關于程式的執行，以前想的不多，沒有意識到一個程式在運作時，從哪裡讀指令，資料又寫在哪裡。
最近在看CSAPP時這個念頭經常在腦袋中晃蕩。
從單片機上知道，在上電的那一刻，MCU的程式指針PC會被初始化為上電複位時的位址，從哪個位址處讀取将要執行的指令，由此程式在MCU上開始執行（當然在調用程式的 main之前，還有一系列其他的的初始化要做，如堆棧的初始化，不過這些我們很少回去修改）。PC在上電時，和MCU差不多，不過讀取的是BIOS，有它完成了很多初始化操作，最後，調用系統的初始化函數，将控制權交給了作業系統，于是我們看到了Windows，Linux系統啟動了。如果将作業系統看作是在處理器上跑的一個很大的裸機程式（就是直接在硬體上跑的程式，因為作業系統就是直接跑在CPU上的，這樣看待是可以的，不過這個裸機程式功能很多，很強大），那麼作業系統的啟動很像MCU程式的啟動。前者有一個很大的初始化程式完成很複雜的初始化，後者有一段不長的彙編代碼完成一些簡單的初始化。這一點看，它們在流程上是很相似的。
如果是系統上的程式啟動呢？它們是由系統來決定的。Linux上在shell下輸入./p後，首先檢查是否是一個内建的shell指令；如果不是，則shell假設他是一個可執行檔案（Linux上一般是elf格式），然後調用一些相關的函數，将在硬碟上的p檔案的内容拷貝到記憶體（DDR RAM）中，并建立一個它的運作環境（當然這裡邊還有記憶體映射，虛拟記憶體，連接配接與加載，等一些其他東西），準備執行。
由以上可知，單片機上的程式和平時在系統上運作的程式，在啟動時差異是很大的（如果将程式調用main以前的動作，都抽象為初始化的話，程式的啟動可以簡化為：建立運作環境+調用main函數，這樣程式的執行差異是不大的）。因為單片機上跑的程式（裸機程式），是和作業系統一樣跑在硬體上的，它們屬于一個層次的。過去之是以沒有區分出單片機上的程式和PC機上的程式的一些差異，就是沒有弄明白這一點。
由此，以前的一些疑惑也就解開了。為什麼在單片機上的程式不怎麼使用malloc，而PC上經常使用？因為單片機上沒有已經寫好的記憶體管理算法的代碼，而在PC上作業系統裡運作的程式，libc已經把這些都做了，隻需要調用就可以了。如果在單片機上想用動态記憶體，也可以，但是這些代碼要自己去實作，并定義一個相應的malloc，有時候一些公司會給提供一些庫函數可能會實作malloc，但是因為單片機上RAM記憶體十分有限，如果不知道它的運作方式，估計會很危險。同樣，因為在PC的系統上運作的程式與邏機程式的不同，裸機程式不會有動态連結，有的隻是靜态連結。
關于程式在執行時，從哪裡讀取指令，哪裡讀取資料，也曾因為沒有弄清楚系統上的程式和裸機程式之間的差別，而疑惑了很久。雖然在《微型計算機原理》課上知道程式運作時，從記憶體中讀取指令和資料進行執行和回寫。但是單片機上隻有幾K的RAM，而flash一般有幾十K甚至1M，這個時候指令和資料都在記憶體中嗎（這裡指的記憶體僅指RAM，因為PC上我們常說的記憶體就是DDR RAM memory，先入為主以至于認為單片機上也是這樣，還沒有明白其實RAM和Flash都是記憶體）？這不可能，因為課上老師隻說記憶體，但是PC上記憶體一般就是DDR RAM，不會是硬碟，硬碟是儲存資料的地方；由此類比時，自己把自己弄暈菜了，單片機的RAM對應于DDR RAM，那Flash是不是就對應于硬碟了呢？在CSAPP上明白了，PC上之是以都在DDR RAM上，是速度的因素。