ARM体系中所描述的RO，RW和ZI数据-电子工程世界

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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RO，RW和ZI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。

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。他们的唯一区别就是Prog2的RO Data比Prog1多了1个字节。这正和之前的推测一致。

如果增加的是一条指令而不是一个常量，则结果应该是Code数据大小有差别。

同样再看两个程序，他们之间只相差一个“已初始化的变量”，按照之前所讲的，已初始化的变量应该是算在RW中的，所以两个程序之间应该是RW大小有区别。

Prog3：

＃i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog4：

＃i nclude

char a = 5；

void main(void)

{

;

}

Prog3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)

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

Prog4编译出来后的信息如下：

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

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之间确实只有RW Data之间相差了1个字节，这个字节正是被初始化过的一个字符型变量“a”所引起的。

再看两个程序，他们之间的差别是一个未初始化的变量“a”，从之前的了解中，应该可以推测，这两个程序之间应该只有ZI大小有差别。

Prog3：

＃i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog4：

＃i nclude

char a；

void main(void)

{

;

}

Prog3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)

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

Prog4编译出来后的信息如下：

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

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)

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

编译的结果完全符合推测，只有ZI数据相差了1个字节。这个字节正是未初始化的一个字符型变量“a”所引起的。

注意：如果一个变量被初始化为0，则该变量的处理方法与未初始化华变量一样放在ZI区域。

即：ARM C程序中，所有的未初始化变量都会被自动初始化为0。

总结：

C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。

C中的未被初始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。

C中的已被初始化成非0值的变量编译后市RW类型数据。

附：

程序的编译命令（假定C程序名为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

编译后的信息就在aa.map文件中。

ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash

RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM

关键字：ARM体系 ZI数据引用地址：ARM体系中所描述的RO，RW和ZI数据

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