看穿单片机第二节：存储器模型

存储器模型

存储器对于整个计算机系统来说是至关重要的：供CPU执行的程序指令、程序运行过程中的变量和数据……，它们都要以存储器作为载体。所以在实际的应用和开发中，人们总是希望单片机芯片的RAM和ROM容量能尽量大一些。这样就可以存储更多的代码指令，运行规模更大更为复杂的程序。另外，存储器本身的读写速度也就成为了CPU性能的最大瓶颈之一。更为形象的描述如图1.9所示。

图1.9 CPU从存储器取指令以及进行变量、数据的存储

ROM，即只读存储器，也就是说在它上面存储的内容是无法被CPU直接修改的。（通常只能使用专用的烧录器来修改其中的数据，不过现在一些新型的单片机芯片已经可以在CPU运行过程中去修改ROM数据了，这种技术被称为“IAP”）所以，ROM通常被用来固化存储程序指令代码和一些无需修改的数据，比如字模字库、常数等等。

RAM与ROM不同，它是可读可写的，因此被称为随机读写存储器。CPU在运行过程中，可以对RAM中的任何数据进行读写修改操作。这就是C语言中赋值语句在底层得以实现的物理基础，比如“int a; a=0”，就是将RAM中的某一个存储单元写入了一个数值0。但如果是“code int a; a=0”的话，编译的时候就一定会报错。（code关键字在51单片机C语言中是用来说明“变量”的位置在ROM中，同样的定义在ARM上使用const）而且，RAM比ROM在读写速度上要快得多，所以CPU在运行程序的时候，通常都会把一些代码指令拷贝到RAM中来，尤其是那些会被频繁执行的部分（这就是C语言中的.text段，即代码段）。但是RAM通常比ROM要昂贵的多（关于这一点大家应该有宏观的感知，一个U盘16G才10块钱，但是电脑内存条却要好几百），这也就是生产厂商为什么在单片机芯片中对于RAM的配比显得很吝啬，而对于ROM则略显慷慨的原因。

为了更好地讲解后面的内容，对于存储器大家必须明确一点，它也算是一个常识：它是由很多的地址连续的存储单元构成的，如图1.10所示。

图1.10 存储器是由地址连续的存储单元构成

总体来说，存储器就是一个指令和数据的容器，它与CPU相互依存，这才使得整个计算机系统得以正常运作。此时一个极其重要的问题便应运而生：CPU是如何精准地从存储器中取出指令和数据的，又是如何将数据写入到存储器中的？这一问题说起来简单，但它却引申出了一个关键的技术—“总线”！