cpu运行时程序是在flash中还是在RAM呢?

本文探讨了x86架构的PC机与单片机在程序存储方式上的不同,前者程序通常存储在RAM中,后者则固化在Flash中。分析了这种差异的原因,并介绍了如何将单片机程序放置到RAM中运行的技术方案。

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转自:http://blog.youkuaiyun.com/denghuanhuandeng/article/details/6904728

对于x86的pc机和单片机等嵌入式开发系统程序的存储是截然相反的,  
即:  
x86的pc机cpu在运行的时候程序是存储在RAM中的,而单片机等嵌入式系统则是存于flash中  

 x86cpu和单片机读取程序的具体途径 

pc机在运行程序的时候将程序从外存(硬盘)中,调入到RAM中运行,cpu从RAM中读取程序和数据  
而单片机的程序则是固化在flash中,cpu运行时直接从flash中读取程序,从RAM中读取数据 

 造成这种差别的具体原因分析 

x86构架的cpu是基于冯.诺依曼体系的,即数据和程序存储在一起,而且pc机的RAM资源相当丰富,从几十M到几百M甚至是几个G,客观上能够承受大量的程序数据。  
单片机的构架大多是哈弗体系的,即程序和数据分开存储,而且单片的片内RAM资源是相当有限的,内部的RAM过大会带来成本的大幅度提高。 

单片机的程序能存储在RAM中吗 ?

通过上面的分析可得知:单片机的程序能存储于flash中是基于两点考虑,即体系结构和RAM资源的多少。因此,在技术不但进步片内RAM容量不断增多的今天,RAM资源已经不再是制约这种差别的主要因素,而对于体系机构我们只要更改cpu读取程序的方式就可以。  
将嵌入式系统的程序存于RAM中的具体做法  
“对于很多的嵌入式系统,其代码很多都存储在nor flash中,运行也是直接在flash中运行.我最近了解到我新公司的软件中的一段代码当时为了提高运行速度被加载到ram中运行.当时他们是花了很多时间来解决这个问题的.  
我仔细研究了一下链接脚本,用的是gnu的linux的交叉工具链.地址分配是写在一个ld脚本中的.  
他们是这样实现的:  
1,将你需要在ram中运行的代码写在单独的一个c文件中,然后在脚本中设置其运行地址与存放地址分开.设置好必要的代码起始和结束的标志变量.  
2,在代码中将存放地址处的代码拷贝到运行地址中. 

这段代码倒是没什么问题,只是我有个更简单的办法:  
还记得全局变量是怎么初始化的吗? .data段是一个自动初始化的段(内核代码处理),我只需要将这个c文件产生的代码放置在.data段中,这段代码就可以被加载到ram运行了.我测试了一下运行良好. 

      
                      冯.诺依曼体系与哈佛体系的区别 

  二者的区别就是程序空间和数据空间是否是一体的。 早期的微处理器大多采用冯诺依曼结构,典型代表是Intel公司的X86微处理器。取指令和取操作数都在同一总线上,通过分时复用的方式进行的。缺点是在高速运行时,不能达到同时取指令和取操作数,从而形成了传输过程的瓶颈。  
哈佛总线技术应用是以DSP和ARM为代表的。采用哈佛总线体系结构的芯片内部程序空间和数据空间是分开的,这就允许同时取指令和取操作数,从而大大提高了运算能力。  
例如
STM320LF240x系列DSP是增强型的哈佛结构通过三组并行的总线访问多个存储空间。它们分别是:程序地址总线(PAB),数据地址读总线(DRAB)和数据地址写总线(DWRB)。

