### sifive u74-mc的四种编译脚本分析
#### 一、概述
在探讨sifive u74-mc内核的三种编译模式及其对应的编译脚本之前，我们先来了解一些基本概念。sifive u74-mc是一款基于RISC-V架构的微控制器，它具有高度的灵活性和可配置性，适用于多种嵌入式应用。对于开发者而言，了解如何正确地配置编译选项和脚本对于优化应用程序的性能至关重要。
#### 二、sifive u74-mc的三种编译脚本
在官方文档sifive_u74mc_21G3.02.00_manual的第6.16章节中提到了关于Linker文件的重要性以及如何通过它们来控制程序的布局和加载方式。Linker文件用于定义内存区域的布局，并且对于确保程序的高效运行非常关键。以下是三种常见的Linker文件：
1. **metal.default.lds**:
- **功能**: 这个脚本将程序代码和数据分割为Flash和RAM两个部分。
- **示例内容**:
```plaintext
MEMORY
{
lim(airwx):ORIGIN=0x8000000,LENGTH=0x70000
ram(airwx):ORIGIN=0x100000000,LENGTH=0x100000000
rom(irx!wa):ORIGIN=0x40000000,LENGTH=0x1fffffff
}
```
- **说明**:
- **ROM区域**: 包含初始化代码(`.init`、`.fini`等)、初始化数组(`.init_array`、`.fini_array`)、构造函数和析构函数表(`.ctors`、`.dtors`)以及只读数据(`.rodata`)。
- **RAM区域**: 包括数据段(`.data`)、BSS段(`.bss`)等。
- **LIM、ITIM和Text区域**: 它们分别用于存放特定类型的代码和数据。
2. **metal.ramrodata.lds**:
- **功能**: 此脚本将只读数据放置在RAM中以提高性能。
- **优点**: 只读数据放置在RAM中可以减少从Flash读取的时间，从而提升整体性能。
3. **metal.scratchpad.lds**:
- **功能**: 这个脚本将所有的代码和数据段放置在可用的RAM位置中。
- **优点**: 在资源有限的环境中，这种方法可以提供最快的访问速度，因为所有的代码和数据都在RAM中。
#### 三、通过LINK_TARGET选择编译模式
用户可以通过指定`LINK_TARGET`参数来选择上述三种编译模式之一。例如：
```shell
make PROGRAM=hello TARGET=design-rtl CONFIGURATION=release LINK_TARGET=scratchpadsoftware
```
这里`LINK_TARGET`被设置为`scratchpadsoftware`，这意味着编译时将使用`metal.scratchpad.lds`这个Linker文件。
#### 四、编译模式下的ELF文件结构比较
以`metal.default.lds`为例，让我们更详细地了解编译后的ELF文件结构是如何组织的：
1. **ROM Section**:
- 包含了程序执行过程中存在于只读内存中的数据。
- 初始化符号(`.text.metal.init.enter`)被放置在程序的起始位置。
- 其他只读数据如`.rodata`、初始化数组(`.init_array`、`.fini_array`)等也位于ROM中。
2. **ITIM Section**:
- 包含在程序初始化阶段从ROM复制到ITIM的数据。
- ITIM通常用于存储性能关键的代码，以便受益于较低的指令获取延迟。
3. **LIM Section**:
- 包含从ROM复制到LIM的数据。
- LIM同样用于存储性能关键的代码。
4. **Text Section**:
- 包含程序的代码，但不包括那些已经分配到ITIM或LIM中的代码。
5. **RAM Section**:
- 包含从ROM复制到可读可写内存的数据，如DTIM或其他主内存，以及BSS、堆栈和堆。
通过这种方式组织ELF文件，可以确保关键代码和数据在接近CPU的地方存储，从而提高程序的整体性能。
#### 五、结论
sifive u74-mc的三种编译脚本提供了不同的方法来管理程序的内存布局。通过合理选择Linker文件，开发者可以根据具体的应用需求来优化程序的性能。理解这些编译选项的工作原理对于充分利用sifive u74-mc的能力至关重要。
