在userland中，执行磁盘IO就像链接C库一样简单，或者，如果您喜欢冒险，则直接执行系统调用。我想知道内核本身是如何执行IO的。
换句话说，假设我假设在特权模式下在裸机上运行应用程序。我如何访问通过SATA连接连接的磁盘硬件？我是否从预先确定的地址执行加载？是否有某种与io相关的指令？
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Linux有一个函数调用跟踪器。我建议您跟踪IO请求。
警告：以下是我写的，实际上并不知道真实的细节。
基本上，您需要使用PCI API与磁盘设备通信以设置直接内存访问，因为您不希望一次读取一个字节的磁盘块（或以太网帧）。因此，您告诉硬件某些存储区（从地址X开始，长度为N字节）是DMA区域。您还设置了内存缓存，以便知道RAM区域中的数据可以在没有CPU写入的情况下进行更改，因此即使您是单处理器，它也是不稳定的。
假设硬件一次只支持一个DMA事务。然后发送诸如“读取512字节扇区号X（即磁盘的字节X <＆lt; 9到（（X + 1）＆lt;＆lt; 9）-1”之类的命令并将其放入DMA区域。你做完了，发动中断“。磁盘控制器做它的东西（它有一个ARM CPU和所有东西），通过PCI与北桥集线器通过它，并通过它与RAM，绕过CPU。写入完成（或错误输出）时，将触发中断。当发生这种情况时，你等待（好吧，内核在你的进程休眠时运行其他进程）。数百万个CPU周期之后（10ms是2Ghz芯片的永恒），一个中断点火。通知操作系统已完成读取操作。操作系统可以在RAM中查看数据。然后它将其复制到用户进程内存中，或者它位于共享页面中，用户进程可以从那里读取它。用户进程恢复（好吧，放在准备好运行的队列中，最终在调度程序感觉就好的情况下运行）。
通过将数据复制到DMA空间并发送“将数据从DMA区域写入磁盘上的扇区号X并在完成时触发中断”命令来进行写入工作。然后磁盘可能在写入完成后或从RAM读取数据后立即触发中断，在这种情况下，fsync不能正常工作，并且数据库和文件系统因电源故障而损坏。
OS块缓存适用于整个4KB ram页面，因此它一次读取8个扇区，但想法是一样的。新磁盘有一个与4KB sectors一起使用的本机API，但这个想法是一样的。 USB与PCI不同，但想法是一样的。各种高性能硬件都有聪明的API，可以加速所有这些，同时在飞行中进行多项交易，并对其订购进行各种控制。
卸载TCP / IP的网络接口可能有一个围绕数据包而不是以太网帧的API，因为NIC了解TCP / IP标头。
实际上是网络设备的块设备会隐藏某处的转换（部分在硬件中，部分在固件中，部分在软件中）。
在Linux中，对于我的硬件，我认为它是这样的：
当模块sata_piix is loaded时，它告诉操作系统它支持的设备的PCI设备ID和操作系统应该使用的回调，结构中的所有described。通用OS PCI拓扑代码发现ID为8086：27c0的设备ICH7，并在driver's table中找到它，因此操作系统决定这是此硬件的正确驱动程序。在该表中，驱动程序会发现它应该将此设备视为an ICH6 SATA device，稍后。由于驱动程序表示它支持该设备，因此操作系统registers具有驱动程序的设备。
从那里分配设备的控制区域并prepared。 DMA is set up。 PCI Bus Mastering is enabled（这允许控制器自己启动PCI数据传输到RAM（当数据就绪时），而不是等待CPU启动传输）。中断处理程序are set up。
代码是通用的，按时间顺序支持许多代硬件：
因此很难阅读。跟踪会让事情变得更容易。
答案 1 :(得分：1)
这取决于很多事情。我不太了解ARM，但我想会有某种outportb指令允许你通过总线发送数据。与I / O设备通信是特定于供应商的，但通常内核可能存储器映射（在GPU帧缓冲器的情况下）设备的寄存器或简单地通过I / O设备可识别的总线发送请求（通常是设备特定的） 。请求通常只是序列化的结构信息，包含起始扇区，长度和地址，告诉总线I / O转移到哪里。
如果您想在内核中执行此类操作（例如Linux），则已有用于创建I / O结构并将其提交到特定设备的功能，因此您无需自己执行此操作。如果您正在编写自己的操作系统，我建议您查看Linux源代码，其中包含如何在许多架构的汇编级别执行此操作的示例。