<think>嗯,用户问的是CMSIS-DAP调试器程序下载到RAM还是Flash的问题。这个问题涉及到嵌入式调试的核心机制,需要从调试原理和具体实现两个层面解释。 用户可能正在使用Cortex-M芯片开发,遇到了调试配置问题。从引用[1]提到的RT1170 ECC问题来看,用户可能在处理比较复杂的调试场景,甚至可能遇到了类似ROM preloading导致的异常。需要特别注意用户对RAM/Flash存储介质的敏感度——这通常出现在需要实调试或固件更新的场景中。 先拆解核心概念:CMSIS-DAP本身只是协议转换器,真正的程序存储位置取决于目标工程的链接脚本和下载算法。这里要强调两个关键点:一是调试器的工作本质是控制CPU执行指令,二是存储介质的选择会影响调试体验。 注意到引用[2]提到OpenSDA可作为J-Link替代品,这说明用户可能在使用NXP开发板。结合引用[1]的RT1170-EVK案例,可以推测用户环境是MCUXpresso+I.MX RT系列。需要特别说明RT系列特有的FlexSPI映射机制——虽然用户没直接问,但这可能是后续问题的伏笔。 在解释RAM/Flash区别,要突出实性差异:RAM调试就像在临白板上写字,掉电就消失但修改快;Flash调试如同刻石板,持久但需要烧录间。引用[3]的GDB路径暗示用户可能接触过ESP32开发环境,这点可以成为后续扩展问题的切入点。 最后设计的问题链要覆盖三层:基础概念层(存储介质特性)、实践层(IDE配置方法)、异常处理层(ECC等特殊场景)。特别加入FlexRAM配置问题,因为这是RT1170区别于普通Cortex-M芯片的关键特性。</think>关于CMSIS-DAP调试器程序的下载位置,其存储介质取决于工程配置和目标芯片架构,具体如下: ### 一、核心机制 1. **调试器角色** CMSIS-DAP作为协议转换器(USB转SWD/JTAG),**不存储程序本身**,仅传输二进制数据到目标芯片。程序存储位置由以下因素决定: - 工程链接脚本(`.ld`文件) - IDE的下载配置选项 - 芯片启动模式(Boot ROM配置) 2. **存储位置判定依据** | 配置类型 | 存储介质 | 特点 | 适用场景 | |----------------|----------|--------------------------|-----------------------| | **RAM调试** | SRAM | 掉电丢失,下载速度快 | 临调试、快速迭代 | | **Flash调试** | NOR Flash| 掉电保存,下载需擦写 | 固件发布、长期运行 | ### 二、关键影响因素 1. **启动模式配置** 如引用[1]所述,当使能 **ROM preloading** (常见于NXP RT系列),芯片上电会从Flash加载初始化数据到RAM,此若强制下载到RAM可能冲突: ```c // Boot ROM初始化流程示例 if (FUSE_ECC_ENABLED) { copy_flash_to_ram(); // 引用[1]中ECC使能的异常根源 } ``` 2. **IDE配置差异**(以三大IDE为例) - **MCUXpresso**: 在`Debug Configurations > Startup`选项卡中明确选择: - `Execute from RAM` → 代码载入RAM - `Execute from Flash` → 代码烧录至Flash - **IAR/MDK**: 通过分散加载文件(`.icf`/`.sct`)指定`__RAM_BASE`或`__FLASH_BASE` ### 三、典型问题分析 引用[1]中描述的**ECC使能后调试失败**问题,本质是存储介质冲突: 1. **根本原因** - 使能ECC后Boot ROM强制初始化RAM - CMSIS-DAP尝试下载代码到**已被ROM占用的RAM区域** - 冲突导致下载失败(J-Link因更智能的内存访问规避此问题) 2. **解决方案** ```plaintext 方法1:切换为Flash下载模式(避开RAM初始化冲突) 方法2:在链接脚本中保留ROM初始化区域(需精确计算偏移地址) 方法3:使用J-Link等支持动态内存映射的调试器 ``` ### 四、存储介质选择建议 1. **优先RAM调试** - 需快速验证算法 - 芯片Flash擦写寿命有限(如测试阶段) - 示例命令(通过CMSIS-DAP): ```shell openocd -c "program firmware.bin 0x20000000 verify reset" # 下载到RAM ``` 2. **必须Flash调试** - 验证启动流程 - 测试低功耗唤醒 - 需持久化固件 - 引用[2]中OpenSDA的替代方案也可实现Flash编程 > **总结**:CMSIS-DAP自身不存储程序,实际下载位置由**工程配置**和**芯片启动模式**共同决定。RAM调试适合临开发,Flash调试用于最终部署。当遇到ECC等特殊配置,需调整下载策略以避免存储访问冲突[^1]。
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