硬碟的速度太慢，即使是即将到來的SSD比起DDRRAM，還是差着幾個數量級，是以拷貝到DDRRAM中。這時，一個程式的代碼和資料是連續存放的，其中代碼段是隻讀區域，資料段是可讀寫區域（這是由作業系統的記憶體管理機制決定的）。運作時，再将它們拷貝到速度更快的SRAM中，以得到更快的執行速度。而對于，單片機而言工作頻率也就幾M，幾十M，從Flash中與從RAM中讀的差異可能并不明顯，不會成為程式執行的瓶頸（而對于PC而言，Flash的速度太慢，DDRRAM的速度也是很慢，即使是SRAM也是慢了不少，于是再提高工作頻率也提高不了程式的執行速度，是以現在CPU工作頻率最快是在2003左右。一個瓶頸出現了。為了提高CPU的使用率，換個角度想一下，既然不能減少一段程式的執行時間，就在同樣的時間執行更多的程式，一個核執行一段程式，兩個核就可以執行兩段程式，于是多核CPU成為了現在的主流）。是以裸機程式指令就在Flash（Flash memory）中存放，而資料就放在了RAM中（flash的寫入次數有限制，同時它的速度和RAM還是差很多）。更廣泛說，在單片機上RAM存放data段，bss段，堆棧段；ROM（EPROM，EEPROM，Flash等非易失性儲存設備）存放代碼，隻讀資料段。本質上說，這和PC上程式都在RAM中存放是一樣的，PC 上是作業系統規定了可讀與可寫，而單片機上是依靠不同的儲存設備區分了可讀與可寫（當然現在的Flash是可讀寫的，如果Flash沒有寫入次數限制，速度又可以和RAM相差不多，單片機上是不是隻要Flash就可以了呢（直接相當于PC上的DDRRAM）？這樣成本也會比一個RAM，一個Flash低，更節省成本，對于生産商更劃算）。
對于單片機的程式執行時指令和資料的存放與讀取，了解如下：
對單片機程式設計後，程式的代碼段，data段，bss段，rodata段等都存放在Flash中。當單片機上電後，初始化彙編代碼将data段，bss段，複制到RAM中，并建立好堆棧，開始調用程式的main函數。以後，便有了程式存儲器，和資料存儲器之分，運作時從Flash（即指令存儲器，代碼存儲器）中讀取指令 ，從RAM中讀取與寫入資料。RAM存在的意義就在于速度更快。
無論是單片機也好，PC也罷，存在的存儲器金字塔都是一緻的，速度的因素，成本的限制導緻了一級級更快的存儲器的更快速度與更高的成本。應該說，對于程式執行的了解，就是存儲器金字塔的了解。
注：
那麼，什麼是RAM，ROM和Flash呢？盡管他們都是計算機記憶體的一種形式，但是RAM，ROM，FLASH它們三個都以各自的方式和他們存儲的資料進行互動。下面對每種記憶體有一個簡短的說明。
RAM：表示随機通路記憶體（random access memory）：微處理器可以讀寫通路的記憶體。當我們建立一些東西時，它是在記憶體中完成的。RAM是記憶體，反之亦然。
ROM：表示隻讀記憶體：微處理器可以讀ROM，但是不能寫入或修改。ROM是永久性的。ROM晶片經常儲存一些重要且永不改變的特殊計算機指令。無論何時，微處理器都可以通路到存儲在ROM上的資訊。因為這些指令不可被擦出，是以他們儲存在ROM中。
Flash Memory：是一種兼具RAM和ROM二者性質的特殊記憶體。我們可以像操作RAM一樣，向Flash 記憶體寫入資料；但是它又像ROM一樣，資料在掉電時不丢失。悲劇的是，Flash 記憶體沒有RAM那麼快，是以任何時候都不要指望它能取代标準的計算機記憶體。