博主按：下文原作者在linux2.4.0基礎上分析的，我現在的內核是2.6.32。在有區別的地方我會用紅色文字標出，作為對原文的一些補充吧。

本文主要從內核實現的角度分析linux 2.4.0內核IO子系統中對IO端口資源的管理的實現原理。本文是為那些想要深入分析Linux的IO子系統的讀者和設備驅動程序開發人員而寫的。

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

　　關鍵詞：設備管理、驅動程序、I/O端口、資源

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　　幾乎每一種外設都是通過讀寫設備上的寄存器來進行的。外設寄存器也稱為“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、狀態寄存器和數據寄存器三大類，而且一 個外設的寄存器通常被連續地編址。CPU對外設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），另一種是內存映射方式 （Memory－mapped）。而具體采用哪一種則取決于CPU的體系結構。

　　有些體系結構的CPU（如，PowerPC、m68k等）通常只實現一個物理地址空間（RAM）。在這種情況下，外設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，而成為內存的一部分。此時，CPU可以象訪問一個內存單元那樣訪問外設I/O端口，而不需要設立專門的外設I/O指令。這就 是所謂的“內存映射方式”（Memory－mapped）。

　　而另外一些體系結構的CPU（典型地如X86）則為外設專門實現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，所有外設的I/O端口均在這一空間中進行編址。CPU通過設立專門的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映射方式的或內存映射方式的I/O端口通稱為“I/O區域”（I/O region）。在討論對I/O區域的管理之前，我們首先來分析一下Linux是如何實現“I/O資源”這一抽象概念的。

3．1 linux對I/O資源的描述

　　linux設計了一個通用的數據結構resource來描述各種I/O資源（如：I/O端口、外設內存、DMA和IRQ等）。該結構定義在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位系統下是u64，32位系統下是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，也即是一個閉區間[start,end]。
　　3. flags：描述此資源屬性的標志（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的設置是為了以一種樹的形式來管理各種I/O資源。

轉載于:https://www.cnblogs.com/java-time/archive/2011/01/20/tt43.html

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總結

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〕的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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