设备

 

http://docs.linuxtone.org/ebooks/C&CPP/c/ch17s03.html

访问设备还有一点和访问内存不同。内存只是保存数据而不会产生新的数据，如果CPU不去读它，它也不需要主动提供数据给CPU，所以内存总是被动地等待被读或被写。而设备往往会自己产生数据，并且需要主动通知CPU来读这些数据，例如敲键盘产生一个输入字符，用户希望计算机马上响应自己的输入，这就要求键盘设备主动通知CPU来读这个字符并做相应处理，给用户响应。这是由中断（Interrupt）机制实现的，每个设备都有一条中断线，通过中断控制器连接到CPU，当设备需要主动通知CPU时就引发一个中断信号，CPU正在执行的指令将被打断，程序计数器会设置成某个固定的地址（这个地址由体系结构定义），于是CPU从这个地址开始取指令（或者说跳转到这个地址），执行中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine），完成中断处理之后再返回先前被打断的地方执行后续指令。比如某种体系结构规定发生中断时跳转到地址0x0000 0010执行，那么就要事先把一段ISR程序加载到这个地址，ISR程序是由内核代码提供的，中断处理的步骤通常是先判断哪个设备引发了中断，然后调用该设备驱动程序提供的中断处理函数（Interrupt Handler）做进一步处理。

由于各种设备的用途各不相同，设备寄存器中每个位的定义和操作方法也各不相同，所以每种设备都需要专门的设备驱动程序（Device Driver），一个操作系统为了支持广泛的设备就需要有大量的设备驱动程序，事实上，Linux内核源代码中绝大部分是设备驱动程序。设备驱动程序通常是操作系统内核里的一组函数，主要是通过对设备寄存器的读写实现对设备的初始化、读、写等操作，有些设备还要提供一个中断处理函数供ISR调用。