讓我們從最開始的環節講起。在單片機上電的瞬間，MCU的程序指針PC會被初始化為上電複位時的地址，從哪個地址處讀取將要執行的指令，由此程序在MCU上開始執行（當然在調用程序的main之前，還有一係列其他的的初始化要做
，如堆棧的初始化，不過這些很少回去修改）。PC在上電時，和MCU差不多，不過讀取的是BIOS，有它完成了很多初始化操作，最後，調用係統的初始化函數
，將控製權交給了操作係統

，於是我們看到了Windows、Linux係統啟動了。

如果將操作係統看作是在處理器上奔跑的一個大裸機程序（就是直接在硬件上跑的程序
，因為操作係統就是直接跑在CPU上的，這樣看待是可以的，不過這個裸機程序功能很多，很強大）
，那麼操作係統的啟動很像MCU程cheng序xu的de啟qi動dong。前qian者zhe有you一yi個ge很hen大da的de初chu始shi化hua程cheng序xu完wan成cheng很hen複fu雜za的de初chu始shi化hua，後hou者zhe有you一yi段duan不bu長chang的de彙hui編bian代dai碼ma完wan成cheng一yi些xie簡jian單dan的de初chu始shi化hua。這zhe一yi點dian看kan
，它ta們men在zai流liu程cheng上shang是shi很hen相xiang似si的de。

如果是係統上的程序啟動呢?它們是由係統來決定的。Linux上在shell下輸入./p後
，首先檢查是否是一個內建的shell命令；如果不是，則shell假設它是一個可執行文件（Linux上一般是elf格式）
，然後調用一些相關的函數

，將在硬盤上的p文件的內容拷貝到內存（DDR RAM）中，並建立一個它的運行環境（當然這裏邊還有內存映射，虛擬內存，連接與加載，等一些其他東西）
，準備執行。

由以上可知，單片機上的程序和平時在係統上運行的程序相比，在啟動時差異是很大的（如果將程序調用main以前的動作，都抽象為初始化的話
，程序的啟動可以簡化為：建立運行環境+調用main函數，這樣程序的執行差異是不大的）。因為單片機上跑的程序（裸機程序），是和操作係統一樣跑在硬件上的，它們屬於一個層次的。過去之所以沒有區分出單片機上的程序和PC機上的程序的一些差異，就是沒有弄明白這一點。

由此，以前的一些疑惑也就解開了。為什麼在單片機上的程序不怎麼使用malloc，而PC上經常使用?因為單片機上沒有已經寫好的內存管理算法代碼，而在PC上操作係統裏運行的程序
，libc已經把這些都做了，隻需要調用就可以了。如果在單片機上想用動態內存，也可以，但是這些代碼要自己去實現，並定義一個相應的malloc，有時候一些公司會提供一些庫函數可能會實現malloc
，但是因為單片機上RAM內存十分有限，如果不知道它的運行方式，估計會很危險。同樣
，因為在PC的係統上運行的程序與邏機程序的不同，裸機程序不會有動態鏈接，有的隻是靜態鏈接。

關guan於yu程cheng序xu在zai執zhi行xing時shi，從cong哪na裏li讀du取qu指zhi令ling
，哪na裏li讀du取qu數shu據ju，也ye曾zeng因yin為wei沒mei有you弄nong清qing楚chu係xi統tong上shang的de程cheng序xu和he裸luo機ji程cheng序xu之zhi間jian的de區qu別bie，而er疑yi惑huo了le很hen久jiu。雖sui然ran在zai《微型計算機原理》課上知道程序運行時，從內存中讀取指令和數據進行執行和回寫。但是單片機上隻有幾K的RAM
，而flash一般有幾十K甚至1M
，這個時候指令和數據都在內存中嗎（這裏指的內存僅指RAM，因為PC上我們常說的內存就是DDR RAM memory，先入為主以至於認為單片機上也是這樣，還沒有明白其實RAM和Flash都是內存）?

這不可能，因為課上老師隻說內存，但是PC上內存一般就是DDR RAM
，不會是硬盤，硬盤是保存數據的地方；由此類比時
，容易把自己弄糊塗

，單片機的RAM對應於DDR RAM
，那Flash是不是就對應於硬盤了呢?在CSAPP上明白了
，PC上之所以都在DDR RAM上，是速度的因素。硬盤的速度太慢
，即使是即將到來的SSD比起DDRRAM
，還是差著幾個數量級，所以拷貝到DDRRAM中。這時
，一個程序的代碼和數據是連續存放的，其中代碼段是隻讀區域，數據段是可讀寫區域（這是由操作係統的內存管理機製決定的）。

運行時
，再將它們拷貝到速度更快的SRAM中
，以得到更快的執行速度。而對於
，單片機而言工作頻率也就幾M或者幾十M
，從Flash中與從RAM中讀的差異可能並不明顯
，不會成為程序執行的瓶頸（而對於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，於是再提高工作頻率也提高不了程序的執行速度
，所以現在CPU工作頻率最快是在2003左右。一個瓶頸出現了。為了提高CPU的de使shi用yong率lv
，換huan個ge角jiao度du想xiang一yi下xia，既ji然ran不bu能neng減jian少shao一yi段duan程cheng序xu的de執zhi行xing時shi間jian
，就jiu在zai同tong樣yang的de時shi間jian執zhi行xing更geng多duo的de程cheng序xu，一yi個ge核he執zhi行xing一yi段duan程cheng序xu，兩liang個ge核he就jiu可ke以yi執zhi行xing兩liang段duan程cheng序xu，於yu是shi多duo核heCPU成為了現在的主流）。

所以裸機程序指令就在Flash（Flash memory）中存放
，而數據就放在了RAM中（flash的寫入次數有限製，同時它的速度和RAM還是差很多）。更廣泛說，在單片機上RAM存放data段、bss段
、堆棧段；ROM（EPROM
、EEPROM、Flash等非易失性存儲設備）存放代碼，隻讀數據段。本質上說
，這和PC上程序都在RAM中存放是一樣的
，PC 上是操作係統規定了可讀與可寫，而單片機上是依靠不同的存儲設備區分了可讀與可寫。當然現在的Flash是可讀寫的
，如果Flash沒有寫入次數限製，速度又可以和RAM相差不多，單片機上是不是隻要Flash就可以了呢（直接相當於PC上的DDRRAM）?這樣成本也會比一個RAM，一個Flash低，更節省成本，對於生產商更劃算。

對於單片機的程序執行時指令和數據的存放與讀取
，理解如下：

對單片機編程後
，程序的代碼段、data段、bss段
、rodata段等都存放在Flash中。當單片機上電後，初始化彙編代碼將data段
、bss段、複製到RAM中，並建立好堆棧，開始調用程序的main函數。以後，便有了程序存儲器
，和數據存儲器之分，運行時從Flash（即指令存儲器
，代碼存儲器）中讀取指令 ，從RAM中讀取與寫入數據。RAM存在的意義就在於速度更快。

無論是單片機也好，PC也ye罷ba，存cun在zai的de存cun儲chu器qi金jin字zi塔ta都dou是shi一yi致zhi的de，速su度du的de因yin素su，成cheng本ben的de限xian製zhi導dao致zhi了le一yi級ji級ji更geng快kuai的de存cun儲chu器qi的de更geng快kuai速su度du與yu更geng高gao的de成cheng本ben。應ying該gai說shuo，對dui於yu它ta們men的de理li解jie，就jiu是shi存cun儲chu器qi金jin字zi塔ta的de理li解jie。

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