關(guān)于變量的存儲(chǔ)問題

以前從事上位機(jī)程序代碼的編寫，壓根不用很具體的考慮變量的具體存放位置，只知道以下概念就行了：

1. 堆區(qū)（ heap ）：由程序員申請(qǐng)分配和釋放，屬動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方式，變量存放于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能會(huì)由 OS 回收。不過這個(gè)內(nèi)存分配很容易引起問題，如果申請(qǐng)的內(nèi)存不釋放就會(huì)造成內(nèi)存泄漏；如果釋放的不是所要釋放的內(nèi)存，則輕者引起程序運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)，重者系統(tǒng)崩潰。在C/C++語言中就是用malloc和free(C++常用new和delete)申請(qǐng)和釋放的內(nèi)存。

2.棧區(qū)（ stack ）：編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的形參值、局部變量的值，也是屬于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方式，存放位置也為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，它由系統(tǒng)分配，所以執(zhí)行效率也高，不過自由度小，聲明時(shí)就得決定其具體大小。

3.全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（ static ）：全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的，屬于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，而且初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放，所以也不會(huì)造成內(nèi)存問題。

除了以上的變量外，還有兩類存放位置，文字常量區(qū)和程序代碼區(qū)，兩者都是由系統(tǒng)分配和釋放，且文字常量區(qū)和前面三區(qū)合成為程序數(shù)據(jù)區(qū)，與程序代碼區(qū)相對(duì)應(yīng)。

以上所講的內(nèi)存，都只是RAM而并非ROM，因?yàn)樵谏衔粰C(jī)編程中我們不可能去動(dòng)內(nèi)存儲(chǔ)器的ROM，通常說的內(nèi)存條就是RAM。（記得上周跟華為的人面試，還在那邊胸有成竹地講RAM和ROM呢，現(xiàn)在想來真是慚愧得很）

現(xiàn)在工作中用到MSP430的Flash類型的mcu，在編程時(shí)考慮就不能那樣迷迷糊糊的了，首先mcu給的RAM畢竟有限，能到4K已經(jīng)很貴了，為此很多變量像表格數(shù)據(jù)之類的必須和程序一起放到ROM中去。

我用到的IAR的EWB for 430的編譯器，它內(nèi)在規(guī)定就是加const 定義的變量和代碼段被放到ROM中，全局（以及靜態(tài)）變量和局部變量的位置仍然在RAM中，這些量顯然掉電時(shí)也是會(huì)跟著掉的。不是說const的定義的是“常量”嗎，是不能更改的啊，但是我要用到的變量是要更改的，那該怎么辦呢？不錯(cuò)我們?cè)诔绦蛑惺遣荒苤苯舆M(jìn)行修改這些數(shù)據(jù)量了，但是可以通過寫flash操作來對(duì)其進(jìn)行修改。也許有人會(huì)覺得我大驚小怪，大概因?yàn)槲乙郧皩W(xué)單片機(jī)不夠用心吧，總之到現(xiàn)在用的時(shí)候才知道些ROM和RAM的確切不同。

上面提到的const定義的“常量”及其它具體的關(guān)于const在C/C++語言中的用法，可以參看Effictive C++和More Effictive C++以及網(wǎng)絡(luò)上其它人的總結(jié)。以下給出一些別人總結(jié)的轉(zhuǎn)載，我覺得還是蠻有益。如果有侵權(quán)，請(qǐng)通知本人

內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器

1.         內(nèi)存儲(chǔ)器

1.       內(nèi)存的基本概念

內(nèi)存（內(nèi)存儲(chǔ)器）是微型計(jì)算機(jī)主機(jī)的組成部分，用來存放當(dāng)前正在使用的或隨時(shí)要使用的程序或數(shù)據(jù)。

CPU可以直接訪問內(nèi)存。

微機(jī)以字節(jié)為單位線性地組織內(nèi)存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)單元（一個(gè)字節(jié)）都有一個(gè)唯一的編號(hào)。24位地址總線可以提供的地址編號(hào)為224=16M字節(jié)。

內(nèi)存儲(chǔ)器按其工作特點(diǎn)分為：只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-Only Memory）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）。

2.   RAM的種類

①　動(dòng)態(tài)內(nèi)存DRAM（Dynamic RAM）：需要周期性地給電容充電（刷新）。這種存儲(chǔ)器集成度較高、價(jià)格較低，但由于需要周期性地刷新，存取速度較慢。一種叫做SDRAM的新型DRAM，由于采用與系統(tǒng)時(shí)鐘同步的技術(shù)，所以比DRAM快的多。當(dāng)今，多數(shù)計(jì)算機(jī)用的都是SDRAM。

②　靜態(tài)內(nèi)存SRAM（Static RAM）：靜態(tài)RAM是利用雙穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器來存儲(chǔ)"1"和"0" 的。"靜態(tài)"的意思是指它不需要像DRAM那樣經(jīng)常刷新。所以，SRAM比任何形式的DRAM都快得多，也穩(wěn)定得多。但SRAM的價(jià)格比DRAM貴得多，所以只用在特殊場(chǎng)合（如高速緩沖存儲(chǔ)器Cache）。

