明確：不管是在用戶空間還是在內核空間，軟件一律不能去直接訪問設備的物理地址；
linux的線程只能訪問虛擬地址，不管是不是內核，ioremap應用，比如有個寄存器地址是0xe8000000你要用ioremap映射後，才能訪問地址0xe8000000。這兩個地址是不同的，mmu會幫你搞定，對你是透明的。
對於一個系統來講，會有很多的外設，那麼這些外設的管理都是通過CPU完成。那麼CPU在這個過程中是如何找到外設的呢？
儘管在一個系統中會有諸多的外設，在每個外設的接口電路中會有多個端口。但是如果系統能夠每個端口都被賦予一個具體的地址值，那麼在系統中就能輕易的找到任何一個外設。系統在管理的時候，不管是內存還是外設都需要分配一個內存地址。對於一個32bit的系統來講，可尋址的範圍爲2^32=4G的地址空間。
既然說到地址空間，就要明確地址空間的種類：物理地址、總線地址、虛擬地址。
（1）物理地址
CPU地址總線傳來的地址，由硬件電路控制其具體含義。物理地址中很大一部分是留給內存條中內存的，但也常被映射到其他存儲器上（如顯存、bios等）。在程序指令中的虛擬地址經過段映射和頁面映射後，就生成了物理地址，這個物理地址被放到CPU的地址線上。
（2）總線地址
總線的地址線或在地址週期上產生的信號。外設使用的是地址總線，cpu使用的是物理地址。物理地址和總線地址之間的關係有系統設計決定的。在X86平臺上，物理地址就是總線地址，這是因爲它們共享相同的地址空間。在其他平臺上，可能需要轉換/映射。
（3）虛擬地址
現代操作系統普遍採用虛擬內存管理（virtual memory management）機制，這需要MMU的支持。MMU通常是CPU的一部分，如果處理器沒有MMU，或者有MMU但沒有啓用，CPU執行單元發出的內存地址將直接傳到芯片引腳上，被內存芯片（物理內存）接收，這成爲物理地址，如果處理器啓用了MMU,CPU執行單元發出的內存地址將被MMU截獲，從CPU到MMU的地址稱爲虛擬地址，而MMU將這個地址翻譯成另一個地址發到CPU芯片的外部地址引腳上，也就是講虛擬地址映射成物理地址。
linux中，進程的4GB內存分爲用戶空間和內核空間。用戶空間分佈爲1~3GB剩下的1GB爲內核空間。程序員只能使用虛擬地址。系統中每個進程有各自的私有用戶控件（0~3GB），這個空間對系統中的其他進程是不可見的。
根據CPU體系結構的不同，CPU對IO端口的編址方式有兩種：
（1）I/O映射方式（I/O-mapped）
典型地，如X86處理器爲外設專門實現了一個單獨的地址空間，稱爲"I/O地址空間"或者"I/O端口空間"，CPU通過專門的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）來訪問這一空間中的地址單元。
（2）內存映射方式（Memory-mapped）
RISC指令系統的CPU（如ARM、PowerPC等）通常只實現一個物理地址空間，外設I/O端口成爲內存的一部分。此時，CPU可以象訪問一個內存單元那樣訪問外設I/O端口，而不需要設立專門的外設I/O指令。
但是，這兩者在硬件實現上的差異對於軟件來說是完全透明的，驅動程序開發人員可以將內存映射方式的I/O端口和外設內存統一看作是"I/O內存"資源。
, 一般來說，在系統運行時，外設的I/O內存資源的物理地址是已知的，由硬件的設計決定。但是CPU通常並沒有爲這些已知的外設I/O內存資源的物理地址預定義虛擬地址範圍，驅動程序並不能直接通過物理地址訪問I/O內存資源，而必須將它們映射到核心虛地址空間內（通過頁表），然後才能根據映射所得到的核心虛地址範圍，通過訪內指令訪問這些I/O內存資源。比如isa設備和pci設備，或者是fb，硬件的跳線或者是物理連接方式決定了硬件上的內存影射到的cpu物理地址。 在內核訪問這些地址必須分配給這段內存以虛擬地址,這正是__ioremap的意義所在 ,需要注意的是,物理內存已經"存在"了,無需alloc page給這段地址了,爲了使軟件訪問I/O內存,必須爲設備分配虛擬地址.這就是ioremap的工作.這個函數專門用來爲I/O內存區域分配虛擬地址(空間).對於直接映射的I/O地址ioremap不做任何事情。有了ioremap(和iounmap),設備就可以訪問任何I/O內存空間,不論它是否直接映射到虛擬地址空間.但是,這些地址永遠不能直接使用(指物理地址),而要用readb這種函數。
