深入分析arm的程序启动过程内存分配和加载区域运行区域的关系-Toy模板网

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arm 编译空间运行空间,arm开发

STM32的启动过程一
启动代码
启动代码由MCU研发商提供。
MCU一上电，首先执行的是启动代码，她是一个汇编代码。
以stm32f1为例：
首先定义堆栈，然后定义中断向量表，然后执行复位中断服务函数Reset_Handler
; Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =_main
BX R0
ENDP
Reset_Handler首先调用SystemInit，配置和运行时钟系统，然后执行 _main函数，在 _ _main 里面对堆栈、中断向量表、运行域和加载域等的初始化，然后才跳转到我们写的main函数，在main函数里面做一些外设初始化等，进入while（1）循环，进行业务逻辑处理。
这是st任何一个程序运行过程。
keil编译过程
arm 编译空间运行空间,arm开发

keil编译过程：
1）汇编（通过armasm汇编器将.s–>.o文件）
2）编译（通过armcc编译器将.c–>.o文件）
3）链接（通过armlink链接器将目标文件.o–>.elf/.alf映像文件）
4）格式转换器将.elf文件–>.hex文件
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映像文件其实就是可执行文件。
一般来说，Windows或者Linux系统使用链接器生成可执行映像文件elf后，内核会根据该文件的信息加载后，就可以运行程序了，但在单片机平台上，需要把该文件的内容加载到芯片上，所以还需要对链接器生成的elf文件利用格式转换器formelf转换成“.bin”或“.hex”文件，交给下载器下载到芯片的flash或rom中。
程序不同组件的所属区域
在keil中，我们编译整个项目后，会出现
Program Size: Code=1592 RO-data=336 RW-data=32 ZI-data=1832
这就是程序状态区域，有4个： Code、RO-data、RW-data和ZI-data。
Code
Code即代码域，它指的是编译器生成的机器指令，这些内容被存储到Flash/rom区。
RO-data
O-data：Read Only data，即只读数据域，它指程序中用到的只读数据，这些数据被存储在Flash/rom区，因而程序不能修改其内容。
例如C语言中const关键字定义的变量就是典型的RO-data。
RW-data
RW-data：Read Write data，即可读写数据域，它指初始化为"非0值"的可读写数据，程序刚运行时，这些数据具有非0的初始值，且运行的时候它们会常驻在RAM区，应用程序可以修改其内容。
当程序在运行状态的时候，程序常常需要修改一些暂存数据，由于运行速度的要求，这些数据往往存放在内存中(RAM)，掉电后这些数据会丢失。
例如C语言中使用定义的全局变量，且定义时赋予"非0值"给该变量进行初始化。
程序运行过程中，凡是变量都存储在RAM中。
ZI-data
ZI-data：Zero Initialie data，即0初始化数据，它指初始化为"0值"的可读写数据域，它与RW-data的区别是程序刚运行时这些数据初始值全都为0，而后续运行过程与RW-data的性质一样，它们也常驻在RAM区，因而应用程序可以更改其内容。
例如C语言中使用定义的全局变量，且定义时赋予"0值"给该变量进行初始化(若定义该变量时没有赋予初始值，编译器会把它当ZI-data来对待，初始化为0)；
ZI-data的栈空间(Stack)及堆空间(Heap)
ZI-data的栈空间(Stack)及堆空间(Heap)：在C语言中，函数内部定义的局部变量属于栈空间，进入函数的时候从向栈空间申请内存给局部变量，退出时释放局部变量，归还内存空间。而使用malloc动态分配的变量属于堆空间。在程序中的栈空间和堆空间都是属于ZI-data区域的，这些空间都会被初始值化为0值。编译器给出的ZI-data占用的空间值中包含了堆栈的大小(经实际测试，若程序中完全没有使用malloc动态申请堆空间，编译器会优化，不把堆空间计算在内)。

部分内容摘抄自——Code-data,RO-data,RW-data,ZI-data 程序运行时加载过程 https://blog.csdn.net/wct3344142/article/details/105354340
这4个程序状态区域中，Code、RO和RW是存储在Flash中的，因为RW，例如初始化非零的全局变量，确保每次上电是相同的，所以也存储在Flash中，而ZI和堆栈初始化是0的，就没必要存储在Flash中。
是否需要掉电保存，是把RW-data与ZI-data区别开来的原因，因为在RAM创建数据的时候，默认值为0，但如果有的数据要求初值非0，那就需要使用ROM记录该初始值，运行时再复制到RAM。
当程序存储到 STM32 芯片的内部 FLASH 时(即 ROM 区)，它占用的空间是 Code、RO-data 及 RW-data 的总和，所以如果这些内容比 STM32 芯片的 FLASH 空间大，程序就无法被正常保存了。当程序在执行的时候，需要占用内部 SRAM 空间(即 RAM 区)，占用的空间包括 RW-data 和 ZI-data。
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因为MCU没上电时RAM中没有数据，所以此时所有的东西（包括代码、变量、初始值等）都是存放在flash中的，当上电后又要把变量等复制到RAM中才能正常运行。这就涉及到程序的加载时域和运行时域。
运行域和加载域
程序的加载时域就是程序在Flash中的实际存储状态，运行时域是指程序执行时的状态。
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在执行映像之前，必须将已初始化的RW数据从ROM中复制到RAM中的执行地址。在RAM中创建RW的过程也会同时创建ZI Section（初始值为0的变量区），这样才算完成了MCU运行的准备。
程序在存储状态时，RO节(RO section)及RW节都被保存在ROM区。当程序开始运行时，内核直接从ROM中读取代码，并且在执行主体代码前，会先执行一段加载代码，它把RW节数据从ROM复制到RAM，并且在RAM加入ZI节，ZI节的数据都被初始化为0。加载完后RAM区准备完毕，正式开始执行主体程序。
STM32的RO区域不需要加载到SRAM，内核直接从FLASH读取指令运行。计算机系统的应用程序运行过程很类似，不过计算机系统的程序在存储状态时位于硬盘，执行的时候甚至会把上述的RO区域(代码、只读数据)加载到内存，加快运行速度，还有虚拟内存管理单元(MMU)辅助加载数据，使得可以运行比物理内存还大的应用程序。而STM32没有MMU，所以无法支持Linux和Windows系统。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-827546.html

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