LC-3—MIO、MMIO、Caller Save、Callee Save

MMIO

• MMIO（Memory Mapped I/O）是一种在系统内存中映射I/O端口的技术，它允许设备直接访问内存中的特定地址，从而实现I/O操作。MMIO技术可以提高I/O操作的效率，并减少CPU的负担。
• LC-3的MMIO技术可以提高I/O操作的效率，并减少CPU的负担。使用MMIO时，可以将特定的I/O端口映射到系统内存的特定地址，从而可以使用LD指令将数据从I/O端口加载到寄存器，或者用ST指令将数据从寄存器存储到I/O端口。
• 例如，假设我们想要从系统中的I/O端口0xFE00处读取一个字节的数据。我们可以将I/O端口0xFE00映射到系统内存的地址x3000，然后使用LD指令将x3000处的数据加载到R0中：LD R0, x3000。这样，R0中就包含了从I/O端口0xFE00处读取的数据。

; Program to read data from an I/O device 
; R0 contains the I/O device address 
IN R1, R0 
STR R1, x3000 
; R1 contains the data read from the device, which is stored in memory location x3000
; Program to write data to an I/O device 
; R0 contains the I/O device address 
; R1 contains the data to be written 
MOV R2, R1 
OUT R2, R0 
; Data in R1 is written to the device

• MMIO指令允许处理器向外部设备写入数据，而MIO指令则仅允许处理器从外部设备读取数据。MIO指令不支持向外部设备写入数据，因为这样会破坏物理硬件的一致性和稳定性。MMIO指令的设计更加安全，因此才能用于处理器与外部设备之间的数据交换。
• MIO.EN是一个特殊的LC-3指令，可用于启用/禁用处理器的MIO功能。当MIO.EN指令将MIO功能禁用时，处理器将不能从外部设备读取数据，但可以继续使用MMIO指令向外部设备写入数据

Caller Save、Callee Save

• 进入子程序前保存，子程序结束后恢复的是调用者保存Caller Save：
• 进入子程序后先保存，子程序结束前恢复的再返回原位置的，是被调用者保存Callee Save

举个例子

• 把对fib的函数调用看成整体而言的，R7在调用函数的内部总是会被修改为返回地址，所以R7在调用fib之前，需要由调用者保存。而R0和R2在调用过程中也会被修改，但是fib函数最后会还原这两个值
• 所以R7是Caller Save、R0R2是Callee Save