KEIL编译器区分RW-data和ZI-data

发布者:疯狂小马最新更新时间:2018-12-01 来源: eefocus关键字:KEIL  编译器  data  ZI-data 手机看文章 扫描二维码
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KEIL工程的编译提示输出信息中有一个语句“Program Size:Code=xx RO-data=xx RW-data=xx ZI-data=xx”,它说明了程序各个域的大小,编译后,应用程序中所有具有同一性质的数据(包括代码)被归到一个域,程序在存储或运行的时候,不同的域会呈现不同的状态,这些域的意义如下:


  1. Code:即代码域,它指的是编译器生成的机器指令,这些内容被存储到ROM区。


  2. RO-data:Read Only data,即只读数据域,它指程序中用到的只读数据,这些数据被存储在ROM区,因而程序不能修改其内容。例如C语言中const关键字定义的变量就是典型的RO-data。


  3. RW-data:Read Write data,即可读写数据域,它指初始化为“非0值”的可读写数据,程序刚运行时,这些数据具有非0的初始值,且运行的时候它们会常驻在RAM区,因而应用程序可以修改其内容。例如C语言中使用定义的全局变量,且定义时赋予“非0值”给该变量进行初始化。


  4. ZI-data:Zero Initialie data,即0初始化数据,它指初始化为“0值”的可读写数据域,它与RW-data的区别是程序刚运行时这些数据初始值全都为0,而后续运行过程与RW-data的性质一样,它们也常驻在RAM区,因而应用程序可以更改其内容。例如C语言中使用定义的全局变量,且定义时赋予“0值”给该变量进行初始化(若定义该变量时没有赋予初始值,编译器会把它当ZI-data来对待,初始化为0);


  5. ZI-data的栈空间(Stack)及堆空间(Heap):在C语言中,函数内部定义的局部变量属于栈空间,进入函数的时候从向栈空间申请内存给局部变量,退出时释放局部变量,归还内存空间。而使用malloc动态分配的变量属于堆空间。在程序中的栈空间和堆空间都是属于ZI-data区域的,这些空间都会被初始值化为0值。编译器给出的ZI-data占用的空间值中包含了堆栈的大小(经实际测试,若程序中完全没有使用malloc动态申请堆空间,编译器会优化,不把堆空间计算在内)。


RW-data和ZI-data它们仅仅是初始值不一样而已,为什么编译器非要把它们区分开?这就涉及到程序的存储状态了,应用程序具有静止状态和运行状态。静止态的程序被存储在非易失存储器中,如STM32的内部FLASH,因而系统掉电后也能正常保存。但是当程序在运行状态的时候,程序常常需要修改一些暂存数据,由于运行速度的要求,这些数据往往存放在内存中(RAM),掉电后这些数据会丢失。因此,程序在静止与运行的时候它在存储器中的表现是不一样的。 


这里写图片描述


图中的左侧是应用程序的存储状态,右侧是运行状态,而上方是RAM存储器区域,下方是ROM存储器区域。 

程序在存储状态时,RO节(RO section)及RW节都被保存在ROM区。当程序开始运行时,内核直接从ROM中读取代码,并且在执行主体代码前,会先执行一段加载代码,它把RW节数据从ROM复制到RAM, 并且在RAM加入ZI节,ZI节的数据都被初始化为0。加载完后RAM区准备完毕,正式开始执行主体程序。 

编译生成的RW-data的数据属于图中的RW节,ZI-data的数据属于图中的ZI节。是否需要掉电保存,这就是把RW-data与ZI-data区别开来的原因,因为在RAM创建数据的时候,默认值为0,但如果有的数据要求初值非0,那就需要使用ROM记录该初始值,运行时再复制到RAM。 

STM32的RO区域不需要加载到SRAM,内核直接从FLASH读取指令运行。计算机系统的应用程序运行过程很类似,不过计算机系统的程序在存储状态时位于硬盘,执行的时候甚至会把上述的RO区域(代码、只读数据)加载到内存,加快运行速度,还有虚拟内存管理单元(MMU)辅助加载数据,使得可以运行比物理内存还大的应用程序。而STM32没有MMU,所以无法支持Linux和Windows系统。 

当程序存储到STM32芯片的内部FLASH时(即ROM区),它占用的空间是Code、RO-data及RW-data的总和,所以如果这些内容比STM32芯片的FLASH空间大,程序就无法被正常保存了。当程序在执行的时候,需要占用内部SRAM空间(即RAM区),占用的空间包括RW-data和ZI-data。应用程序在各个状态时各区域的组成见表 。


ROM(FLASH) = Code + RO-data +RW-data;

RAM size = RW-data + ZI-data;

对于STM32F103xxyy系列: 
第一个x代表引脚数:T-36pin,C-48pin,R-64pin,V-100pin,Z-144pin; 
第二个x代表Flash容量:6-32K,8-64K,B-128K,C-256K,D-384K,E-512K; 
第一个y代表封装:H-BGA封装,T-LQFP封装,U-QFN封装; 
第二个一代表工作稳定范围:6代表-40到85摄氏度,7代表-40到105摄氏度。


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