Порты в архитектуре IA-32

Порты ввода/вывода

Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и внешних устройств (памяти, устройств ввода-вывода и т.д). Противоположность вводу-выводу через память.

Во многих моделях процессоров ввод-вывод организуется теми же функциями, что и чтение-запись в память — так называемый «ввод-вывод через память». Соответственно, схемотехнически устройства ввода-вывода располагаются на шине памяти, и часть адресов памяти направляются на ввод-вывод. В процессорах Intel, микроконтроллерах AVR и некоторых других существуют отдельные команды для ввода-вывода — IN и OUT — и, соответственно, отдельное адресное пространство: в процессорах Intel — от 0000₁₆ до FFFF₁₆.

Порты ввода/вывода создаются в системном оборудовании, которое циклически декодирует управляющие, адресные и контакты данных процессора. Затем порты настраиваются для обеспечения связи с периферийными устройствами ввода-вывода.

Одни порты используются для передачи данных (например приём данных от клавиатуры или чтение времени системных часов), другие — для управления периферийными устройствами (команда чтения данных с диска). Исходя из этого порт ввода/вывода может быть портом только для ввода, только вывода, а также двунаправленным портом.

Процессор позволяет осуществлять ввод-вывод как через память, так и через порты. Доступ к портам осуществляется особыми командами IN, INS, INSB, INSW, INSD, OUT, OUTS, OUTSB, OUTSW и OUTSD; доступ к памяти — обычными функциями работы с памятью (MOV, ADD, LODSB и прочими). Два последовательных порта могут объединяться в один двухбайтовый порт, четыре — в один четырёхбайтовый. Как и с памятью, для максимальной производительности номера портов должны быть выровнены соответственно по 2- и 4-байтовой границе. Если требуется записывать данные в два соседних порта в определённом порядке, этого нельзя делать многобайтовыми командами (на выровненных портах ввод-вывод происходит параллельно, на невыровненных — порядок вызова не определён).

Процессор умеет проецировать порты в память; при этом процессор гарантирует, что операция ввода-вывода через порт завершится до того, как начнёт выполняться следующая команда. С вводом-выводом через память такой гарантии нет. Впрочем, процессор не проверяет ошибок чётности на портах, поэтому в системах высокой надёжности программист должен быть готов к ошибкам чётности.

Физически адрес порта подаётся через ту же адресную шину, что и адрес памяти. В процессорах до Pentium был штырь MI/O# (1 — память, 0 — порт); в более поздних эту функцию выполняют линии запроса команды.