单片机内存及运行原理

一、单片机构成：

二、CPU的作用

三、内存管理

    首先单片机的内存可以大小分为ram和rom，这里就不再解释ram和rom的区别了，我们可以将其等效为flash和sram，其中根据flash和sram的定义可得，flash里面的数据掉电可保存，sram中的并不可以，但是sram的执行速度要快于flash，可以将单片机的程序分为code（代码存储区）、RO-data（只读数据存储区）、RW-data（读写数据存储区）和ZI-data（零初始化数据区）。在MDK编译器下可以观察到在代码中这4个量的值。

其中code和RO-data存储在flash中，所以两者之和为单片机中flash需要分配给它们的空间大小（并且等于代码所生成的.bin文件大小），另外RW-data和ZI-data存储在sram中，同样两者之和为单片机中sram需要分配给它们的空间大小。

另外，我们必然会想到栈区（stack）、堆区（heap）、全局区（静态区）（staTIc）、文字常量区和程序代码区和上面所介绍的code、RO-data等的关系。

1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 这些值是可读写的，那么stack应该被包含在RW-data（读写数据存储区），也就是单片机的sram中。

2、堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。可以理解，这些也是被包含在单片机的sram中的。

3、全局区（静态区）（staTIc）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。这些数据也是可读可写的，和stack、heap一样，被包含在sram中。

4、文字常量区：常量字符串就是放在这里的。这些数据是只读的，分配在RO-data（只读数据存储区），则被包含在flash中。

5、程序代码区：存放函数体的二进制代码，可以想象也是被包含在flash，因为对于MCU来说，当其重新上电，代码还会继续运行，并不会消失，所以存储在flash中。

辅助理解：例子MCS-51单片机芯片内部存储器包括程序存储器和数据存储器两大类

（1）程序存储器（ROM）

一般用来存放固定程序和数据，特点是程序写入后能长期保存，不会因断电而丢失，MSC-51系列单片机内部有4KB的程序存储空间，可以通过外部扩展到64KB

（2）数据存储器（RAM）

主要用于存放各种数据。

 

参考：

单片机的基本构成及工作原理https://www.diangon.com/m415851.html

单片机是如何执行指令过程？MCU内存又是如何分配的？http://m.elecfans.com/article/738553.html

单片机的组成、工作原理、分类及发展趋势http://www.elecfans.com/d/605683.html