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运行时域和加载时域(运行地址和加载地址)

2018年06月06日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2618字 ⁄ 字号 评论关闭

运行时域和加载时域(运行地址和加载地址)

参考文献:http://hi.baidu.com/hnylcxq/item/3bd13b52bf9875908c12edcf   云边日的空间

                   http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/7390597                  mr_raptor的专栏

        在连接目标代码时,会提到运行地址和加载地址。加载时地址就是程序放置的地址,运行地址就是程序定位的绝对地址,也即在编译连接时定位的地址。如果程序是在flash里运行,则运行地址和加载地址是相同的。如果程序是在ram里运行,但程序是存储在flash,则运行地址指向ram,而加载地址是指向flash

下面我们看看链接文件。

        对于.lds文件,它定义了整个程序编译之后的连接过程,决定了一个可执行程序的各个段的存储位置。先看一下GNU官方网站上对.lds文件形式的完整描述:

SECTIONS {  

...  

secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )  

  { contents } >region :phdr =fill  

...  

}  

SECTIONS {...secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr ) { contents } >region :phdr =fill...}

secnamecontents是必须的,其他的都是可选的。下面看看几个常用的:

1secname:段名

2contents:决定哪些内容放在本段,可以是整个目标文件,也可以是目标文件中的某段(代码段、数据段等)

3start:本段连接(运行)的地址,如果没有使用ATldadr),本段存储的地址也是startGNU网站上说start可以用任意一种描述地址的符号来描述。

4ATldadr):定义本段存储(加载)的地址。

看一个简单的例子:

SECTIONS {   

 firtst 0x00000000 : { head.o init.o }   

 second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }   

}

        以上,head.o放在0x00000000地址开始处,init.o放在head.o后面,他们的运行地址也是0x00000000,即连接和存储地址相同(没有AT指定);main.o放在40960x1000,是AT指定的,存储地址)开始处,但是它的运行地址在0x30000000,运行之前需要从0x1000(加载处)复制到0x30000000(运行处),此过程也就用到了读取Nand flash。这就是存储地址和连接(运行)地址的不同,称为加载时域和运行时域,可以在.lds连接脚本文件中分别指定。

        编写好的.lds文件,在用arm-linux-ld连接命令时带-Tfilename来调用执行,如arm-linux-ld –Tnand.lds x.o y.o –o xy.o。也用-Ttext参数直接指定连接地址,如arm-linux-ld –Ttext 0x30000000 x.o y.o –o xy.o

总之:

         连接地址<==>运行地址
         
存储地址<==>加载地址

既然程序有了两种地址,就涉及到一些跳转指令的区别,下面就来具体看看这些跳转指令。

        ARM汇编中,常有两种跳转方法:b跳转指令、ldr指令向PC赋值。

1       b step1 b跳转指令是相对跳转,依赖当前PC的值,偏移量是通过该指令本身的bit[23:0]算出来的,这使得使用b指令的程序不依赖于要跳到的代码的位置,只看指令本身。

2       ldr pc, =step1 :该指令是从内存中的某个位置(step1)读出数据并赋给PC,同样依赖当前PC的值,但是偏移量是那个位置(step1)的连接地址(运行时的地址),所以可以用它实现从FlashRAM的程序跳转。

         我们以后会经常用到存储地址和连接地址不同”(术语上称为加载时域和运行时域)的特性:大多机器上电时是从地址0开始运行的,但是从地址0运行程序在性能方面总有很多限制,(运行地址和加载地址不同时,只能用相对跳转)所以一般在开始的时候,使用与位置无关的指令将程序本身复制到它的连接地址处,然后使用向pc寄存器赋值的方法跳到连接地址开始的内存上去执行剩下的代码。

 

         此外,有必要回味一下adr伪指令,U-boot中那段relocate代码就是通过adr实现当前程序是在RAM中还是flash中。仍然用我当时的注释:

relocate: /* 把U-Boot重新定位到RAM */
    adr r0, _start /* r0是代码的当前位置
*/
/* adr伪指令,汇编器自动通过当前PC的值算出如果执行到_startPC的值,放到r0

当此段在flash中执行时r0 = _start = 0;当此段在RAM中执行时_start = _TEXT_BASE(在board/smdk2410/config.mk中指定的值为0x33F80000,即u-boot在把代码拷贝到RAM中去执行的代码段的开始) */
    ldr r1, _TEXT_BASE /* 测试判断是从Flash启动,还是
RAM */
/* 此句执行的结果r1始终是0x33FF80000,因为此值是又编译器指定的(ads中设置,或-D设置编译器参数
) */
    cmp r0, r1 /* 比较r0和r1,调试的时候不要执行重定位 */

 

 

 

注:ADS中 RO base address设置的是RO的运行地址,如果没有指定这个选项,则默认为RO基地址为0x8000。Image RO Base is the address of the read-only execution region (usually contains code and read-only data).;RW base address设置的是RW段的运行地址, Image RW Base is the address
of the read-write execution region (usually contains data).;这两个地址必须是字对齐的。

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