谁能解释端口映射和内存映射之间的区别，以及两者都完成了什么？为什么要映射端口，端口在结构上与内存映射有何不同？许多架构同时使用这两种端口有什么原因吗？另外，从这个意义上说，“端口”是什么，因为端口在不同的上下文中可能意味着不同的事物？
示例：端口转发，作为通信端点的端口，“端口映射”。
假设我将OUT写入端口400h（以虚拟机为例）（例如x86-64等）。
如果不在内存中，我该写什么或写在哪里？如何映射“端口”，从这个意义上说是什么？
Answers:
内存映射的I / O和端口映射的I / O是I / O的两种补充方法。
在内存映射的系统中，访问I / O设备就像将其作为内存的一部分一样。Load和Store命令被用于读取和写入到I / O设备，就像它们被用于存储执行（端口映射有特殊命令的I / O）。这意味着I / O设备使用与内存相同的地址总线，这意味着CPU可以基于地址的值引用内存或 I / O设备。这种方法需要在地址空间中进行隔离：也就是说，为I / O保留的地址不应对物理内存可用。
下面是一个简单的基本计算机系统的图像。在现代系统中，情况要复杂得多。
根据维基百科
端口映射的I / O通常使用一类特殊的CPU指令专门用于执行I / O。可以在Intel微处理器上找到，并带有IN和OUT指令。这些指令可以读写一到四个字节（outb，outw，outl）到I / O设备。I / O设备具有与常规存储器不同的地址空间，可以通过CPU物理接口上的额外“ I / O”引脚或专用于I / O的整个总线来实现。由于I / O的地址空间与主存储器的地址空间是隔离的，因此有时将其称为隔离的I / O。
至于优缺点：由于外围设备比内存慢，因此共享数据和地址总线可能会减慢内存访问。另一方面，通过内存映射系统提供的I / O简便性，CPU所需的内部逻辑更少，这有助于实现更快，更便宜，功耗更低的CPU。该逻辑与RISC系统的逻辑相似：降低复杂性，获得更专用，更强大的系统，例如，对于嵌入式系统来说非常方便。
相反（再次来自Wiki）：
端口映射的I / O指令通常非常有限，通常仅用于CPU寄存器和I / O端口之间的简单加载和存储操作，因此，例如，向端口映射的设备寄存器添加常量将需要三个说明：将端口读取到CPU寄存器，将常数添加到CPU寄存器，然后将结果写回到端口。
我强烈建议您阅读该Wiki文章以获取更多信息。
要回答您的问题之一：
如果不在内存中，我该写什么或写在哪里？
您正在通过数据总线写入I / O接口的寄存器，该总线稍后（准备就绪时）将数据发送到实际的I / O设备。下面是示例I / O设备接口的图像。
在内存映射的I / O（简称MMIO）中，设备实际上是通过访问内存的指令来访问的。每个设备都会获得特定的内存地址。但是，当您尝试读取或写入内存的这一部分时，某个设备（可能是北桥）只是将其发送到相关设备。即使计算机没有足够的内存来存储该地址（因为MMIO地址通常很高），物理内存也没有关系（在查看主板时即会看到该内存，即RAM）。 ）甚至都没有关系。如果您有足够的RAM用于该地址，则它要么映射到更高的非I / O地址，要么就丢失了，这意味着您无法在其中读写。
端口映射的I / O（简称PMIO）非常不同。您具有用于读取和写入端口的不同指令。有一个端口地址空间，就像内存地址空间一样，其中地址是实际上与设备通信的I / O地址，或者只是无效的。从本质上讲，PMIO可以被认为是具有用于I / O的单独存储器地址空间的MMIO。
使用“ I / O信号”和“内存映射”之类的名称，一切都变得比实际复杂得多，因此给人的印象是它有更多的东西，并且涵盖了高级主题。现在的趋势是人们将其视为新事物。但这远非如此。即使是1830年代的巴贝奇（Babbage）驾驶他的打印机，这也需要一个I / O信号，尽管它是由轴和齿轮完成的。例如，在2000年前的《亚历山大英雄》的机器中或在回到希腊时代的剧院中，他们总是从一组不同的绳索中拉出一根绳索来控制灯光或风景，每条绳索就像一条输入和输出线，就像就这么简单，地址就是“哪条线”，即我们选择的是什么东西，内存或设备，
