ROM和RAM是人盡皆知的概念。即：

RAM(random access memory)隨機(jī)存儲(chǔ)內(nèi)存 ，這種bai存儲(chǔ)器在斷電時(shí)du將丟失其存儲(chǔ)內(nèi)容，故主要用于存儲(chǔ)短時(shí)間使用的程序。

ROM(Read-Only Memory)只讀內(nèi)存 ，是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

而當(dāng)一個(gè)嵌入式項(xiàng)目在立項(xiàng)時(shí)，其中有個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)系統(tǒng)所需的RAM和ROM用量進(jìn)行評(píng)估。

在滿足系統(tǒng)需求的前提下，盡量降低硬件成本，據(jù)說(shuō)同等大小的RAM價(jià)格大概是ROM的6倍。

大部分的資料都宣稱程序分為RO、DATA、BSS等段，RO段應(yīng)該放在ROM里，DATA段放在RAM里云云。對(duì)于DATA、BSS，這些段因?yàn)橛蓄l繁的寫(xiě)操作，所肯定要放到RAM里，但是只讀數(shù)據(jù)(包括代碼段)必須放在ROM里嗎?答案是不一定。

RAM和ROM等存儲(chǔ)單元的物理地址映射是由做硬件的數(shù)字工程師確定，他們?cè)趧澐謺r(shí)主要會(huì)考慮電路的延遲，將這些儲(chǔ)存單元按照一定的方式掛在同一條AHB總線上。而嵌入式平臺(tái)軟件工程師可以通過(guò)修改鏈接腳本來(lái)設(shè)置哪些數(shù)據(jù)、代碼在程序運(yùn)行時(shí)放在ROM里，哪些放在RAM里.

這里多說(shuō)一句，RAM在系統(tǒng)剛上電的時(shí)候，其內(nèi)容是隨機(jī)的。所謂的數(shù)據(jù)、代碼放在RAM里，是指在初始化時(shí)，CPU從flash里讀下載的bin文件，也有的平臺(tái)下載的是hex文件，找出其中的ram段，以類似于memcpy的方式將數(shù)據(jù)從bin文件里的對(duì)應(yīng)位置拷貝到RAM映射到的物理地址里，這才是所謂的放在RAM里.

RAM分為很多種，關(guān)于SRAM、DDR、SDRAM、PSRAM等等的概念請(qǐng)自行百度，從軟件的角度籠統(tǒng)一點(diǎn)，分為片內(nèi)和片外ram。對(duì)于軟件工程師的來(lái)說(shuō)，它們的區(qū)別就是訪問(wèn)速度，片內(nèi)ram一般用TCM(Tightly Coupled Memory)的方式集成在CPU芯片內(nèi)部，有單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，它的訪問(wèn)速度可以和cache相媲美，而片外ram的訪問(wèn)要麻煩一些，CPU發(fā)出想訪問(wèn)的地址給AHB總線控制器，它會(huì)知道對(duì)應(yīng)的地址是在片外RAM里，將訪問(wèn)請(qǐng)求遞給RAM控制器，再由RAM控制器訪問(wèn)RAM后將數(shù)據(jù)返回。

大體上片內(nèi)的訪問(wèn)速度是片外RAM的1.5~2倍。片內(nèi)ram集成在CPU芯片內(nèi)部，它是在CPU設(shè)計(jì)時(shí)就加上的，它使用和CPU幾乎一樣的制作工藝和材料，而且增加了芯片的大小，所以成本比較高，一般也就只有幾十K字節(jié)，好鋼當(dāng)然要用在刀刃上，片內(nèi)ram用來(lái)存放中斷處理handler、RTOS調(diào)度器、任務(wù)上下文切換、內(nèi)存分配釋放等使用頻率最高的代碼和中斷堆棧這種讀寫(xiě)頻率極高的內(nèi)存區(qū)，如果有多余的部分也可以放一些經(jīng)常被引用到的全局變量。

