2019年04月18日 | Keil编译产生的RO，RW和ZI是什么

要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知识：

1、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
 
          2、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，也称为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。
 
         3、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。
1、RO
            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：
            #include
            void main(void)
            {
            ;

            }

            Prog2：
            #include
            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。


2、RW
            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：
            #include
            void main(void)
            {
            ;
            }
            Prog4：
            #include
            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。
 
3、ZI
            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：
            #include
            void main(void)
            {
            ;
            }
            Prog4：
            #include
            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：
            1、 C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。
            2、 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。
            3、 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