内存映射设备如何分配地址以及CPU如何知道它是什么答案

【问题标题】：How are memory mapped devices allocated an address and how does the CPU know what it is内存映射设备如何分配地址以及CPU如何知道它是什么
【发布时间】：2021-01-16 02:00:04
【问题描述】：

我认为CPU寻址设备的主要方式是“端口”和“内存”映射。

在这两个方面：

设备如何动态分配地址 - 谁分配地址以及如何分配？
CPU 如何知道设备的存在、已分配以及地址是什么，尤其是它正在运行的程序？（如果计算机处于开启和关闭状态，这如何工作）
这些设备如何使用中断？
操作系统和硬件有什么区别？
可以说内存映射是现代系统中的主要方法吗？

意识到这可能一次性完成很多，但在此先感谢！

【问题讨论】：

标签： cpu hardware memory-mapping deviceiocontrol peripherals

【解决方案1】：

一般来说，CPU 并不知道特定地址是内存映射的。

将地址范围定义为不可缓存是 SW 的职责（主要是 BIOS/驱动程序）（因此每次读/写都将通过设备，并且在 WB 之前不会在内部保留），在核心之外有一些映射重定向特定地址到设备而不是 DDR（内存）。

对部分要点的简短回答（我不确定我是否理解所有问题）：

设备如何动态分配地址 - 谁分配它以及如何分配？

任一 BIOS 都定义了这样的范围（驱动程序在新设备上与 BIOS 通信，BIOS 为即插即用设备保存一些地址）
CPU 如何知道设备的存在、已分配以及地址是什么，尤其是它正在运行的程序？（如果计算机处于开启和关闭状态，这如何工作）

CPU 不知道，这些地址被视为正常的不可缓存地址。
可以说内存映射是现代系统中的主要方法吗？

是的，在内存中的另一个位置处理它更容易（它也快一点）。

【讨论】：

感谢您的回答！所以我想问的中间问题是，当计算机正在运行并且我插入一个新设备（例如，通过 USB 端口的网络摄像头）时，它是如何分配地址的以及操作系统是如何知道的它的存在。对于机器打开时插入的东西（例如键盘），同样的问题 - 操作系统如何告诉它存在？在这两种情况下，它会指示 CPU 做什么以使其找出地址以及它如何知道地址连接到什么？
关于中断的问题紧随其后——如果地址是动态分配的，CPU如何知道中断来自哪里？（或者执行只是因“某个地址”而中断 - 但它被告知要去哪个地址以找出发生了什么？）