片外RAM一般就是采購(gòu)的市面上的成品，如Samsung，Hynix，Apmemory等，價(jià)格相對(duì)便宜，其容量的可選范圍也較為寬松，從幾M到幾G的都有，它可以用來(lái)存儲(chǔ)全局變量，bss，以及我們常用到的malloc所分配的堆空間等。 還有一點(diǎn)不同的是：片內(nèi)Ram上電就可以直接使用，而片外的RAM都需要一個(gè)硬件控制器完成對(duì)其時(shí)序的控制，軟件人員則需要對(duì)該控制器編寫(xiě)專用的控制驅(qū)動(dòng)

ROM一般是有兩種，一種是指集成在CPU芯片內(nèi)部的一塊只讀存儲(chǔ)區(qū)域，一般是幾K到幾十K字節(jié)大小，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)剛上電時(shí)對(duì)cpu和一些核心外設(shè)(如時(shí)鐘，串口，MMU、DRAM、Flash等)進(jìn)行初始化的代碼，它在程序運(yùn)行中也是不可寫(xiě)的，要對(duì)它執(zhí)行寫(xiě)操作只能使用硬件燒寫(xiě)器進(jìn)行，也就是一般所說(shuō)的下載程序，這部分的代碼在芯片測(cè)試階段可以進(jìn)行編程器下載更新，量產(chǎn)后一般就會(huì)固化，不能做任何修改的。

另一種指的就是flash。首先需要說(shuō)明的是，很多做嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)的同學(xué)一直把flash比作PC上的硬盤(pán)，其實(shí)它們指的是Nand flash，而對(duì)于很多小型的嵌入式系統(tǒng)，就只有一個(gè)2M或者4M的Nor Flash，它和硬盤(pán)有一個(gè)顯著的區(qū)別：flash里存放的代碼是可以由CPU直接取指并執(zhí)行的，而PC上硬盤(pán)里的程序都需要加載到內(nèi)存里才能運(yùn)行。

flash并不是絕對(duì)的運(yùn)行時(shí)不可寫(xiě)，有時(shí)候應(yīng)用程序需要保存一些配置信息到flash里，類似于PC程序的配置文件，以保證掉電了之后它的內(nèi)容不會(huì)丟失，下次開(kāi)機(jī)時(shí)可以直接從flash讀取到。

不過(guò)，flash的寫(xiě)操作要比RAM麻煩的多了，flash在寫(xiě)之前需要發(fā)送多個(gè)命令字來(lái)握手，還要先對(duì)即將要寫(xiě)的地址所在的扇區(qū)進(jìn)行整體擦除，就是把該扇區(qū)里的內(nèi)容全設(shè)為1，所謂寫(xiě)flash就是把其中的一些bit設(shè)為0;更要命的是，flash的每個(gè)獨(dú)立bit位的寫(xiě)次數(shù)是有上限的，市面上大部分的產(chǎn)品都只能寫(xiě)10~100萬(wàn)次。多說(shuō)一句，每個(gè)bit位的壽命是獨(dú)立的，如果一個(gè)bit位在擦除和寫(xiě)的動(dòng)作中，它的值始終為1，則不會(huì)有影響;例如反復(fù)對(duì)一個(gè)地址寫(xiě)0xF0，則不會(huì)影響高4bit的壽命，而低4bit每次都要先擦成1，再寫(xiě)入0，這樣就會(huì)降低其壽命。

現(xiàn)在我們討論一下RO、DATA、BSS到底應(yīng)該放在RAM里還是ROM里。

首先考慮一下，有沒(méi)有什么東西必須放在ROM里? 當(dāng)然有，引導(dǎo)程序(系統(tǒng)的初始化代碼)就必須放到ROM里。在CPU剛上電時(shí)，只能去一個(gè)默認(rèn)的地址去取第一條指令，開(kāi)始干活，這個(gè)地址都是映射到片內(nèi)的ROM里，原因很簡(jiǎn)單，此時(shí)，作為外設(shè)的flash和DDR等都還沒(méi)有初始化，CPU根本無(wú)法從它們那里讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，片內(nèi)ROM里的這些代碼就需要完成這些模塊的初始化。另外，一個(gè)項(xiàng)目的處理器和主要外設(shè)確定了以后，這部分初始化代碼在很長(zhǎng)的時(shí)間里，都不需要做任何修改的。