尽管大型主机计算机在机柜中充满了建筑物，但在40年代就使用了64位之类的东西，因此在很久以前就使用了相同的I / O映射，例如Konrad Zuse和他的房间大小的计算机使用浮动这个点在1930年代大约有十进制的20位数字，并且必须驱动诸如打印机，各种灯泡指示器和开关之类的东西。但是在微型微处理器上，情况有所不同，直到60年代才开始构想，直到1971年才建成。所有这些技术都是在80年代使用8位逻辑的，在70年代用于4位的微处理器，在60年代使用2位，后来被使用。在90'的16bit中 s当每个人都开始购买计算机时，由于它现在已经在他们面前，因此第一次开始讨论此I / O和内存映射主题，并且它似乎是随着Internet的出现而出现的新事物；然后我们在00年代使用32位计算机，而在10年代使用64位计算机，这导致了对存储数据线的无休止的讨论。为了回答您的问题，我将谈论电子爱好者在30到40年前购买的芯片，就像我当时那样，从那时起，事情变得如此先进，以至于我无法使用后来的芯片来制造，但是现在的原理是一样的，门只藏在更大的黑盒芯片内，这些芯片结合了其他引脚，这些引脚可以并行处理这些操作（例如，启用多个八进制锁存器，
好吧，我对所有新语言一无所知，也不了解现代PC上的情况，但是我可以告诉您过去使用芯片制造计算机时的情况。
简单来说，所有I / O映射和内存映射的意思是，如果您串起一堆灯泡示例以进行一些庆祝活动，并且有电线连接到每个灯泡上，并称为灯泡的内存位置，（即灯泡代表RAM中的内存，开启或关闭，如果选择位置0，则会得到导线0，位置1，导线1，位置2导线2，依此类推）如果添加了更多导线，例如一根导线是钟形，则该特定位置不是存储器是使用OUT命令输出到以使其响铃的设备。但是从计算机的角度来看，它被视为内存位置，因为它以相同的方式连接到MPU。如果添加了另一条线，该线是您在外部操作的开关，则这是I / O设备，这是对PC的IN指令。因此，这称为I / O映射I / O。
现在在计算机上，总线上的导线代表地址线或数据线，但它们是二进制的，即，使用2根导线，您可以拥有00 01 10 11，即4种组合2 ^ 2，因此，使用8条线2 ^ 8 = 256， 20行2 ^ 20 = 1048576和30行2 ^ 30 = 1073741824（1 gig）有30行的可能性。因此，这就是为什么它被称为MAPPED的原因，而不仅仅是说I / O和内存，而是说I / O映射，以及内存映射，因为您将电线映射为一个COMBINATION y对它们进行二进制编码。因此，如果说您有2条线，4种组合，则它们不能仅连接到灯泡上（更不用说MPU的微小电压所要求的电流放大以及防止反馈电流），但是2条线具有通过解码器（我们以前使用138将3行解码为8行，使用164将4条二进制行解码为16行。）一旦通过解码器，这两条线，例如A0和A1（地址0和地址1（LINES）），就变成了您要驱动的特定灯泡的4条线（开或关）（在计算机上是MEMORY），但是在某些情况下，这些位置改为选择某些输入/输出设备，然后说“用我”，即像存储一样，一旦定位，则数据以一种或另一种方式传递（使用聪明的三态逻辑切断途中的电压）每次）在数据总线D0..7或D0..31或计算机上的任何大小的数据上（您有2位，4位，8位，16位，32位，64位，128位，256位，计算机，无论什么）您正在建造的计算机）。因此，数据自然会从数据线传入或传出到内存或I / O设备（如果已映射到内存），但是不应与IN / OUT指令混淆，此IN和OUT表示在某些其他I / O存储器块中，MPU内专门为I / O分配的特殊I / O存储块，即（未映射存储器）此I / O空间并非总能获得在某些微处理器上，例如，我认为我们没有在6502上安装它，但是在z80上安装了它。更具艺术性的芯片仅使用内存映射（例如，在游戏机等中），更明智但无趣的（留在书中）的芯片也用于I / O空间。内存映射的I / O合并了内存寻址（对于RAM来说是超快的），因此速度非常快，因此图形类型的计算机仅使用I / O的内存映射来提高速度。I / O映射的I / O被分配给rs232等慢速端口或并行端口，并使用IN OUT命令。e。（未映射内存），这种I / O空间并不总是在某些微处理器上获得的，例如，我认为我们没有在6502上拥有它，但是在z80上拥有它。更具艺术性的芯片仅使用内存映射（例如，在游戏机等中），更明智但无趣的（留在书中）的芯片也用于I / O空间。