博主按：下文原作者在linux2.4.0基礎(chǔ)上分析的，我現(xiàn)在的內(nèi)核是2.6.32。在有區(qū)別的地方我會用紅色文字標(biāo)出，作為對原文的一些補(bǔ)充吧。

本文主要從內(nèi)核實現(xiàn)的角度分析linux 2.4.0內(nèi)核IO子系統(tǒng)中對IO端口資源的管理的實現(xiàn)原理。本文是為那些想要深入分析Linux的IO子系統(tǒng)的讀者和設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)人員而寫的。

　　Copyright ?0? 2002 by 詹榮開
　　E-mail:zhanrk@sohu.com
　　linux-2.4.0
　　Version 1.0.0，2002-10-1

　　關(guān)鍵詞：設(shè)備管理、驅(qū)動程序、I/O端口、資源

　　申明：這份文檔是按照自由軟件開放源代碼的精神發(fā)布的，任何人可以免費獲得、使用和重新發(fā)布，但是你沒有限制別人重新發(fā)布你發(fā)布內(nèi)容的權(quán)利。發(fā)布本文的目的是希望它能對讀者有用，但沒有任何擔(dān)保，甚至沒有適合特定目的的隱含的擔(dān)保。更詳細(xì)的情況請參閱GNU通用公共許可證(GPL)，以及GNU自由文檔協(xié)議(GFDL)。

　　幾乎每一種外設(shè)都是通過讀寫設(shè)備上的寄存器來進(jìn)行的。外設(shè)寄存器也稱為“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器三大類，而且一 個外設(shè)的寄存器通常被連續(xù)地編址。CPU對外設(shè)IO端口物理地址的編址方式有兩種：一種是I/O映射方式（I/O－mapped），另一種是內(nèi)存映射方式 （Memory－mapped）。而具體采用哪一種則取決于CPU的體系結(jié)構(gòu)。

　　有些體系結(jié)構(gòu)的CPU（如，PowerPC、m68k等）通常只實現(xiàn)一個物理地址空間（RAM）。在這種情況下，外設(shè)I/O端口的物理地址就被映射到 CPU的單一物理地址空間中，而成為內(nèi)存的一部分。此時，CPU可以象訪問一個內(nèi)存單元那樣訪問外設(shè)I/O端口，而不需要設(shè)立專門的外設(shè)I/O指令。這就 是所謂的“內(nèi)存映射方式”（Memory－mapped）。

　　而另外一些體系結(jié)構(gòu)的CPU（典型地如X86）則為外設(shè)專門實現(xiàn)了一個單獨地地址空間，稱為“I/O地址空間”或者“I/O端口空間”。這是一個與 CPU地RAM物理地址空間不同的地址空間，所有外設(shè)的I/O端口均在這一空間中進(jìn)行編址。CPU通過設(shè)立專門的I/O指令（如X86的IN和OUT指 令）來訪問這一空間中的地址單元（也即I/O端口）。這就是所謂的“I/O映射方式”（I/O－mapped）。與RAM物理地址空間相比，I/O地址空 間通常都比較小，如x86 CPU的I/O空間就只有64KB（0－0xffff）。這是“I/O映射方式”的一個主要缺點。

　　linux將基于I/O映射方式的或內(nèi)存映射方式的I/O端口通稱為“I/O區(qū)域”（I/O region）。在討論對I/O區(qū)域的管理之前，我們首先來分析一下Linux是如何實現(xiàn)“I/O資源”這一抽象概念的。

3．1 linux對I/O資源的描述

　　linux設(shè)計了一個通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)resource來描述各種I/O資源（如：I/O端口、外設(shè)內(nèi)存、DMA和IRQ等）。該結(jié)構(gòu)定義在include/linux/ioport.h頭文件中：

struct resource {
??? const char *name;
??? unsigned long start, end;
??? unsigned long flags;
??? struct resource *parent, *sibling, *child;
　　};
2.6.32中start和end的類型是resource_size_t，在64位系統(tǒng)下是u64，32位系統(tǒng)下是u32

　　各成員的含義如下：

　　1. name指針：指向此資源的名稱。
　　2. start和end：表示資源的起始物理地址和終止物理地址。它們確定了資源的范圍，也即是一個閉區(qū)間[start,end]。
　　3. flags：描述此資源屬性的標(biāo)志（見下面）。
　　4. 指針parent、sibling和child：分別為指向父親、兄弟和子資源的指針。

　　屬性flags是一個unsigned long類型的32位標(biāo)志值，用以描述資源的屬性。比如：資源的類型、是否只讀、是否可緩存，以及是否已被占用等。下面是一部分常用屬性標(biāo)志位的定義（ioport.h）：

/*
* IO resources have these defined flags.
*/
#define IORESOURCE_BITS 0x000000ff /* Bus-specific bits */

#define IORESOURCE_IO 0x00000100 /* Resource type */
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800

#define IORESOURCE_PREFETCH 0x00001000 /* No side effects */
#define IORESOURCE_READONLY 0x00002000
#define IORESOURCE_CACHEABLE 0x00004000
#define IORESOURCE_RANGELENGTH 0x00008000
#define IORESOURCE_SHADOWABLE 0x00010000
#define IORESOURCE_BUS_HAS_VGA 0x00080000

#define IORESOURCE_UNSET 0x20000000
#define IORESOURCE_AUTO 0x40000000
#define IORESOURCE_BUSY 0x80000000
/* Driver has marked this resource busy */

　　指針parent、sibling和child的設(shè)置是為了以一種樹的形式來管理各種I/O資源。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/java-time/archive/2011/01/20/tt43.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux对I/O端口资源的管理〔1〕的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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