嵌入式启动之三：应用程序的三种存储和加载方式

      通过前面嵌入式的启动方式的学习(见嵌入式启动之一、二)，再来理解嵌入式应用程序的三种加载方式是比较容易的。一般意义上，启动是为了引导OS到内存，而应用程序则是操作系统run起来后的用户选择，两者是比较相似的。先根据启动的两种方式来介绍应用程序的加载。

        1. 对于资源有限型的嵌入式系统，应用程序在编译、链接之后，会通过二进制工具分析可执行文件的格式，抽出code和data段数据，生成.HEX格式或者.BIN格式，下载到SOC内置的flash中。在上电之后就直接执行了。这种加载方式称为离线加载。

       2. 对于资源宽裕型的嵌入式系统，应用程序在编译、链接之后生成一个可执行文件，如elf或者exe，放到一个文件目录。这个文件目录是受用户文件系统管理的，如linux系统的ext4文件系统，或者windows的NTFS、FAT32文件系统等等。以linux系统为例说明：

            1）CD到可执行文件所在的目录，假如可执行文件时b.elf，那执行过程是./b.elf

            2）fork一个子进程

            3）在子进程中execve("b.elf")。其做的工作就是通过ext4文件的fsopen函数找到a.elf这个文件，然后解释其ELF格式，在创建好页表后，将code段和data段搬到内存，初始化bss段，最后跳到entry所在的地方。

         这种加载过程是在线加载。

        3. 还存在一种这样的嵌入式系统架构，SOC的计算能力比较弱，但内存资源在百K级别，其能支持简单的操作系统，例如UCOS，而其一般没有外挂SDRAM，但其会将代码存放在外置的存储设备中，如nand和card，MP3、U盘就是这种嵌入式系统架构的最典型应用。MP3一般支持音乐、图片、电子书等等应用，代码量比较大，不适宜放到内置flash中，所以放到外置存储中。其成本敏感，内存要控制到最小，所以很多时候要对固件进行优化。那么它的应用程序的加载过程如何呢？

          1）应用程序编译、链接之后生成可执行文件，可执行文件格式一般比较复杂。通过二进制工具将code、data和entry、bss等信息重新组成一个简单的文件，这样操作系统在加载这个文件的时候由于格式简单，可以用较少的内存和较少的计算就可以完成。这个简单的文件会和OS一块放到系统区，即不是放到一般文件系统所管理的用户数据区。当然，在系统区也有文件系统管理，但这个文件系统往往是自定义的最简单的文件系统（详见SoC嵌入式软件架构设计之七：嵌入式文件系统设计），而不是ext4，fat这些文件系统。

          2）当需要运行某个应用时，通过系统区的简单文件系统找到这个文件，并进行简单的解释，将code和data搬到内存中，初始化bss后即跳到entry执行。

          可以看到，这种加载方式综合了前面两种方式，其最大地节省内存和计算能力，最大地节省成本。