计算机组成：输入/输出接口的端口编址与寻址

接口中通常都设置了一些用于数据、控制和状态缓存的寄存器，这些寄存器就是能够让CPU直接访问的I/O端口。为了便于CPU对外部设备的快速识别和选择，必须对接口中所有可访问的寄存器（I/O端口）进行编址。常用的编址方式主要有两种，一种是I/O端口与主存储器统一的编址方式，另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编址方式。

1．统一编址方式

统一编址方式是将主存地址空间分出一部分地址用于对I/O端口进行编址，也就是I/O端口使用了原本属于主存地址对其进行编址。此方式无需设置专门的输入输出指令，只要用一般的访问主存的指令就可以访问I/O端口。由于这种方法是将I/O端口映射到主存空间的某些地址上，所以又称为存储映射I/O方式。

在统一编址方式下，I/O端口访问和主存访问指令相同，所以它的保护机制可由分段或分页存储管理来实现，而无需另外专门的保护机制。这种存储器映射方式给编程提供了非常大的灵活性。任何对内存存取的指令都可用来访问位于主存空间中的I/O端口，并且所有有关主存的寻址方式都可用于I/O端口的寻址。例如，可用MOV指令实现寄存器和I/O端口的数据传送，可用AND、OR或TEST等指令直接操作I/O接口中的控制寄存器或状态寄存器。此外，由于外设和I/O寄存器的数目几乎不受限制，这种编制方式还便于扩大系统吞吐量，这在大型控制或数据通信系统等特殊场合很有用。但是，统一编址使I/O占用了一部分主存空间的地址，主存空间减少了。而且，由于在识别I/O端口时全部地址线都需参与地址译码，使译码电路变得复杂，译码所需时间变长，使执行外设寻址的操作时间相对增长了。

2．独立编址方式

独立编址方式则是将I/O端口单独进行编址，使I/O端口和存储空间的地址空间互相独立。采用这种编址方式，CPU访问I/O端口时必须使用专用的I/O指令。当CPU使用I/O指令时，其指令的地址字段直接或间接的指示出端口地址。这些端口地址被接口电路中的地址译码器接收并且进行译码，符合者就是CPU所指定的外设寄存器，该外设寄存器将被CPU访问。目前以x86系列微处理器为核心的微机一般都采用的是I/O独立编址方式，其I/O地址空间由216（64K）个地址编号组成，每个编号可以寻址一个8位的I/O端口，两个连续的8位端口可看成一个16位端口，四个连续的8位端口则可作为一个32位端口处理。所以，64K个I/O地址空间最多能提供64K个8位端口、32K个16位端口、16K个32位端口等总容量不超过64KB的不同端口的组合。