Порты ввода/вывода

В первом случае регистры ввода-вывода это не просто область памяти. Они проецируются на память. Но принадлежат не памяти, а периферийным устройствам, это относится и к первому и ко второму случаю.
Во втором случае существуют раздельные адресные пространства: памяти и ввода-вывода. Физически, в архитектурах, где существует такое разделение, существует специальная линия, которая определяет, адресация чего производится, памяти или портов ввода-вывода. Порт ввода-вывода существует без относительно того, присоединены ли к нему регистр устройства. Но если регистр присоединён, то это даёт возможность производить с ним обмен через порт, к которому он подключён.
Читай Таненбаума

1