内存映射IO (MMIO) 简介

Dear 丶 2022-05-23 08:18 182阅读 0赞

MMIO(Memory mapping   [I/O][I_O] )即 [内存映射I/O][I_O 1] ，它是PCI规范的一部分， [I/O设备][I_O 2] 被放置在内存空间而不是I/O空间。从处理器的角度看，内存映射I/O后系统设备访问起来和内存一样。这样访问AGP/PCI-E显卡上的 [帧缓存][Link 1] ，BIOS，PCI设备就可以使用读写内存一样的 [汇编指令][Link 2] 完成，简化了程序设计的难度和接口的复杂性。

# **基本概念** #

MMIO(Memory mapping I/O)即内存映射I/O，它是PCI规范的一部分，I/O设备被放置在内存空间而不是I/O空间。从处理器的角度看，内存映射I/O后系统设备访问起来和内存一样。这样访问AGP/PCI-E显卡上的帧缓存，BIOS，PCI设备就可以使用读写内存一样的汇编指令完成，简化了程序设计的难度和接口的复杂性。I/O作为CPU和外设交流的一个渠道，主要分为两种，一种是Port I/O，一种是MMIO(Memory mapping I/O)。（来自百度百科）

简而言之，MMIO就是通过将外围设备映射到内存空间，便于CPU的访问。 I/O作为CPU和外设交流的一个渠道，主要分为两种，一种是Port I/O，一种是MMIO(Memory mapping I/O)。 前者就是我们常说的 [I/O端口][I_O 3] ，它实际上的应该被称为 [I/O地址][I_O 4] 空间。

小概念：

32位操作系统，32bit的处理器，拥有32bit寻址能力，即可访问2^32=4G的物理地址，那么就具有4G内存的识别能力。

物理地址：并不是指物理内存的地址，而是指处理器和系统内存之间所用到的地址，可以理解为CPU最为方便访问的地址（有别于我们之前所知道的物理地址的定义：段地址\*16+偏移地址），而这一个内存并不独属于物理内存，而被分成了很多部分，物理内存当然也能够占用其中的一部分。

# **PortIO和MMIO 的主要区别** #

1）前者不占用CPU的物理[地址空间][Link 3]，后者占有（这是对[x86架构][x86]说的，一些架构，如[IA64][]，port [I/O][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][I_O 5]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64K   [I/O地址][I_O 4] 空间，但CPU的 [地址线][Link 4] 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。

[I_O]: https://baike.baidu.com/item/I%2FO/84718
[I_O 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%86%85%E5%AD%98%E6%98%A0%E5%B0%84I%2FO
[I_O 2]: https://baike.baidu.com/item/I%2FO%E8%AE%BE%E5%A4%87/9688581
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%B8%A7%E7%BC%93%E5%AD%98
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E6%B1%87%E7%BC%96%E6%8C%87%E4%BB%A4
[I_O 3]: https://baike.baidu.com/item/I%2FO%E7%AB%AF%E5%8F%A3/4414518
[I_O 4]: https://baike.baidu.com/item/I%2FO%E5%9C%B0%E5%9D%80/1189690
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E5%9D%80%E7%A9%BA%E9%97%B4/1423980
[x86]: https://baike.baidu.com/item/x86%E6%9E%B6%E6%9E%84/7470217
[IA64]: https://baike.baidu.com/item/IA64/9162880
[I_O 5]: https://baike.baidu.com/item/I%2FO%E6%8C%87%E4%BB%A4/9468236
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E5%9D%80%E7%BA%BF/174321