RO段、RW段和ZI段

RO段、RW段和ZI段
Posted by gavinkwoe
一直以來(lái)對于A(yíng)RM體系中所描述的RO，RW和ZI數據存在似是而非的理解，這段時(shí)間對其仔細了解了一番，發(fā)現了一些規律，理解了一些以前書(shū)本上有的但是 不理解的東西，我想應該有不少人也有和我同樣的困惑，因此將我的一些關(guān)于RO，RW和ZI的理解寫(xiě)出來(lái)，希望能對大家有所幫助。
要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知識：
ARM程序的組成
此處所說(shuō)的“ARM程序”是指在A(yíng)RM系統中正在執行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，這一點(diǎn)清注意區別。
一個(gè)ARM程序包含3部分：RO，RW和ZI
RO是程序中的指令和常量
RW是程序中的已初始化變量
ZI是程序中的未初始化的變量
由以上3點(diǎn)說(shuō)明可以理解為：
RO就是readonly，
RW就是read/write，
ZI就是zero
ARM映像文件的組成
所謂ARM映像文件就是指燒錄到ROM中的bin文件，也稱(chēng)為image文件。以下用Image文件來(lái)稱(chēng)呼它。
Image文件包含了RO和RW數據。
之所以Image文件不包含ZI數據，是因為ZI數據都是0，沒(méi)必要包含，只要程序運行之前將ZI數據所在的區域一律清零即可。包含進(jìn)去反而浪費存儲空間。
Q：為什么Image中必須包含RO和RW？
A：因為RO中的指令和常量以及RW中初始化過(guò)的變量是不能像ZI那樣“無(wú)中生有”的。
ARM程序的執行過(guò)程
從以上兩點(diǎn)可以知道，燒錄到ROM中的image文件與實(shí)際運行時(shí)的ARM程序之間并不是完全一樣的。因此就有必要了解ARM程序是如何從ROM中的image到達實(shí)際運行狀態(tài)的。
實(shí)際上，RO中的指令至少應該有這樣的功能：
1. 將RW從ROM中搬到RAM中，因為RW是變量，變量不能存在ROM中。
2. 將ZI所在的RAM區域全部清零，因為ZI區域并不在Image中，所以需要程序根據編譯器給出的ZI地址及大小來(lái)將相應得RAM區域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中
在程序運行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪(fǎng)問(wèn)變量。否則只能運行不含變量的代碼。
說(shuō)了上面的可能還是有些迷糊，RO，RW和ZI到底是什么，下面我將給出幾個(gè)例子，最直觀(guān)的來(lái)說(shuō)明RO，RW，ZI在C中是什么意思。
1; RO
看下面兩段程序，他們之間差了一條語(yǔ)句，這條語(yǔ)句就是聲明一個(gè)字符常量。因此按照我們之前說(shuō)的，他們之間應該只會(huì )在RO數據中相差一個(gè)字節（字符常量為1字節）。
Prog1：
＃i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog2：
＃i nclude
const char a = 5；
void main(void)
{
;
}
Prog1編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog2編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 61 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
================================================================================
以上兩個(gè)程序編譯出來(lái)后的信息可以看出：
Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data兩類(lèi)數據。他們的唯一區別就是Prog2的RO Data比Prog1多了1個(gè)字節。這正和之前的推測一致。
如果增加的是一條指令而不是一個(gè)常量，則結果應該是Code數據大小有差別。
2; RW
同樣再看兩個(gè)程序，他們之間只相差一個(gè)“已初始化的變量”，按照之前所講的，已初始化的變量應該是算在RW中的，所以?xún)蓚€(gè)程序之間應該是RW大小有區別。
Prog3：
＃i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog4：
＃i nclude
char a = 5；
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog4編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 1 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
================================================================================
可以看出Prog3和Prog4之間確實(shí)只有RW Data之間相差了1個(gè)字節，這個(gè)字節正是被初始化過(guò)的一個(gè)字符型變量“a”所引起的。
3; ZI
再看兩個(gè)程序，他們之間的差別是一個(gè)未初始化的變量“a”，從之前的了解中，應該可以推測，這兩個(gè)程序之間應該只有ZI大小有差別。
Prog3：
＃i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog4：
＃i nclude
char a；
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog4編譯出來(lái)后的信息如下：
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 97 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
編譯的結果完全符合推測，只有ZI數據相差了1個(gè)字節。這個(gè)字節正是未初始化的一個(gè)字符型變量“a”所引起的。
注意：如果一個(gè)變量被初始化為0，則該變量的處理方法與未初始化華變量一樣放在ZI區域。
即：ARM C程序中，所有的未初始化變量都會(huì )被自動(dòng)初始化為0。
總結：
1; C中的指令以及常量被編譯后是RO類(lèi)型數據。
2; C中的未被初始化或初始化為0的變量編譯后是ZI類(lèi)型數據。
3; C中的已被初始化成非0值的變量編譯后市RW類(lèi)型數據。
附：
程序的編譯命令（假定C程序名為tst.c）：
armcc -c -o tst.o tst.c
armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o
編譯后的信息就在aa.map文件中。
ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash
RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM