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ARM体系中所描述的RO,RW和ZI数据

时间:11-28 来源:互联网 点击:
代码段(text):代码段是用来存放可执行文件的操作指令,也就是说是它是可执行程序在内存种的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改,所以只准许读取操作,而不允许写入(修改)操作——它是不可写的。

数据段(data):数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量,换句话说就是存放程序静态分配[1]的变量和全局变量。

BSS段:BSS段包含了程序中未初始化全局变量,在内存中 bss段全部置零。BSS是block started by symbol的缩写。因为未初始化的变量没有对应的值,所以并不需要存储在可执行对象中。但是因为C标准强制规定未初始化的全局变量要被赋予特殊的默认值(基本上是0值),所以内核要从可执行代码装入变量(未赋值的)到内存中,然后将零页映射到该片内存上,于是这些未初始化变量就被赋予了0值。这样做避免了在目标文件中进行显式地初始化,减少空间浪费

一直以来对于ARM体系中所描述的RORWZI数据存在似是而非的理解,这段时间对其仔细了解了一番,发现了一些规律,理解了一些以前书本上有的但是不理解的东西,我想应该有不少人也有和我同样的困惑,因此将我的一些关于RO,RW和ZI的理解写出来,希望能对大家有所帮助。

要了解RO,RW和ZI需要首先了解以下知识:

ARM程序的组成

此处所说的“ARM程序”是指在ARM系统中正在执行的程序,而非保存在ROM中的bin映像(image)文件,这一点清注意区别。

一个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变量

ZI是程序中的未初始化的变量

由以上3点说明可以理解为:

RO就是readonly,

RW就是read/write,

ZI就是zero

ARM映像文件的组成

所谓ARM映像文件就是指烧录到ROM中的bin文件,也成为image文件。以下用Image文件来称呼它。

Image文件包含了RO和RW数据。

之所以Image文件不包含ZI数据,是因为ZI数据都是0,没必要包含,只要程序运行之前将ZI数据所在的区域一律清零即可。包含进去反而浪费存储空间。

Q:为什么Image中必须包含RO和RW?

A:因为RO中的指令和常量以及RW中初始化过的变量是不能像ZI那样“无中生有”的。

ARM程序的执行过程

从以上两点可以知道,烧录到ROM中的image文件与实际运行时的ARM程序之间并不是完全一样的。因此就有必要了解ARM程序是如何从ROM中的image到达实际运行状态的。

实际上,RO中的指令至少应该有这样的功能:

1. 将RW从ROM中搬到RAM中,因为RW是变量,变量不能存在ROM中。

2. 将ZI所在的RAM区域全部清零,因为ZI区域并不在Image中,所以需要程序根据编译器给出的ZI地址及大小来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量,同理:变量不能存在ROM中

在程序运行的最初阶段,RO中的指令完成了这两项工作后C程序才能正常访问变量。否则只能运行不含变量的代码。

说了上面的可能还是有些迷糊,RO,RW和ZI到底是什么,下面我将给出几个例子,最直观的来说明RO,RW,ZI在C中是什么意思。

RO

看下面两段程序,他们之间差了一条语句,这条语句就是声明一个字符常量。因此按照我们之前说的,他们之间应该只会在RO数据中相差一个字节(字符常量为1字节)。

Prog1:

#i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog2:

#i nclude

const char a = 5;

void main(void)

{

;

}

Prog1编译出来后的信息如下:

================================================================================

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编译出来后的信息如下:

================================================================================

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)

================================================================================

以上两个程序编译出来后的信息可以看出:

Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data两类数据。他们的唯

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