Acabo de encontrar unas macros para que el compilador de mi microcontrolador fuerce (o sugiera) que una función se ejecute desde la RAM.
http://processors.wiki.ti.com/index.php/Placing_functions_in_RAM
https://community.nxp.com/thread/389099
¿En qué casos tiene valor? ¿Por qué no ejecutar siempre desde la RAM si el beneficio es sólo una mayor velocidad? ¿Causa esto generalmente un mayor consumo de corriente?
Depende de cuantos bloques flash tengas y cuales permite modificar tu bootloader, cuanta ram te queda para escenificar los datos para el siguiente bloque, etc. pero cierto para trampolinar fuera de la flash para poder modificar la ram de la flash sirve para eso...
Esto sólo parece responder a la mitad de la pregunta (la parte titular). OP también preguntó "¿Por qué no siempre ejecutar desde la RAM si el beneficio es sólo una mayor velocidad?", y esta respuesta no explica por qué uno podría no desea ejecutar desde la RAM.
No he mirado la hoja de datos de ese micro. Sin embargo, es a menudo el caso en esta situación que la obtención de la RAM es más rápido que la obtención de la flash de la memoria de programa se implementa a partir de.
La ventaja del flash es que las grandes cantidades pueden ser relativamente baratas. Por eso, los fabricantes de microcontroladores a veces ponen mucha memoria flash en un chip y luego ofrecen un espacio RAM más limitado desde el que se puede ejecutar el código. Esto permite copiar rutinas críticas en la RAM y ejecutarlas desde allí.
El interruptor del compilador al que te refieres probablemente funciona con el enlazador y marca esa sección de la flash para que sea copiada a la RAM por el código de ejecución del compilador que se ejecuta desde el reinicio. Las diferentes implementaciones variarán en los detalles.
Cuando se quiere ejecutar en RAM porque es más rápido, suele ser porque esa RAM es SRAM en chip. Se trata de un recurso escaso, que probablemente querrás para datos que requieran acceso de lectura/escritura.
Utilizarlo para el código cuando ya tienen el código en ROM/flash significa que necesitas X cantidad de flash y X cantidad adicional de RAM.
También requiere una etapa extra de copia en el arranque o cuando se quiere ejecutar, aunque en su mayor parte es insignificante.
Tradicionalmente esto se soluciona con una caché de instrucciones, pero en un microcontrolador puede tener más sentido mantener la SRAM interna genérica, porque no se utiliza un microcontrolador porque se quiera la mayor velocidad de ejecución.
También hay un problema de fiabilidad: el código que se ejecuta en la ROM real es difícil de modificar por código con errores.
Además de todas las buenas respuestas:
¿Por qué no ejecutar siempre desde la RAM si el mayor velocidad?
Porque en un sistema embebido, normalmente no tienes la cantidad necesaria de RAM. Por ejemplo un STM32 que tiene 32kB o RAM y 512kB de EEPROM. Para poder ejecutar todo el programa en la RAM se necesitaría un tamaño de RAM mayor que EEPROM.
"Porque en un sistema embebido, normalmente no tienes la cantidad necesaria de RAM. " -- y porque si do tiene suficiente RAM para hacerlo, es casi seguro que puede reducir los costes cambiando a una MCU más barata con menos RAM. Porque si estás haciendo la pregunta, siempre hay una MCU más barata con menos RAM (las MCU más pequeñas y baratas utilizan arquitectura Harvard, por lo que no pueden ejecutarse desde la RAM).
Otras respuestas no parecen haber discutido mucho el consumo de energía, sobre lo que preguntaste específicamente.
La respuesta es que depende un poco del microcontrolador, pero a menudo la ejecución desde la RAM puede reducir el consumo de energía porque requiere menos energía leer las instrucciones desde la RAM que desde la memoria flash.
Un uso típico sería ejecutar una función "dormir" de bajo consumo desde la RAM, con la memoria flash apagada. No sólo se reduce el consumo de energía, sino que si el microcontrolador necesita despertarse rápidamente (por ejemplo, en respuesta a una interrupción externa) no hay retraso mientras la memoria flash se alimenta de nuevo.
Algunas piezas, como algunas de la gama SAM de Atmel, tienen RAM especiales de muy bajo consumo que pueden utilizarse para este fin. Esto permite cargar una pequeña cantidad de código en la RAM especial, mientras que la mayor parte de la RAM disponible y todas las demás memorias se apagan y el microcontrolador entra en un modo de reposo profundo.
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Ejecutar código desde RAM consume menos corriente (no estoy seguro de si es cierto para todas las CPU/SoCs). Una vez hice un proyecto en el que pusimos la mayor parte del código en RAM porque era un dispositivo de batería y queríamos que viviera el mayor tiempo posible. Si puedes ejecutar código sólo desde la RAM puedes incluso apagar los bloques flash en algunos SoCs y ahorrar aún más energía.
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@pipe - Me imagino que la razón de hacerlo un comentario en lugar de una respuesta es que no responde a la pregunta real, que es la razón por la que usted no querría siempre utilizar la RAM para ejecutar su código.
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@Jules Sí, imagino que como "anécdota útil". Las cosas Stack Exchange está diseñado para evitar, por muy buenas razones.
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Porque no tienes suficientes registros para ejecutar desde registro. (Tengo ese chip.)
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Además de todo: ejecutar código de dinámico La RAM en concreto podría formar parte de un elaborado pirateo de software para perpetrar la actualización de la DRAM. :)
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Un ejemplo concreto en el que la velocidad (accesos de un solo ciclo) es importante son los bucles de retardo. Los estados de espera de Flash pueden afectar al tiempo de retardo en función de cómo esté alineado el código en la memoria. Puede ser difícil de averiguar, por lo que es mucho más fácil decir simplemente "ejecutar desde RAM".
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En los microcontroladores con arquitectura Harvard, ejecutar código desde la RAM suele ser mucho más lento. La memoria Flash/ROM tiene allí un bus de direcciones y datos separado y dedicado, y puede funcionar en paralelo con el acceso a los datos. Mientras que una arquitectura von Neumann tendrá un único bus que los accesos de datos y programas tendrán que compartir. Las CPU von Neumann modernas intentan emular hasta cierto punto la arquitectura Harvard mediante el uso de cachés.