C Dilinde Hafıza Yönetimi¶

Assembler dili ile kod yazmış olanlar RAM ve ROM yönetimine gayet aşinadır. Her bir değişkene ait adresi, sabit değerlerin adreslerini ve bunların yerleşimlerini ayarlamanız gerekmektedir. Kullanılan işlemci mimarisine göre reset ve kesme vektörlerini, özel adresleri (Bir örnek: NXP işlemcilerde kod koruma için gereken şablon değeri kodun bulunduğu ROM üzerine kaydedilmelidir . LPC176x serisi için bu adres 0x000002FC’dir) de ayarlamanız gerekmektedir. Genelde işlemci üreticileri mimariye ait yerleşim dosyalarını sağlasa dahi kendi kodunuzda kullandığınız değişken ve sabit değerleri ayarlamak zorundasınız.

Bütün üst seviye dillerde olduğu gibi C dilinde de hafıza yerleşimi ve adres yönetimi genel olarak dil bileşenleri tarafından yönetilir. C dilinde ihtiyacımız olan değişken ve büyüklüğünü belirtmemiz çoğu durumda yeterlidir.

Hafıza Elemanları¶

Mikrodenetleyicilerde hafıza en basit hali ile RAM, ROM ve donanım adres bloğundan oluşur. Genel olarak ROM üzerinde çalışan program, RAM üzerinde dinamik saklanan verilerimiz ve donanım adres bloğunda mikrodenetleyicinin dış dünya ile etkileşimini sağlayan donanımlar bulunur. Bu bölümde ROM ve RAM hafıza yönetimine ait kısım ile ilgileneceğiz. Donanım bloğuna ait tanımlamaları daha sonra inceleyeceğiz.

C Diline Ait Hafıza Terimleri¶

Bu bölümde C dilinin hafıza yönetiminde kullandığı terimleri çok fazla detaya inmeden anlatmaya çalışacağım.

STACK: Türkçe’ye yığın/yığıntı olarak çevirilmiştir. Stack son giren ilk çıkar(LIFO) şeklinde çalışan bir depolama alanıdır. Stack fonksiyon girişlerinde ALU register(lar)ını, geri dönüş adresini, ve fonksiyonların lokal değişkenlerinin saklandığı RAM alanıdır. Bizim en çok dikkat etmemiz gereken fonksiyon lokal değişkenlerinin burada saklanıyor olmasıdır. Aşağıdaki şekilde Stack başlangıcının RAM’in en yüksek adresi olduğunu görüyoruz. Bu işlemci mimarisi ile de alakalıdır. Çoğu mimaride Stack adresi işlemci tarafından yönetilebilir. Mesela ARM Cortex mimarisinde R13 registeri stack pointer(SP) olarak çalışır ve aşağı yönlü büyür. Aşağıdaki şekilde gösterilen hafıza yerleşimi ARM Cortex mimarisine uyumludur.
HEAP: Türkçe’ye yığın/alt yığın olarak çevirilmiştir. HEAP program tarafından çalışma esnasında (run-time) dinamik olarak ihtiyaç duyulan değişkenlerin sağlandığı bloktur. Statik tanımlanmış değişkenlerden hemen sonra başlar ve yukarı yönlü büyür. malloc, printf, sprintf vb. tüm run- time da çalışan fonksiyonlara ait dinamik RAM istekleri buradan karşılanır. Gömülü sistemlerde bu bölge kullanıcı kodlarında mümkün olduğunca kullanılmaz. Özellikle malloc ve free fonksiyonları ile sürekli RAM bloğu alıp verme sonucunda bellek parçalanmasına sebep olur.(İng.memory fragmentation) Bunun sonucunda HEAP alanı STACK alanına taşar ise sistemin kararsız hale gelmesine yol açabilir. HEAP alanı bellek parçalanmasından dolayı yetersiz kalır ise programın ihtiyacı olan RAM ihtiyacı karşılanamadığı için programda istenmeyen sonuçlar oluşabilir.
TEXT: Text bölümü kodun ve sadece okunabilir bilgilerin saklandığı alandır. Mikrodenetleyicilerde bu bölümde reset ve kesme vektörleri de bulunur. Bu kısım aynı zamanda ilk değer verilmiş değişkenlerin değerlerini de saklar.
ILK DEGER VERILMIS DEGISKENLER: Bootstrap sırasında sadece okunabilir hafızada saklanan veriler bu alana kopyalanarak programın düzgün bir başlangıç ile başlamasını sağlar. Bu alanın büyüklüğü direk olarak ROM üzerine yazılacak imaj dosyasının büyüklüğünü etkileyecektir.
ILK DEGER VERILMEMIS DEGISKENLER: Bu alan RAMde tanımlanmış değişkenlerin tutulduğu alandır. Bu alanın ilk değeri kod tarafından tanımlanmaz. Bazı kodlar bu alanı direk 0 değeri ile doldururken bazı kodlar mikrodenetleyicinin reset anındaki rastgele değeri ne ise o şekilde bırakır. Seri porttan gelecek dataların saklandığı bir tampon alanını sıfırlamaya genelde gerek olmaz çünkü alıma başladıktan sonra gelen verileri bu alandaki verinin üzerine yazılacak ve ilk değerin bir önemi yoktur.

C Hafıza Yerleşimi