什么是IO

CPU发出来的指令请求有memory和IO，对于memory请求，很容易理解，对应的有实际的线路，那么IO的话我就搞不明白到底是什么了。

为什么发出一个IO请求，就能知道某个device需要回应？为什么是这个device响应，不是那个device呢？

一个device如果有两个IO port，为什么是这个port而不是那个port？

port address到底是如何发挥作用的？

简单来说，IO就是另外一种资源，和memory类似的另外一种资源。它的实现方式有两种，一种是使用实际的IO地址，需要通过特别的IO指令才能访问到；另外一种则是memory map实现的IO，通过普通的memory操作就可以访问，例如X86中的MOV指令。如果使用的是IO地址，那么CPU需要有办法去区分当前是IO操作还是memory操作。一条IO指令和一条memory指令在CPU上反应出来的动作是不一样的，有一些CPU上就有专门的引脚来标注是否为IO，例如该引脚为高时表示IO，为低时表示memory；而没有专门引脚的CPU则需要有自己的处理方式。Sandy Bridge的CPU上并没有专门用于表明“是否IO”的引脚，无论是memory request还是IO request都是一样的交给CBo，CBo在进行SAD（source address decode）之后就能知道是否为IO request了，从而能够通过ring转交给适当的component（HA或者IIO等）。

谁来看这个引脚？应该是该CPU能访问到的所有device在接受到访问请求，进行decode时都需要检查这根引脚的状态。

在嵌入式平台中，大部分都是使用memory map方式来实现IO，因为这样CPU的结构更简单，指令集也更精简。另外，memory map IO还可以使用AND, OR, XOR这样的指令来直接操作IO，而不需要像dedicated IO中，需要遵循read，modify，write这样的顺序。

一个device到底拥有那些IO port呢？在现有的X86架构下，整个系统是通过PCIE总线连接在一起的。有一些是在chipset和CPU内部，有一些则是在外部。在PCIE的规范里面，定义了如何确定一个device所需要的资源：通过PCI Head里的BAR(base address register)可以知道。至于如何保证分配IO资源不产生冲突，则是BIOS的责任，它不能把一个IO地址分配给好几个device，只要能做到这点，IO访问时就不会出错。

归根到底，IO也就和memory一样，CPU发出一个地址，所有的device比较该地址是否属于自己，在比较的过程中，还需要比较类型（IO，memory），如果是，则响应。IO操作实际上是对寄存器进行操作，IO地址只是寄存器的地址而已。

参考资料

http://en.wikipedia.org/wiki/Input/output

http://en.wikipedia.org/wiki/Port-mapped_I/O

IA32 manual VOL1 chapter 14