使用I/O內存首先要申請,然後才能映射,使用I/O端口首先要申請,或者叫請求,對於I/O端口的請求意思是讓內核知道你要訪問這個端口,這樣內核知道了以後它就不會再讓別人也訪問這個端口了.畢竟這個世界僧多粥少啊.申請I/O端口的函數是request_region, 申請I/O內存的函數是request_mem_region。request_mem_region函數並沒有做實際性的映射工作，只是告訴內核要使用一塊內存地址，聲明佔有，也方便內核管理這些資源。重要的還是ioremap函數，ioremap主要是檢查傳入地址的合法性，建立頁表（包括訪問權限），完成物理地址到虛擬地址的轉換。
編址方式
外設都是通過讀寫設備上的寄存器來進行工作的，外設寄存器也稱爲“IO端口”，而IO端口的編址方式有兩種，獨立編址和統一編址。統一編址：外設接口中的IO寄存器（即IO端口）與主存單元一樣看待，每個端口占用一個存儲單元的地址，將主存的一部分劃出來用作IO地址空間。 統一編址的原理是將IO的端口地址存儲器尋址的地址空間範圍之內，此方法也成爲存儲器映像編址。CPU訪問一個端口的操作與訪問內存的操作相同，也使用訪問內存的指令。獨立編址是爲端口地址單獨開闢一部分地址空間，其訪問指令也需要使用單獨的指令（不同於內存訪問指令）。
1、在內核驅動中如果要訪問設備的物理地址(內核驅動訪問設備地址)，需要利用ioremap（I/O映射方式（I/O-mapped））將設備的物理地址映射到內核虛擬地址上（動態內存映射區），以後驅動程序訪問這個內核虛擬地址就是在間接得訪問設備的物理地址（MMU,TLB,TTW）
void * __ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size, unsigned long flags)
入口： phys_addr：要映射的起始的IO地址；
size：要映射的空間的大小；
flags：要映射的IO空間的和權限有關的標誌；
功能： 將一個IO地址空間映射到內核的虛擬地址空間上去，便於訪問；
2、如果用戶要訪問硬件設備，不能直接訪問，也不能在用戶空間訪問，只能通過系統調用(open,close,read,write,ioctl)來訪問映射好的內核虛擬地址，通過這種間接的訪問來訪問硬件設備，但是如果設計到數據的拷貝，還需要藉助4個內存拷貝函數（strcpy，memcpy函數，memmove函數，strncpy函數）！
通過以上的分析
發現應用程序通過read,write,ioctl來訪問硬件設備，它們都要經過兩次的數據拷貝，一次是用戶空間和內核空間的數據拷貝，另外一次是內核空間和硬件之間的數據拷貝，如果設備拷貝的數據量比較小，那麼read，write,ioctl的兩次數據拷貝的過程對系統的影響幾乎可以忽略不計，如果設備的數據量非常大，例如顯卡（獨立），LCD屏幕（顯存共享主存），攝像頭，聲卡這類設備涉及的數據量比較龐大，如果還是用read,write,ioctl進行訪問設備數據，無形對系統的性能影響非常大。用戶訪問設備最終其實涉及的用戶和硬件，read,write,ioctl本身會牽扯到內核，所以這些函數涉及2次的數據拷貝。
用戶要直接去訪問硬件設備，只需要將硬件設備的物理地址信息映射到用戶的虛擬地址空間即可，一旦完畢，不會在牽扯到內核空間，以後用戶直接訪問用戶的虛擬地址就是在訪問設備硬件，由2次的數據拷貝的轉換爲一次的數據拷貝。
mmap()目的：將硬件物理地址映射到用戶虛擬地址空間，由2次數據拷貝變成1次數據拷貝！
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
int munmap(void *addr, size_t length);
addr：如果不爲NULL，內核會在此地址創建映射；否則，內核會選擇一個合適的虛擬地址。大部分情況不指定虛擬地址，意義不大，而是讓內核選擇返回一個地址給用戶空間使用。
length：表示映射到進程地址空間的大小。
prot：內存區域的讀/寫/執行屬性。
flags：內存映射的屬性，共享、私有、匿名、文件等。
fd：表示這是一個文件映射，fd是打開文件的句柄。如果是文件映射，需要指定fd；匿名映射就指定一個特殊的-1。
offset：在文件映射時，表示相對文件頭的偏移量；返回的地址是偏移量對應的虛擬地址
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