那有沒(méi)有什么東西必須放RAM里?當(dāng)然也有，應(yīng)用程序經(jīng)常讀寫(xiě)的全局變量，堆、棧等等，都需要放在RAM里，根據(jù)訪問(wèn)的頻率，將頻率最高的少量數(shù)據(jù)放到片內(nèi)ram。

只讀數(shù)據(jù)(代碼段、程序里的const、字符串等)應(yīng)該放在哪?一般來(lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該放在Flash里，因?yàn)樗鼈儾恍枰恍薷?，而且前面提到過(guò)，rom要比ram便宜的多。可能有人會(huì)有疑問(wèn)，放在flash里，會(huì)不會(huì)讀取的速度很慢?讀ROM的速度是比讀RAM的數(shù)據(jù)要慢一點(diǎn)，但是不要忘了，現(xiàn)代CPU都有強(qiáng)大的cache，而且數(shù)據(jù)Dcache和指令I(lǐng)cache都是分開(kāi)的，在系統(tǒng)運(yùn)行中，cache的命中率可以高達(dá)80~90%，所以大部分時(shí)候CPU都可以在第一時(shí)間就拿到想要的指令和數(shù)據(jù)。

最后分享兩個(gè)案例：

1 前面提到片內(nèi)Ram是一塊非常寶貴的空間，它的優(yōu)點(diǎn)就是CPU可以在第一時(shí)間取到里面的數(shù)據(jù)。但是處于成本考慮，它的空間往往都非常有限。如果用戶有兩種比較耗時(shí)的業(yè)務(wù)，需要頻繁的大量取指，但重點(diǎn)是它們不會(huì)同時(shí)運(yùn)行。這種情況下，就可以在鏈接腳本里開(kāi)辟的片內(nèi)Ram空間，將該段的鏈接選項(xiàng)加上NOCROSSREFS，再將這片空間的大小定義為這兩個(gè)耗時(shí)業(yè)務(wù)代碼占空間較大的那個(gè)(例，業(yè)務(wù)一有1K代碼，業(yè)務(wù)二有2K代碼，這片空間就定義為2K)，在業(yè)務(wù)一開(kāi)始時(shí)，將其代碼拷貝到這塊片內(nèi)ram里(一般是用DMA的方式)，運(yùn)行業(yè)務(wù)一的代碼;當(dāng)業(yè)務(wù)二開(kāi)始時(shí)，也是拷貝其代碼到片內(nèi)ram里。這樣，兩種業(yè)務(wù)的耗時(shí)操作在運(yùn)行中都可以在第一時(shí)間里取到指令，對(duì)耗時(shí)業(yè)務(wù)做了很好的優(yōu)化。

2 曾經(jīng)遇到過(guò)這樣一個(gè)運(yùn)行時(shí)死機(jī)，查看CPU寄存器可以看到是報(bào)一個(gè)取指了令異常，可是查看PC寄存器對(duì)應(yīng)的地址，發(fā)現(xiàn)CPU正在取的一條指令是正常的，起初十分費(fèi)解。后來(lái)通過(guò)仔細(xì)分析其死機(jī)前的運(yùn)行情況才定位出原因，死機(jī)前一個(gè)task正在寫(xiě)flash，這時(shí)候來(lái)了一個(gè)中斷，中斷里調(diào)用了一個(gè)函數(shù)，其地址就在flash里，而此時(shí)flash處于一個(gè)不可讀的狀態(tài)，CPU在執(zhí)行中斷里的函數(shù)就拿不到指令，只能死機(jī)。

解決問(wèn)題的辦法有2種：一是在寫(xiě)flash的過(guò)程中屏蔽所有中斷，這是一種很裸的方法，對(duì)于響應(yīng)時(shí)間很敏感的嵌入式系統(tǒng)，一般都不允許隨便關(guān)中斷。二是將這個(gè)在flash里存儲(chǔ)的函數(shù)放到RAM里，避免訪問(wèn)flash的沖突。