為何Cortex?-M處理器運(yùn)行不了linux
處理器的體系結(jié)構(gòu)定義了指令集（ISA）和基于這一體系結(jié)構(gòu)下處理器的程序員模型，通俗來(lái)講就是相同的Arm?體系結(jié)構(gòu)下的應(yīng)用軟件是兼容的。從Arm?v1到Arm?v8，每一次體系結(jié)構(gòu)的修改都會(huì)添加實(shí)用技術(shù)。
款式A：高性能的處理器級(jí)平臺(tái)，性能比肩計(jì)算機(jī)。
款式R：定位應(yīng)用于高端嵌入式系統(tǒng)，高可靠及高時(shí)效性。
款式M：用于深度嵌入、定制的嵌入式系統(tǒng)。
值得注意的是，Cortex?-M下的處理器沒(méi)有內(nèi)存管理單元MMU。
內(nèi)存管理單元簡(jiǎn)稱(chēng)MMU，它負(fù)責(zé)虛擬地址到物理地址的映射，并提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限檢查。在多用戶(hù)、多進(jìn)程的操作系統(tǒng)中，MMU使得各個(gè)用戶(hù)進(jìn)程都有獨(dú)立的地址空間。
任何微控制器都存在一個(gè)程序能夠產(chǎn)生的地址集和，被稱(chēng)為虛擬地址范圍。以32為機(jī)為例，虛擬地址范圍為0~0xFFFFFFFF （4G)。當(dāng)該控制器尋址一個(gè)256M的內(nèi)存時(shí)，它的可用地址范圍被限定為0x00000000~0x0FFFFFFF（256M）。在沒(méi)有MMU的控制器中，虛擬地址被直接發(fā)送到內(nèi)存總線(xiàn)上，以讀寫(xiě)該地址下的物理存儲(chǔ)器。在擁有MMU的控制器中，虛擬地址首先被發(fā)送到MMU中，被映射為物理地址后再發(fā)送到內(nèi)存總線(xiàn)上。
3 . linux系統(tǒng)
一般將操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大多為單進(jìn)程、多線(xiàn)程（多任務(wù)），因此不涉及到線(xiàn)程間的地址空間分配，不需要使用MMU，例如VxWorks。Linux系統(tǒng)屬于非實(shí)時(shí)性操作體統(tǒng)，多進(jìn)程是其主要特點(diǎn)。
以Ubuntu為例，打開(kāi)一個(gè)shell并且查看bash進(jìn)程的地址范圍如圖4，它的地址范圍為0x0000000000400000~0xffffffffff600000。
我們打開(kāi)另一個(gè)shell，查看該shell中bash進(jìn)程的地址范圍，如圖5。不難發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)不同bash進(jìn)程的地址范圍完全相同。其實(shí)操作系統(tǒng)或者用戶(hù)在fork()進(jìn)程時(shí)完全不需要考慮物理內(nèi)存的地址分配，該工作由微控制器的內(nèi)存管理單元MMU來(lái)做。
既然是多進(jìn)程依賴(lài)了內(nèi)存管理單元，那么在使用嵌入式linux時(shí)只開(kāi)一個(gè)進(jìn)程可以嗎？肯定是不可行的！開(kāi)機(jī)后即使用戶(hù)什么都不做，可見(jiàn)的系統(tǒng)運(yùn)行必須的進(jìn)程已經(jīng)運(yùn)行了幾十至上百個(gè)，如圖6。
4 . 總結(jié)
綜合以上內(nèi)容，linux系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存管理單元有極強(qiáng)的依賴(lài)，若在沒(méi)有MMU的處理器中運(yùn)行l(wèi)inux，恐怕整個(gè)系統(tǒng)只能停留在Uboot階段了。由于Cortex?-m處理器沒(méi)有內(nèi)存管理單元，因此跑不了linux系統(tǒng)。任何事情都不是絕對(duì)的，如果你重寫(xiě)了linux內(nèi)核且搭配足夠大的內(nèi)存芯片，從理論上來(lái)說(shuō)是可以省掉MMU的。但是，這樣的工作量，真的值得嗎？實(shí)際上，MMU就是為了解決操作系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜的內(nèi)存管理而產(chǎn)生的。
5 . 拓展部分
很大一部分開(kāi)發(fā)者選用嵌入式linux系統(tǒng)未能發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì)，僅僅是為了獲得開(kāi)發(fā)上的便利，比如以太網(wǎng)、4G上云、LCD驅(qū)動(dòng)、文件系統(tǒng)、圖像識(shí)別、python應(yīng)用等等。那么有沒(méi)有方法既能使用傳統(tǒng)高實(shí)時(shí)性、低成本的單片機(jī)又不用面對(duì)繁瑣的硬件驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)呢？廣州致遠(yuǎn)電子有限公司（yzwd0011.cn）推出的全新AWorks平臺(tái)——IoT物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)正是為此而生。
AWorks的誕生極大的降低了開(kāi)發(fā)者門(mén)檻，為開(kāi)發(fā)者提供便利，使開(kāi)發(fā)者可以忽略底層技術(shù)細(xì)節(jié)，專(zhuān)注產(chǎn)品“核心域”，更快的開(kāi)發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。同時(shí)，AWorks為開(kāi)發(fā)者提供的是高度抽象的通用接口，基于AWorks平臺(tái)的軟件與底層硬件無(wú)關(guān)，可以“隨心所欲”的跨平臺(tái)復(fù)用（如更換MCU等等）?？缃缬布钶dAWoeks IoT實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，讓您的開(kāi)發(fā)更容易，功能更強(qiáng)大。