内存映射的I / O合并了内存寻址（对于RAM来说是超快的），因此速度非常快，因此图形类型的计算机仅使用I / O的内存映射来提高速度。I / O映射的I / O被分配给rs232等慢速端口或并行端口，并使用IN OUT命令。e。（未映射内存），这种I / O空间并不总是在某些微处理器上获得的，例如，我认为我们没有在6502上拥有它，但是在z80上拥有它。更具艺术性的芯片仅使用内存映射（例如，在游戏机等中），更明智但无趣的（留在书中）的芯片也用于I / O空间。内存映射的I / O合并了内存寻址（对于RAM来说是超快的），因此速度非常快，因此图形类型的计算机仅使用I / O的内存映射来提高速度。I / O映射的I / O被分配给rs232等慢速端口或并行端口，并使用IN OUT命令。对于I / O空间来说，更明智但又不有趣的（留在书中）的芯片也同样适用。内存映射的I / O合并了内存寻址（对于RAM来说是超快的），因此速度非常快，因此图形类型的计算机仅使用I / O的内存映射来提高速度。I / O映射的I / O被分配给rs232等慢速端口或并行端口，并使用IN OUT命令。对于I / O空间来说，更明智但又不有趣的（留在书中）的芯片也同样适用。内存映射的I / O合并了内存寻址（对于RAM来说是超快的），因此速度非常快，因此图形类型的计算机仅使用I / O的内存映射来提高速度。I / O映射的I / O被分配给rs232等慢速端口或并行端口，并使用IN OUT命令。
现在，如果您不是替换两根电线，而是实际上替换了原先用于灯泡的两根电线，并拿走了其中的一些灯泡，并用其他东西代替了它们，例如，一只钟上的铃铛，另一只上的开关，则现在不再引用（选择）分别使用IN和OUT指令，则通过访问选择这些电线（最初是灯泡）的特定内存位置来引用它们。因此，这是内存映射的I / O。
内存映射的I / O意味着通常到达内存（RAM）的实际地址总线也连接到其他解码器（逻辑解码器），并且当它感测到地址信号的特定二进制组合时，它会产生高电平输出，（例如，如果您负载了和而不是门，并且您说过，如果使用了A0..A20引脚或您的地址总线是任何大小，那么，如果没有，那么等等），那么此高电平信号将使能锁存器， （对于特定设备，例如串行端口，并行端口），此锁存器然后将数据总线上的数据通过，直达I / O设备。这用于写入I / O设备。I / O设备以相反的方式进行读取，将数据传回，如果我没记错的话，它会将完全相同的地址代码组合发送到地址线上。
我认为，今天它必须以这种方式工作，只是它们将只是更多的数据和地址线。
您实际上是将I / O连接到地址线。因此，I / O有效地映射到内存空间中，就好像它是内存一样。但是另一个锁存器使地址引脚无法同时访问ram，因此不会在同一条线上获得两个地址或数据源的电压，这会损坏芯片。
有了IN和OUT指令，我们40年前就在z80芯片上使用了它。这是针对特殊情况的，其中芯片实际上以不同的方式处理I / O，即，它不是内存映射的。（即，使用内存映射时，您只是读取或写入内存位置，但是使用IN和OUT，您已经在告诉CPU这是I / O信号而不是内存）。因此，使用IN / OUT指令，它具有自己的I / O地址空间（这是RAM内存的额外空间），看起来像是这个I / O Ram，具有一组相同的地址，除了您是通过连接到这些I / O地址的解码器直接访问该设备，并且您不是从标准地址引脚访问该I / O设备，这是针对IN / OUT指令的。
在这种情况下，最好将其作为字母和数字的ASCII代码字符串传递。这些命令与在循环为字符串长度的循环中使用IN和OUT指令的情况完全相同。
如果要访问例如PC扬声器，则只需使用OUT一次传递一个数据即可。
如果您正在从并行端口读取数据，那么您将进行IN，并使用该代码作为端口的I / O地址。写入它，例如通过电子信号驱动旧打印机或机器人，您将使用OUT命令。并行端口和串行端口（旧的RS232）是使用的典型端口。RS232是串行数据，只允许输入或输出一位，因此，如果您从rs232读取数据，则只有1位相关字节，与输出相同。rs232的最大波特率约为17kHz，但是在过去，这些波特率用于驱动电子设备很多，我曾经建立rs232电路，例如读取电压或驱动PIC微控制器。每个端口都被命名为例如COM1 COM2 COM3 COM4，并且它们具有I / O地址。我不确定在这里有什么用，但是它们类似于例如3F8h 378h（h =十六进制地址）
