打印
[产品应用]

单片机的程序的执行

[复制链接]
367|4
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
跳转到指定楼层
楼主
jf101|  楼主 | 2024-9-14 08:56 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

关于程序在执行时,从哪里读取指令,哪里读取数据,也曾因为没有弄清楚系统上的程序和裸机程序之间的区别,而疑惑了很久。虽然在《微型计算机原理》课上知道程序运行时,从内存中读取指令和数据进行执行和回写。

但是单片机上只有几K的RAM,而flash一般有几十K甚至1M,这个时候指令和数据都在内存中吗(这里指的内存仅指RAM,因为PC上我们常说的内存就是DDR RAM memory,先入为主以至于认为单片机上也是这样,还没有明白其实RAM和Flash都是内存)?

这不可能,因为课上老师只说内存,但是PC上内存一般就是DDR RAM,不会是硬盘,硬盘是保存数据的地方;由此类比时,自己把自己弄晕菜了,单片机的RAM对应于DDR RAM,那Flash是不是就对应于硬盘了呢?在CSAPP上明白了,PC上之所以都在DDR RAM上,是速度的因素。

硬盘的速度太慢,即使是即将到来的SSD比起DDRRAM,还是差着几个数量级,所以拷贝到DDRRAM中。这时,一个程序的代码和数据是连续存放的,其中代码段是只读区域,数据段是可读写区域(这是由操作系统的内存管理机制决定的)。

运行时,再将它们拷贝到速度更快的SRAM中,以得到更快的执行速度。而对于,单片机而言工作频率也就几M,几十M,从Flash中与从RAM中读的差异可能并不明显,不会成为程序执行的瓶颈。

而对于PC而言,Flash的速度太慢,DDRRAM的速度也是很慢,即使是SRAM也是慢了不少,于是再提高工作频率也提高不了程序的执行速度,所以现在CPU工作频率最快是在2003左右,一个瓶颈出现了。

为了提高CPU的使用率,换个角度想一下,既然不能减少一段程序的执行时间,就在同样的时间执行更多的程序,一个核执行一段程序,两个核就可以执行两段程序,于是多核CPU成为了现在的主流)。

所以裸机程序指令就在Flash(Flash memory)中存放,而数据就放在了RAM中(flash的写入次数有限制,同时它的速度和RAM还是差很多)。更广泛说,在单片机上RAM存放data段,bss段,堆栈段;

本质上说,这和PC上程序都在RAM中存放是一样的,PC 上是操作系统规定了可读与可写,而单片机上是依靠不同的存储设备区分了可读与可写(当然现在的Flash是可读写的,如果Flash没有写入次数限制,速度又可以和RAM相差不多,单片机上是不是只要Flash就可以了呢(直接相当于PC上的DDRRAM)?这样成本也会比一个RAM,一个Flash低,更节省成本,对于生产商更划算)。

对于单片机的程序执行时指令和数据的存放与读取,理解如下:

对单片机编程后,程序的代码段,data段,bss段,rodata段等都存放在Flash中。当单片机上电后,初始化汇编代码将data段,bss段,复制到RAM中,并建立好堆栈,开始调用程序的main函数。

以后,便有了程序存储器,和数据存储器之分,运行时从Flash(即指令存储器,代码存储器)中读取指令 ,从RAM中读取与写入数据。RAM存在的意义就在于速度更快。

使用特权

评论回复
沙发
中国龙芯CDX| | 2024-9-19 08:13 | 只看该作者
多核CPU成为了现在的主流主要是提高速率

使用特权

评论回复
板凳
星辰大海不退缩| | 2024-9-20 13:00 | 只看该作者
RAM存在的意义就在于速度更快

使用特权

评论回复
地板
szt1993| | 2024-9-23 18:50 | 只看该作者
程序的代码段,data段,bss段,rodata段等都存放在Flash中

使用特权

评论回复
5
小夏天的大西瓜| | 2024-9-26 17:38 | 只看该作者
裸机程序指令就在Flash(Flash memory)中存放,而数据就放在了RAM中

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

231

主题

1538

帖子

2

粉丝