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/proc/iomem和/proc/ioports

2019-07-13 09:09发布

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   转自 http://blog.chinaunix.net/xmlrpc.php?r=blog/article&uid=29631743&id=4505778          在proc目录下有iomem和ioports文件，其主要描述了系统的io内存和io端口资源分布。
        先来点基础知识点普及：对于外设的访问，最终都是通过读写设备上的寄存器实现的，寄存器不外乎：控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器，
这些外设寄存器也称为“IO端口”，并且一个外设的寄存器通常是连续编址的。
        不同的CPU体系对外设IO端口物理地址的编址方式也不同，分为I/O映射方式（I/O－mapped）和内存映射方式（Memory－mapped）。
        对X86熟悉点，以它为例：X86为外设专门实现有单独的地址空间，可以称为“I/O地址空间”或“I/O端口空间”，这个是独立与CPU和RAM物理地址空间，它将所有外设的IO端口均在这一空间进行编址。CPU通过设立专门的IN和OUT指令来访问这一空间中的地址单元（即I/O端口），这就是所谓的“I/O映射方式”（I/O－mapped）。和RAM物理地址空间相比，I/O地址空间通常都比较小，如x86 CPU的I/O空间就只有64KB（0－0xffff）。这是“I/O映射方式”的一个主要缺点，你可以通过cat /proc/ioports去查看，IO port空间的地址资源分配情况是以树状结构显示。这个源于x86平台的设计思想，目前基本不用了，获取这些资源的函数接口如request_region和ioremap。
        Linux设计了一个通用的数据结构resource来描述各种I/O资源（如：I/O端口、外设内存、DMA和IRQ等）。该结构定义在include/linux/ioport.h头文件中。Linux是以一种倒置的树形结构来管理每一类I/O资源。每一类I/O资源都对应有一颗倒置的资源树，树中的每一个节点都是个resource结构。基于上述这个思想，Linux将基于I/O映射方式的I/O端口和基于内存映射方式的I/O端口资源统称为“I/O区域”（I/O Region）。
        /proc/iomem这个文件记录的是物理地址的分配情况，也是以树状结构显示，对其使用也是request_mem_region和ioremap，空间大小为16EB，远大于io port的64K。
        ioport和iomem地址空间分别编制，均是从地址0开始，如果硬件支持MMIO，port地址也可以映射到memory空间去。
        这里以pci设备为例，硬件的拓扑结构就决定了硬件在内存映射到CPU的物理地址，由于内存访问都是虚拟地址，所有就需要ioremap，此时物理内存是存在的，所以不用再分配内存，只需要做映射即可
        应用总结：使用I/O内存首先要申请,然后才能映射,使用I/O端口首先要申请,对I/O端口的请求是让内核知道你要访问该端口,内核并让你独占该端口.
        申请I/O端口的函数是request_region, 申请I/O内存的函数是request_mem_region。request_mem_region函数并没有做实际性的映射工作，只是告诉内核要使用一块内存地址，声明占有，也方便内核管理这些资源。重要的还是ioremap函数，ioremap主要是检查传入地址的合法性，建立页表（包括访问权限），完成物理地址到虚拟地址的转换。
        在intel的X86平台，GPIO资源也是类似应用，如果IO配置为SCI或者SMI中断，SCI可以产生GPE，然后经历acpi子系统，不过GPE中断号默认是0x10+GPIO端口号。

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