【操作系统】一篇搞懂系统中的内存结构（原创）

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✅写在前面，内存常常是比较困扰我们的地方，搞清楚内存结构，对于我们理解系统的运行机制是非常有帮助的，这篇文章，先整体介绍一下内存结构的框架，让我对于内存先从宏观上有个认识，再选择不懂的点逐个击破。

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📊 下面先从一张树状图梳理一下内存的框架

Memory (Memory Map)
│
├── 程序区（Code Area / Text Segment）
│     └── Flash (ROM) → .text, .rodata
│           - main(), printf(), const strings
│
├── 静态存储区（Static Storage Area）
│     └── RAM (AXISRAM / SRAM) → .data, .bss
│           - 全局变量、static 变量
│
└── 动态存储区（Dynamic Storage Area）
      ├── 栈（Stack）→ .stack
      │     - 局部变量、函数调用上下文
      │
      └── 堆（Heap）→ .heap
            - malloc/free 分配的内存

✅ 一、程序区（Program Area / Code Area / Text Section）

🔹 定义：

程序区用于存放程序的可执行代码（即编译后的机器指令）。

在嵌入式系统中，这部分内容通常被烧写到 Flash（ROM） 中，而不是 RAM 中。

🔹 存放内容：

• 函数体（如 main()、SysTick_Handler()）
• 常量字符串（如 "Hello World"）
• 只读数据（如 const int value = 10;）

这些内容在程序运行过程中 不会被修改，因此适合存放在只读存储器中。

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🧠 二、结合 .icf 文件说明

.icf 文件是 IAR Embedded Workbench 开发环境中用于配置 链接器（Linker）行为的文件

📌 .icf 文件的作用
.icf 文件的主要作用是告诉链接器：

> 程序中各个段（如代码段 .text、数据段 .data、堆栈 .heap 和 .stack）应该放在芯片的哪些内存地址上
> 各个内存区域的起始地址和大小 堆栈（CSTACK）、堆（HEAP）的大小 是否需要初始化某些段
> 是否要将某些代码或数据放到特定的内存区域（如高速 SRAM）

.icf 文件中定义了：

define region ROM_region = mem:[from __ICFEDIT_region_ROM_start__ to __ICFEDIT_region_ROM_end__];
place in ROM_region { readonly };

这段配置表示：

• 所有 只读内容（包括程序代码和常量）都分配到了 Flash 区域
• 这就是我们说的 程序区

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✅ 三、程序区的主要段（Section）

段名	描述
.text	主要存放函数代码（机器指令）
.rodata	只读数据，如字符串常量、const 全局变量

例如：

const int magic_number = 0x12345678; // 放在 .rodata
void main() {
    // 这里的代码会编译成机器码，放在 .text 段
}

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✅ 四、三大区域对比总结

类别	内容	存储位置	是否可变	生命周期	示例
程序区（Code/Text）	代码、常量字符串、const 数据	Flash（ROM）	❌ 不可变	整个程序运行期间	main() 函数、printf("hello")
静态存储区（Static Data）	全局变量、static 变量	RAM（如 AXISRAM）	✅ 可变	整个程序运行期间	int global_var = 10;
动态存储区（Dynamic Data）	堆（Heap）、栈（Stack）	RAM（如 AXISRAM 或 DTCM）	✅ 可变	动态变化（函数调用或手动分配）	malloc() 分配的数据、局部变量

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✅ 五、为什么程序区放在 Flash 而不是 RAM？

• Flash 是非易失性存储器，掉电后程序不丢失
• RAM 是易失性的，不适合长期保存程序代码
• Flash 的访问速度比 RAM 慢，但 Cortex-M 架构使用了缓存机制（ITCM/DTCM）来提高执行效率

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✅ 六、总结一句话：

在 STM32 等嵌入式系统中，程序运行时内存分为三个主要区域：

1. 程序区（Code Area）：存放在 Flash 中，包含 .text 和 .rodata，不可修改
2. 静态存储区（Static Area）：存放在 RAM 中，包含 .data 和 .bss，用于全局变量和 static 变量
3. 动态存储区（Dynamic Area）：存放在 RAM 中，包含 .stack 和 .heap，用于函数调用和动态内存分配

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