点击上方“嵌入式与Linux那些事”，选择“置顶/星标公众号”福利干货，第一时间送达问题1：FLASH中的代码是如何得到运行的呢？比如PC指针是在哪里由谁设置的？以ARM为例：ARM-cortex-M3/4的单片机（比如STM32 等）：该类单片机的代码在nor flash中，cortex内核可以直接运行，不需要将代码加载到ram中运行。
ARM-cortex-A系列的SOC（比如Exynos4412）：该类SOC更加复杂，通常有内存管理单元（MMU），代码存储在nand flash中，程序运行时，需要先将代码加载到ram中运行，该类SOC的启动环节包含了加载程序。
就像Windows操作系统存储在硬盘中，开机的时候，操作系统的代码会加载到内存条（RAM）中PC指针：无论什么单片机或者SOC，都有一个PC寄存器，这个寄存器保存了下一条待取指令的地址正常情况下自动加“4”，遇到分支跳转的时候，由跳转指令设置值。
那么指针是什么？指针是一个变量的地址，在含有操作系统（比如Linux、Windows）即硬件层面含有内存管理单元（MMU）的情况下，指针是虚拟地址，不含操作系统的情况下，是物理地址，虚拟地址和物理地址经过MMU转换。
问题2：这些代码需要搬到RAM中才能运行吗？不这样做会有什么不妥吗？上文讲了，大部分单片机的代码直接在nor flash中运行，少部分需要加载到ram中nor flash可以直接寻址一个字节，可以找到一个指令的具体地址，因此可以直接运行。
nand flash 的存储单元是块，不能对指令直接寻址，因此不能直接运行其中的代码因此保存在nand flash中的程序不加载到ram中运行不了即你的硬盘中的Windows不加载到内存条中，运行不起来。
问题3：如果需要搬到RAM，那是片内还是片外有什么区别吗？片内片外都可以，具体看是那款SOC或CPU了问题4：如果用户存在FLASH的实际代码大小（比如1MB），超过了RAM的可用空间（比如512KB），那这个搬移过程是啥样的？。
现在实际情况很少遇到这种情况，当然可能会有RAM很小的系统，可以分时分段的使用，即程序运行一段，加载一段，运行完，加载下一段很不建议这样玩，现在的RAM很大了，你的实际代码达到1MB的时候，你的内存可能都有1G，2G了。
比如Linux操作系统编译完后，实际上只有几MB，实际的Linux系统会有几个G 的内存可用问题5：片外扩展的FLASH和SRAM与片内的想比，除了空间大小有差别，性能速度上会有怎样的差异呢？具体要看SOC的总线设计。
一般来说片外的性能弱一点能不能在Flash中直接运行程序代码，取决于Flash的访问特性Flash存储器是按块组织的，在使用时也倾向于按块访问才更加高效Flash类似于ROM一类的存储器，但它其实是可读可写的，不同于同样可读可写的RAM，它在写入数据时需要先将你所写位置所属的块擦除，不管你是不是只写几个字节，所以如果要改写Flash中的数据，总是会先将数据所属的块缓存到内存中，然后再在内存中改写好数据后又重新将块写回，这样就不会丢失数据，但是花销太大。
读的时候，往往也是先定位块的位置，然后在块中顺序读取，在不同块中间断读取数据是非常低效的，所以按块读按块写是Flash的一大特点，它不能够随意的对存储区域寻址，典型的如NAND Flash不过有一类Flash存储器在读取数据时可以做到任意的寻址而不会有太大的花销，它的读操作是接近于RAM的，而写操作依然延续了按块擦除然后再按块写的特点，典型的如NOR Flash。
所以正因为这样的特性，Flash通常用于存储不需要频繁改动的掉电不能丢失的数据介绍完背景知识，回到问题：首先要清楚的是，CPU需要在存储器中读取指令，指令地址由PC寄存器给出，每执行完一条指令PC会自动的指向下一条指令，如果指令的长度不等会使得给出的地址不总是有一致的对齐，其次程序运行总会伴随跳转，这使得指令的寻址更具有随意性，所以说要直接在某种存储器中执行程序，至少读取数据时要能够任意寻址，而NOR Flash是刚好能满足要求的，市面上常见的MCU内置的Flash就是这种类型，所以能够直接在上面运行存储的程序，而不需要加载到RAM中。
其他不具备这种访问特性的存储器是不能直接在上面执行程序的，必须转移到满足这种特性的存储器当中执行，比如加载到RAM1、FLASH中的代码是如何得到运行的呢？比如PC指针是在哪里由谁设置的？采用cortex- m内核的MCU会根据外部启动配置引脚的电平，将启动存储器映射到0x00000000地址，如果是在Flash启动，在内部Flash的起始位置会存储一张异常中断向量表，表中的第一项和第二项存储了初始的栈地址和复位向量，这张表的位置是可配置的，而复位后的位置正是在0x00000000地址。
