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设备适配器的功能是完成设备与主机之间的连接和通信。也就是说，输入／输出设备本身并不直接跟CPU打交道，而是通过它的设备控制器来跟CPU打交道。在每个设备控制器当中，都会有一些寄存器，用来与CPU进行通信，包括控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器等。通过往这些寄存器当中写入不同的值，操作系统就可以命令设备去执行发送数据、接收数据、打开、关闭等各种操作。另外，操作系统也可以通过读取某些寄存器的值，来了解这个设备的当前状态。
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那么CPU如何来访问设备控制器当中的这些寄存器呢？如果是访问普通的内存单元，那么很简单，只要指明这个内存单元的地址即可。但是现在要访问的是一些硬件寄存器，因此必须设计出相应的解决办法。主要有三种：I/O独立编址、内存映像编址和混合编址。
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（1）I/O独立编址。I/O独立编址的基本思路是：对于各种设备控制器当中的每一个寄存器，分配一个唯一的I/O端口编号，也叫I/O端口地址，然后用专门的I/O指令来对这些端口进行操作。这些端口地址所构成的地址空间是完全独立的，与内存的地址空间没有任何关系。采用这种独立编址的方法，其优点是：I/O设备不会去占用内存的地址空间，而且在编写程序的时候，很容易区分内存访问和I/O端口访问，因为对于不同的操作来说，它们的指令形式是不一样的。
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（2）内存映像编址。内存映像编址的基本思路是：把各种设备控制器当中的每一个寄存器都映射为一个内存单元，这些内存单元专门用于输入／输出操作，而不能作为普通的内存单元来使用，不能往里面存放一些与输入／输出无关的数据。不过，从操作的层面上来说，对这些内存单元的读写方式与平常的内存访问是完全相同的，没有任何区别。采用这种内存映像编址的方法，端口地址空间与内存地址空间是统一编址的，端口地址空间是内存地址空间的一部分。而且编程非常方便，无需专门的输入／输出指令。
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（3）混合编址。混合编址的基本思路就是把以上两种编址方法混合在一起。具体来说，对于设备控制器当中的寄存器，采用独立编址的方法，每一个寄存器都有一个独立的I/O端口地址；而对于设备的数据缓冲区，则采用内存映像编址的方法，把它们的地址统一到内存地址空间当中。
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