uClinux系統平臺下的Flash存儲技術(shù)
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目前，全世界的NOR Flash生產(chǎn)商主要有：Intel、AMD、Fujitsu和Toshiba，NOR Flash存儲芯片的容量從幾K到64M不等，未來(lái)數年里作為標準存儲設備N(xiāo)OR Flash很有可能取代ROM。NAND Flash 的生產(chǎn)廠(chǎng)商包括Samsung和Toshiba，同時(shí)二者也是M-System公司的“DiskOnChip”上Flash的供應商。NAND Flash存儲芯片的容量從8M到128M，而DiskonChip可以達到1024M的容量。
對于小型嵌入式系統設計，尤其是uClinux系統設計時(shí)，NOR Flash更多的被采用。所以下面的介紹將更多集中在NOR Flash上。
系統設計
一般來(lái)說(shuō)，在嵌入式系統設計中RAM和Flash的選擇是由設計者來(lái)權衡的，而價(jià)格往往是主要的決定因素。Flash在每M字節的存儲開(kāi)銷(xiāo)上較RAM要昂貴，對于uClinux系統來(lái)說(shuō)選擇Flash作為存儲器具有一定的優(yōu)勢，uClinux系統在上電后需要運行的程序代碼和數據都可以存儲在Flash中，甚至于放在CPU起始地址中的uClinux的啟動(dòng)內核都可以寫(xiě)入Flash中。所以從一定意義上講，嵌入式系統只用Flash就可以完成所需的存儲功能。
Flash存儲器的分區較硬盤(pán)的分區更為簡(jiǎn)單，分區后的Flash使用起來(lái)更加方便。典型的Flash分區如下
SEGMENT PURPOSE
0 Bootloader
1 foctory configuration
2
. kernel
X
. root filesystem
Y
分區0放置Bootloader，分區1放置factory configuration,分區2到分區X放置系統內核，分區X到分區Y放置根文件系統。Flash的分區可以根據需要劃分，uClinx中支持Flash存儲器的塊設備驅動(dòng)負責定義上述的分區。
和PC機下的Linux不同，Flash的分區把系統的內核文件和根文件系統單獨劃分到兩個(gè)分區中，而PC機的硬盤(pán)是把內核文件和根文件放在一個(gè)分區內。PC機下的Linux的Bootloader是LILO或GRUB,它們在系統啟動(dòng)時(shí)能智能地在分區中找到內核文件塊并把它加載到RAM中運行。對于Flash而言，把內核的鏡像文件寫(xiě)進(jìn)一個(gè)單獨的分區對嵌入式系統有兩大優(yōu)點(diǎn)：1)系統可以直接在Flash上運行2)對于LILO或GRUB更易找到內核代碼加載，甚至可以不用LILO或者GRUB引導而知直接運行。
內核文件和根文件系統在Flash中的放置可以根據系統設計需要適當選擇，選擇見(jiàn)下表。
模 式 選 擇 | 優(yōu) 點(diǎn) | 缺 點(diǎn) |
內核和根文件放在固定偏移地址單元（單獨分區） | 適用于主要系統成員地址單元固定，易于引導程序（Bootloader）加載和分別升級內核和根文件系統。 | 在內核和根文件系統之間不可避免要浪費Flash空間。 |
根文件系統緊跟內核放置（不單獨分區） | 節省Flash存儲空間 | 內核文件和根文件合二為一，單獨升級不夠方便。 |
內核和根文件系統壓縮放置 | 節省大量的Flash存儲空間，可選擇壓縮放置內核或者根文件系統 | 系統需要引導程序（Bootloader）和RAM支持。 |
表1
引導程序選擇(Bootloader Selection)
系統啟動(dòng)之前的引導過(guò)程是CPU初始化的過(guò)程。包括ARM和X86在內的許多CPU是從固定的地址單元開(kāi)始運行引導程序的。其它的部分CPU而是從某個(gè)地址單元讀入引導程序的入口地址，然后再運行引導程序，譬如M68K和COLDFIRE系列。所以這些都影響到Flash中的系統啟動(dòng)代碼的存放地址。
首先系統要考慮的是系統在什么地址存放Bootloader，或者說(shuō)系統從哪個(gè)地址單元開(kāi)始加載運行系統內核代碼。
CPU啟動(dòng)后直接運行系統內核是可以實(shí)現的。對于uClinux來(lái)說(shuō)啟動(dòng)代碼必須包括芯片的初始化和RAM的初始化等硬件的配置，同時(shí)加載內核的代碼段到RAM中并清除初始化的數據段內容。盡管這些實(shí)現起來(lái)很直觀(guān)，但是具體要把啟動(dòng)代碼存放在Flash中正確的地址偏移單元內使CPU在一啟動(dòng)就能執行就比較困難了。不過(guò)現在技術(shù)比較先進(jìn)的CPU都將默認的偏移地址設置為0或者在偏移地址為0的附近存放起始地址。
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