硬件上电复位后，SP，PC寄存器会自动依次设置为表中的前两项，然后根据PC设置的初始值开始执行代码，所以说PC的值是在复位时是自动设置的2、这些代码需要搬到RAM中才能运行吗？不这样做会有什么不妥吗？正如前面叙述的，并不必要。
在RAM中执行可能会得到更好的执行性能，但是对于MCU内部的Nor Flash来说是没有必要的有一点要提及的是，程序一般会由代码段txt，只读数据段rodata，初始化数据段data和未初始化数据段bss(并无数据)组成，只读数据段因为和代码段一样不需要改动，所以可以留在Flash当中 ，但是需要将也存储在Flash中的data段加载到RAM中以及空出空间给bss。
这是运行环境的初始化，是有搬运的，只是搬运的不是代码，这发生在进入main函数之前3、如果需要搬到RAM，那是片内还是片外有什么区别吗？在片内的RAM性能会更好，但是容量一般不能做的太大4、如果用户存在FLASH的实际代码大小（比如1MB），超过了RAM的可用空间（比如512KB），那这个搬移过程是啥样的？。
是可以分阶段加载执行的，但是对程序的组织会变得复杂，运行变得低效，如果出现了这种情况应该考虑更换硬件配置或者对程序优化裁剪5、片外扩展的FLASH和SRAM与片内的想比，除了空间大小有差别，性能速度上会有怎样的差异呢？。
这取决于存储器的时钟速率和访问延迟，集成在内部的存储器性能一般是能比片外的更好的，所以要使程序有更高的运行性能应该优先使用内部存储器低端MCU由于运行速率低，内部和外部不会有太大的区别可以从以下三个方面可以回答这个问题：。
1、计算机组成原理
冯诺依曼模型计算机专业的同学对这张图一定不陌生，这是最经典的计算机模型，现在所有的计算机设备（当然也包括嵌入式）都没有跳出这个模型里面的五项可以分为三部分：（1）CU和ALU是CPU（2）Memory是内存设备（理想的内存设备）（3）Input和Output是各种外设设备（键盘、鼠标、显示器······）。
我们这里关注的点是内存设备冯诺依曼模型中将Memory想象成理想内存设备所谓理想内存设备就是可读可写、非易失、随机读写对于理论模型来说，简介易懂是关键但是在现实中却没有这么理想，受限于成本，不同的存储器只能满足部分指标，这就是接下来要说的主流存储器。
2、主流存储器的特点现在的存储器可以大致分为两类：RAM和ROM关于这两类存储器的具体定义和发展历程已经有很多总结，这里就不再赘述，只从我个人的角度谈一下对这两类存储器的理解（1）RAM，具体可以分为SRAM和DRAM。
共同特点（RAM的根本特点）：可读可写、随机读写区别：SRAM上电即可用，DRAM需要初始化后才能使用，并且SRAM单位成本高于DRAM（2）ROM，具体可分为硬盘、Flash（NOR Flash和NAND Flash）。
共同特点：非易失区别：硬盘和NAND Flash都是整块读写、NOR Flash可以随机读，但是需要整块写NOR Flash非易失、随机读的特性让它可以作为系统的启动介质3、CPU与存储器之间的速度差异是现在制约计算机性能的主要原因。
4、具体到上面5个问题（1）具体要看是什么Flash，如果是NOR Flash，那么系统可以直接访问执行如果是NAND Flash，则需要将代码加载到RAM中再运行PC寄存器在CPU中，在CPU上电时由硬件设置一个特定的值（例如：ARM Cortex-M3的PC寄存器上电默认是0x4）。
（2）和第一问一样，需不需要搬移代码要看Flash类型（3）如果是相同类型的RAM，片内和片外没有区别如果RAM类型不同，就需要具体情况具体分析（4）这里假设Flash是1MB，RAM是512KB，猜测应该是NOR Flash和SRAM（例如STM32），则代码不需要搬移。
如果是NAND Flash，一般会和DRAM搭配，容量会大很多，应该假设不成立版权声明：本文来源网络，免费传达知识，版权归原作者所有如涉及作品版权问题，请联系我进行删除end往期推荐嵌入式Linux必读经典书籍。
嵌入式学习路线推荐一位读者逻辑清晰的提问机械转行嵌入式成功上岸一位音视频方向读者秋招上岸的经历
扫码加我微信进技术交流群
分享
收藏
点赞
在看
发表评论:
◎欢迎参与讨论，请在这里发表您的看法、交流您的观点。