本章开始讲一些跟hardware有关的操作，比如I/O port，register等。
device driver的角色要清楚，它只是中间层，向上有kernel，user application，向下就是actual hardware。作为driver，核心功能必然是驱动硬件。
I/O Ports and I/O Memory
每一个外设都要通过register来控制，大多数设备都有不止一个register，并且这些register访问地址是连续，要么是IO地址空间，要么是memory 的地址空间。在实际haredware的角度，这二者没有本质区别，都是向控制总线发送控制信号，并通过数据总线来读写。不过不同的架构支持不同的方式，比如有些是统一的地址空间，有些是分开的，比如X86上，就有单独的总线来访问I/O port，并且有特殊的CPU指令访问这些ports。
因为所有的外设都要适配一定的总线，为了做IO，CPU必然也要支持这些IO，所以kernel自然也要支持CPU的这些IO操作。
尽管外设总线支持IO port，但是不是所有的设备都会把register map到IO port上，ISA外设通常会这么用，但是大部分PCI设备会把register map到memory的地址空间。使用memory地址空间更推荐，因为不需要特殊的CPU指令，访问memory更高效，并且编译器也更友好。
I/O Registers and Conventional Memory
虽然IO register和memory看上去很像，但是IO reigster 的访问还是有一些特殊的地方。比如IO的reigster读写会有副作用，因为CPU或者编译器会对指令进行优化，这样有可能导致读写register的顺序发生变化，最终出现问题。因此，kernel提供了一些函数来保证读写寄存器的时序：
#include <linux/kernel.h>
//barrier()是告诉编译器，此处插入一个memory的barrier，但是不影响hardware。code会把所有写的value全部放到CPU的cache，后续需要的时候再读。
void barrier(void)
#include <asm/system.h>
//插入一个hardware的read barrier，保证再次之前的read全部完成。
void rmb(void);
//插入一个hardware的write barrier，保证再次之前的write全部完成。
void wmb(void);
//插入一个hardware的barrier，保证再次之前的read和write全部完成。
void mb(void);
//这个读比较特殊，也是read barrier的一种，但是只会把依赖于别人read数据的read做barrier。
void read_barrier_depends(void);
//下面的几个只有SMP上才有效，否则就是一个barrier()。
void smp_rmb(void);
void smp_read_barrier_depends(void);
void smp_wmb(void);
void smp_mb(void);一个典型的用法可能是这样的：
writel(dev->registers.addr, io_destination_address);
writel(dev->registers.size, io_size);
writel(dev->registers.operation, DEV_READ);
wmb( );
writel(dev->registers.control, DEV_GO);在所有的必要条件都ready之后，使用一次wmb，保证所有的register都会写进去，然后kick off hardware。
要注意，barrier是会影响performance的，所以使用的时候要确保一定需要才加，并且要准确的使用barrier。
Using I/O Ports
有些device，通过I/O Ports来控制。首先，在使用port之前，要保证你是排他的访问，port不可以共享：
#include <linux/ioport.h>
struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name);调用这个函数，就是告诉kernel你要使用n个ports，第一个从first开始，name就是device的name，返回值表明获取IO port成功。所有被打开的port都可以在/proc/ioports这里看到。如果不需要port了，一般是在driver unload的时候，那就释放：
void release_region(unsigned long start, unsigned long n);其实在获取port资源之前，可以向kernel query，查看port是否可用：
int check_region(unsigned long first, unsigned long n);但是这个函数已经废弃不用了。因为查询到可用，不代表等会儿你去分的时候仍然可用。
Manipulating I/O ports
在获取到port资源以后，就会读或者写这些port，因为port的不同，读写可能是8/16/32 bit的，每次数据大小是固定的，而且需要调用不同的函数才可以。因为有些架构不支持IO port，只支持memory access，kernel针对这些架构，会将IO port操作，转换为memory的access，并向上提供了统一的接口。
//byte的形式读写
unsigned inb(unsigned port);
void outb(unsigned char byte, unsigned port);
//word的形式读写
unsigned inw(unsigned port);
void outw(unsigned short word, unsigned port);
//longword的形式读写，一般是32bit
unsigned inl(unsigned port);
void outl(unsigned longword, unsigned port);最多就是32bit，即便是在64bit的机器上，IO的读写最多只有32bit。
I/O Port Access from User Space
在user mode来访问IO port，这里不讲了。因为IO port用的没那么普遍，所以重点还是放在IO memory。
Using I/O Memory
直接拿LDD3的定义：
I/O memory is simply a region of RAM-like locations that the device makes available to the processor over the bus.
根据当前计算机platform或者使用的bus的不同，IO memory可以通过page 访问。前提条件是针对这个IO memory有physical memory对应，并且通过ioremap做过map，这样kernel的page table就有entry，从而可以像访问普通的memory一样访问IO memory。如果没有page table，只能使用warpper的函数操作。
I/O Memory Allocation and Mapping
struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name);这个函数从start开始，分配了len byte的IO memory，name就是device name。所有的IO memory在/proc/iomem下都可以看到。如果需要释放：
void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);然后，很多时候通过request_mem_region拿到的memory并不能直接被kernel访问，在访问之前，还需要做remap。
#include <asm/io.h>
void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);
void *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size);
void iounmap(void * addr);在map之后，就可以访问这些IO memory了。
Accessing I/O Memory
ioremap会返回指针地址，但是kernel不推荐直接使用，应该使用wrapper：
unsigned int ioread8(void *addr);
unsigned int ioread16(void *addr);
unsigned int ioread32(void *addr);
void iowrite8(u8 value, void *addr);
void iowrite16(u16 value, void *addr);
void iowrite32(u32 value, void *addr);
//如果要读写比较多的数据，可以使用repeate版本，参数里是buf。
void ioread8_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);
void ioread16_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);
void ioread32_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);
void iowrite8_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);
void iowrite16_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);
void iowrite32_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);
//一次读写一个block
void memset_io(void *addr, u8 value, unsigned int count);
void memcpy_fromio(void *dest, void *source, unsigned int count);
void memcpy_toio(void *dest, void *source, unsigned int count);
//废弃不用的一些function
unsigned readb(address);
unsigned readw(address);
unsigned readl(address);
void writeb(unsigned value, address);
void writew(unsigned value, address);
void writel(unsigned value, address);这里的addr就是remap获取到的地址。
ISA Memory Below 1 MB
考虑到ISA总线已经几乎不用，这里就不讨论了。