我不确定现代的端口，但是如果您要写入USB，则很可能是内存映射的I / O，可以提高速度。
我认为PS / 2键盘端口使用IN指令从键盘读取数据。它取代了旧的RS232，但我相信它的规格略有不同。
磁盘驱动器通常是内存映射的，大概现在仍然如此，即您不使用IN / OUT指令驱动磁盘驱动器，它们会太慢。但是无论如何，端口都很慢，所以没关系，例如，与所需的数据速率（例如，硬盘所需的200 MB /秒）相比，打印机的数据速率要低得多。对于扬声器，它只需要声音频率的大约10或20倍，例如20kHz对于蜂鸣器就足够了，因此它是I / O。慢的东西使用I / O，IN / OUT指令。因此，USB现在可能已映射到内存，您必须对其进行检查。
理解它的更好方法是这样。在80年代的旧计算机上，有时您想控制自己制造的某些设备，并且没有输出端口的规格（因为那时候制造商将其隐藏起来，以便某些公司，例如操纵杆和墨盒公司）可以在市场交易）。您要做的是打开计算机，然后将导线焊接到地址总线上的某些点，例如，将三根导线焊接到电路中的某个点，并保持安全距离（以免因热而损坏芯片），通过电路板布局布线的点到微处理器上的引脚A15，A7和A1。而且，您通常还必须连接一条MREQ线（一条内存请求线和/或RD / WR线以发出更整洁的信号，并将其添加到逻辑与非逻辑中，但是，如果您很聪明，可以只使用地址线来完成），然后连接这三根线+这个额外的Ready类型信号（例如MREQ RD或WR线以提供一些有效的低电平或高电平（这可能需要额外的NOT）此处表示数据已经准备就绪）通过一个4输入与门，它通过200欧姆电阻将输出提供给led，您拥有的是自己的存储器，将高速I / O映射到led灯，您可以通过SR锁存器或D型锁存器进行锁存，以将其存储在某个电路板上的外部1位存储器中。这里15是32K线，7是64线，1是2线（二进制以2的幂表示，所以A1是2 ^ 1，A7是2 ^ 7，而A15是2 ^ 15），如果已寻址的地址32768 + 64 + 2 = 32834 = F041（十六进制），在汇编器中的旧MPU上使用LDA或STA或LD，您将输出到该LED，如果电阻约为100欧姆，它将亮起。因此，您已经完成了内存映射的I / O，就这么简单，您现在可以通过将其焊接到相同的mpu地址线来实现。但是由于电路的精致，您现在不会这样做。但是，您也可以加入数据线D0..7（在过去）或现在在旧的486 PC上说32位的d0..31。然后，如果您通过对值8的累加器进行加载（现在移动ax，现在为8）来在机器代码中寻址该位置，或者将该累加器值存储到地址位置（mov F041h，ax累加器），那么今天您甚至会导致请注意，示例中的8是数据总线上的数据，在这种情况下，我们不传递数据，而只是启用特定的设备（如果选择了THAT I / O设备，则LED亮，在这里，只是一个LED），因此，在此示例中，MOV ax，8指令的编号没有关系，例如可以是mov ax，243，然后在执行mov F041h时仍将启用F041h线上的LED，因为因为我们使用相同的地址。您会看到，有地址线，也有数据线。因此，当您在COM1中寻址3F8或任何地址时，I / O内存映射只是向端口（例如ps / 2）发送信号，而and门正在检查线路上是否有1110000100，即11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。在8条指令中，它可能是mov ax，243，然后在执行mov F041h时仍会启用F041h线上的LED，因为我们使用的是相同的地址。您会看到，有地址线，也有数据线。因此，当您在COM1中寻址3F8或任何地址时，I / O内存映射只是向端口（例如ps / 2）发送信号，而and门正在检查线路上是否有1110000100，即11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。在8条指令中，它可能是mov ax，243，然后在执行mov F041h时仍会启用F041h线上的LED，因为我们使用的是相同的地址。您会看到，有地址线，也有数据线。