以组成一个16bit的端口，连续4个组成一个32bit的端口。I/O地址空间和CPU的物理地址空间是两个不同的概念，例如I/O地址空间为64K，一个32bit的CPU物理地址空间是4G。

 

MMIO占用CPU的物理地址空间，对它的访问可以使用CPU访问内存的指令进行。一个形象的比喻是把文件用mmap()后，可以像访问内存一样访问文件、同样，MMIO是用访问内存一样的方式访问I/O资源，如设备上的内存。MMIO不能被cache，原因以前很多帖子论述过，就不多说了（有特殊情况，如VGA）。

 

Port I/O和MMIO的主要区别在于:

1）前者不占用CPU的物理地址空间，后者占有（这是对x86架构说的，一些架构，如IA64，port I/O占用物理地址空间）。

2）前者是顺序访问。也就是说在一条I/O指令完成前，下一条指令不会执行。例如通过Port I/O对设备发起了操作，造成了设备寄存器状态变化，这个变化在下一条指令执行前生效。uncache的MMIO通过uncahce memory的特性保证顺序性。

3）使用方式不同

 

由于port I/O有独立的64KI/O地址空间，但CPU的地址线只有一套，所以必须区分地址属于物理地址空间还是I/O地址空间。早期的CPU有一个M/I针脚来表示当前地址的类型。