記憶體映射輸入輸出（memory-mapped I/O）

假設你不再給每台辦公室機器在另一面牆上一個特殊信箱，而是乾脆從普通檔案櫃裡撥出幾個抽屜給它們。「5000 號抽屜是影印機的命令格；寫進去，影印機就會運轉。」現在你用操作任何抽屜時一模一樣的動作來操作這台機器。記憶體映射輸入輸出正是這麼做：把裝置控制器的暫存器接線成看起來像普通記憶體位址，於是 CPU 用單純的載入與儲存指令就能控制裝置。

具體來說，位址空間中某些範圍被劃出來，不通往 RAM，而是導向裝置控制器。例如，寫入位址 0xB8000 可能會在文字螢幕上放一個字元；讀取某個位址可能會傳回一張網路卡的狀態。當 CPU 對這樣的位址執行一個普通的儲存指令時，匯流排硬體會辨識出這個範圍，把存取轉向控制器而非記憶體。好處是完整、豐富的指令集都能用在裝置上——你能讀、能寫、甚至做複合運算——完全不需要特殊的 IN/OUT 指令，而驅動程式碼看起來就像普通的指標程式碼。壞處是那些位址是從記憶體映射裡被偷走的，而且必須告訴編譯器不要把這類存取最佳化掉（在 C 裡，那個暫存器指標被標記為 volatile），因為連續讀同一個狀態位址兩次，正當地可能得到兩個不同的答案。

為什麼重要：記憶體映射輸入輸出是現代硬體上的主流方案，在 ARM 之類的架構上更是唯一方案，也是讓高頻寬裝置可行的關鍵——顯示卡的影格緩衝區（framebuffer）就只是一大塊被映射的記憶體，CPU（或 GPU）往裡面寫像素。作業系統必須只把這些裝置區域映射進核心的位址空間，絕不能粗心地映射進使用者程式，否則任何行程都能直接驅動硬體、繞過所有保護。