3.       內(nèi)存條

內(nèi)存集成電路比CPU芯片小一些，通常封裝在一條形電路板上，俗稱內(nèi)存條。

4.       高速緩沖存儲(chǔ)器

為提高CPU的處理速度，當(dāng)今計(jì)算機(jī)中大都配有高速緩沖存儲(chǔ)器（cache），也稱緩存，實(shí)際上是一種特殊的高速存儲(chǔ)器。

緩存的存取速度比內(nèi)存要快，所以就提高了處理速度。

多數(shù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都配有兩級(jí)緩存。

一級(jí)緩存也叫主緩存，或內(nèi)部緩存，直接設(shè)計(jì)在CPU芯片內(nèi)部。一級(jí)緩存容量很小，通常在8KB ~ 64KB之間。

二級(jí)緩存也叫外部緩存，不在CPU內(nèi)部而是獨(dú)立的SRAM芯片，其速度比一級(jí)緩存稍慢，但容量較大，多在64KB ~ 2MB之間。人們討論緩存時(shí)，通常是指外部緩存。

當(dāng)CUP需要指令或數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)際檢索存儲(chǔ)器的順序是：首先檢索一級(jí)緩存，然后二級(jí)緩存，再往后是RAM。

5.       只讀存儲(chǔ)器

只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，縮寫ROM）不能寫入而只能讀出數(shù)據(jù)，其中的信息是在制造時(shí)一次寫入的。

只讀存儲(chǔ)器常用來存放固定不變、重復(fù)使用的程序、數(shù)據(jù)或信息，如存放漢字庫、各種專用設(shè)備的控制程序等。最典型的是ROM BIOS（基本輸入/輸出系統(tǒng)），其中部分內(nèi)容適用于啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的指令，內(nèi)容固定但每次開機(jī)時(shí)都要執(zhí)行。存儲(chǔ)在ROM中的指令叫微程序，這樣的ROM成為固件。

其他形式的只讀存儲(chǔ)器

①　可編程只讀存儲(chǔ)器PROM（Programmable ROM）：一種空白ROM，用戶可按照自己的需要對(duì)其編程。輸入PROM的指令叫作微碼，一旦微碼輸入，PROM的功能就和普通ROM一樣，內(nèi)容不能消除和改變。

②　可擦除的可編程的只讀存儲(chǔ)器E-PROM（Erasable Programmable ROM），可以從計(jì)算機(jī)上取下來，用特殊的設(shè)備擦除其內(nèi)容后重新編程。

③　閃存（flash）ROM，它不像PROM、EPROM那樣只能一次編程，而是可以電擦除，重新編程。閃存ROM常用于個(gè)人電腦、蜂窩電話、數(shù)字相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助手等，其容量在1 ~ 40MB之間。

6.       CMOS存儲(chǔ)器

CMOS（Complementary metal oxide）互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體

計(jì)算機(jī)需要保存一些配置信息，如硬盤驅(qū)動(dòng)器和鍵的類型；日期、時(shí)間以及其它啟動(dòng)計(jì)算機(jī)所需要的信息等。他們不需要頻繁變化，又不能一成不變，需要時(shí)（升級(jí)或更換設(shè)備）要適當(dāng)變化。

CMOS存儲(chǔ)器可以滿足這種要求。計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)后仍能維持其中存儲(chǔ)的信息。COMS中的信息可以改變，比如計(jì)算機(jī)更換硬盤之后，可以通過執(zhí)行CMOS配置程序與機(jī)器交互，更改CMOS中的信息。

2.         外存儲(chǔ)器

外存儲(chǔ)器一般不直接與微處理器打交道，外存中的數(shù)據(jù)應(yīng)先調(diào)入內(nèi)存，再由微處理器進(jìn)行處理。為了增加內(nèi)存容量，方便讀寫操作，有時(shí)將硬盤的一部分當(dāng)做內(nèi)存使用，這就是虛擬內(nèi)存。虛擬內(nèi)存利用在硬盤上建立"交換文件"的方式，把部分應(yīng)用程序（特別是己閑置的應(yīng)用程序）所用到的內(nèi)存空間搬到硬盤上去，以此來增加可使用的內(nèi)存空間和彈性；當(dāng)然，容量的增加是以犧牲速度為代價(jià)的。交換文件是暫時(shí)性的，應(yīng)用程序執(zhí)行完畢便自動(dòng)刪除。

磁盤存儲(chǔ)器 有以下三部分組成： ①軟磁盤驅(qū)動(dòng)器 ②軟磁盤控制器 ③軟磁盤片：3.5英寸和5.25英寸兩種 3.5英寸軟磁盤：

①     磁道（track）：從外向里編號(hào)為0 ~ 79，共80道。

②扇區(qū)（sector）：在每個(gè)磁道上劃分18個(gè)扇區(qū)，編號(hào)為0 ~ 17，共18個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)的容量為512K個(gè)字節(jié)。

③簇（cluster）：若干個(gè)扇區(qū)構(gòu)成一個(gè)簇，它是磁盤存儲(chǔ)分配的單位。

④格式化：用戶對(duì)軟盤的初始化操作，其包括磁道數(shù)、扇區(qū)數(shù)的劃分以及軟盤初始信息的寫入。 軟盤容量的計(jì)算公式： 80 18 512 2=1474560字節(jié)=1440K字節(jié)≈1.44MB 寫保護(hù)口：若該口可以透光，則此盤處于寫保護(hù)狀態(tài)，即：只能讀取信息，不能寫入數(shù)據(jù)。反之，可讀可寫。

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