因此，当您在COM1中寻址3F8或任何地址时，I / O内存映射只是向端口（例如ps / 2）发送信号，而and门正在检查线路上是否有1110000100，即11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。因为我们使用相同的地址。您会看到，有地址线，也有数据线。因此，当您在COM1中寻址3F8或任何地址时，I / O内存映射只是向端口（例如ps / 2）发送信号，而and门正在检查线路上是否有1110000100，即11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。因为我们使用相同的地址。您会看到，有地址线，也有数据线。因此，当您在COM1中寻址3F8或任何地址时，I / O内存映射只是向端口（例如ps / 2）发送信号，而and门正在检查线路上是否有1110000100，即11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些有1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。11是3 1000是F，0100是8，请参见二进制到十六进制的转换。如果高电压出现在那些位为1的位位置，则将端口（例如rs232或ps / 2）设置为活动状态，即被启用，这将通过CE芯片启用信号或CS芯片启用锁存器选择简单。
在锁存器上是E Enable引脚或OE低电平有效输出使能。也就是说，在上述示例中，我们使用地址来选择（通过解码）我们要使用的I / O设备（即，在该示例中，如果选择了该I / O设备，则LED点亮。因此，这是使能线然后，一旦选择了I / O设备，则通过旧的八进制锁存器373从数据总线（过去的D0..7或现在的64位计算机现在为D0..63）传递数据。如今，这些是D型触发器电路，将数据存储在触发器内部。在高电平有效时钟沿时，数据通过并被存储。该时钟沿将来自数据信号上的“ DATA RDY”信号，它有各种各样的名称，我不知道现在的名字，所以对于64位，我们有8个八进制锁存器。它们使用双向锁存器以双向或三态控制数据，因此当不使用I / O设备时，数据线处于高阻抗状态。因此，因此选择在地址线上具有组合的I / O设备，这是数字，例如OUT 3F8h中的3f8h，7，而此处的示例7中的数据就是在数据线上传递的数据。 OUT命令将数据传递给数据锁存器，再传递给I / O设备。如果您有IN，您将执行一个命令，例如IN 3f8h，800h（（我希望，但我不知道x86汇编器的语法）），我的意思是，对于IN，您是从数据线（选择了地址后，例如3f7h，它选择了该I / O设备），该数据来自I / O设备，通过数据锁存器中的D型触发器（数据总线线路的每一位一个），并输入到MPU微处理单元上的D0..7或（在现代PC上为D0..63）引脚）。在此示例中，我将IN 3f8h设置为800h，以表明一旦数据进入，它将被存储到地址800h中。我认为x86的语法是不同的，您可能必须在IN 3f8h，ah或类似的方法中进行操作，即首先将传入的数据放入寄存器，然后将MOV 800h，ah即将数据移入内存在RAM中的位置（如果要存储它），或者用ah等做其他操作。ah是一个示例寄存器，可以是any，al，bh，bl等，但是检查语法，每个汇编器系统都是稍有不同，我不是x86方面的专家。同样，我使用3f8h作为示例I / O地址，有数百个，
而当您访问内存（例如70年代的RAM，例如64字节静态RAM和动态RAM，80年代的8K SRAM和DRAM）时，在90年代，现在每行SIMMS都有几兆字节（单行存储模块）是以包含DIMM的DDR模块，双列直插式内存模块的形式出现的，我没有检查过，但是如果不是I / O地址，则最新的毫无疑问每个小芯片上的每个DDR都有几个GB）（非常很少有地址是I / O地址，如今，内存比现代PC上的I / O数百万倍甚至更多。），您仍然对内存使用相同的读写数据指令，但实际上驱动某些寻找这些位的外部逻辑电路，这些地址和数据引脚直接连接到RAM芯片。
在机器代码中，I / O和存储器寻址看起来都是相同的，就像它们都是存储器访问一样，但是实际情况在实际的电子电路中完全不同。