Por que primeiro preciso definir um valor e depois a direção do GPIO em um processador incorporado?

Eu tenho um emprego em tempo integral como engenheiro de firmware. Recentemente, recebi uma tarefa de revisar as configurações do GPIO e alterar as configurações conforme necessário. Encontrei alguns pinos que foram configurados incorretamente de forma tão natural que os reconfigurei, mas me disseram que fiz isso na ordem errada. Aqui está o que eu estou falando:

Antes:
GPIO1.direction = INPUT;

Depois:
GPIO1.direction = OUTPUT;
GPIO1.value = 0;

No entanto, durante a revisão do código, fui informado de que preciso alterar a ordem de inicialização para o seguinte:

GPIO1.value = 0;
GPIO1.direction = SAÍDA;

Em outras palavras, defina primeiro o valor e, em seguida, defina a direção do pino. Também me disseram que é assim que os processadores modernos precisam ser, porque eles usam dois registradores, um para entrada e outro para saída, no entanto, os processadores antigos usam apenas um registro, portanto a ordem das operações não importa.
(Nota: Moderno = ARM Cortex M3 e superior, Antigo = Intel 8051)

Pedi uma explicação melhor no trabalho, mas não consegui uma boa resposta. Por isso decidi perguntar aqui.

Então, aqui estão as minhas questões:

1. Por que a ordem de inicialização é importante nos novos processadores?
   
2. Por que a ordem de inicialização não importa nos processadores antigos?
   
3. De que dois registros eles estão falando nos processadores modernos?
   
4. De que registro único eles estão falando nos processadores antigos?
   

Se alguém pudesse fornecer algum tipo de diagrama, isso seria ainda melhor.

O 8051 original usava as chamadas portas de saída pseudo-bidirecionais (dreno aberto com pullups), portanto não havia realmente nenhuma configuração de direção da porta.

Obviamente, para portas de saída bidirecionais verdadeiras modernas, é melhor ter um valor conhecido definido antes de ativar o pino da porta para saída, porque, caso contrário, você pode ter um transiente na saída que pode fazer algo indesejável.

Veja minha resposta aqui , por exemplo.

Edit: Aqui está a estrutura de pinos de E / S para um microcontrolador CMOS (relativamente) moderno :

TRIS (TRIState) é chamado DDR (Data Direction Register) em muitos outros micros. Nesse caso, se a saída da trava do TRIS estiver alta, os dois transistores estarão 'desligados', mas a porta ainda poderá ser lida.

Aqui está uma estrutura de pinos de E / S um pouco mais complexa para um micro Microchip mais recente .

Novamente, a trava do TRIS desativa a saída. Este inclui uma trava LAT que ajuda a evitar problemas de leitura, modificação e gravação . Na série PIC, você deve escrever apenas no registro LAT (e ler no registro PORT).

Aqui está o circuito interno original do pino da porta de E / S clássica 8051 e CMOS 8051 ( desta fonte ):

Há um pouco de complexidade extra, pois existe um transistor de aceleração em paralelo com o pull-up que é brevemente ligado para superar a capacitância externa. Como você pode ver, não há controle TRIS / DDR. Os MOSFETs de pull-up usados ​​na operação normal são 'fracos' - eles são pequenos o suficiente (baixo Idss) para que uma saída externa conectada ao pino possa puxar a linha de porta pseudo-bidirecional para baixo.

Se você definir a direção primeiro, o pino será brevemente configurado para emitir o valor atual de saída. Se você definir o valor primeiro, isso não acontecerá.

Portanto, fazê-lo da maneira recomendada evita falhas na saída, que podem variar de inofensivas a catastróficas, dependendo do que o pino está conectado.

Supondo que a direção padrão seja uma entrada (ou seja, High-Z, que está fazendo sentido, pois não queremos que o MCU force nenhum valor nas linhas conectadas), essa ordem de configuração da porta é preferível, mas não necessária. Na verdade, é necessário quando seu aplicativo exige que, na inicialização, o valor da porta não seja, digamos 1. Então você definirá o valor para 0e depois mudará a direção. Nesse caso, você evita a possível "falha" momentânea entre definir a direção e o valor, o que pode resultar em um pico nesse pino. E é verdade para todos os processadores que possuem essa lógica, não apenas os novos.