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1 PC和MCU场景程序执行时的区别

1. PC场景时CPU只能访问ram，映射的整个地址空间都是ram和其他设备的IO接口，程序执行的时候需要从存储器拷贝到ram里，然后CPU再从ram进行取指令执行指令等操作；
2. MCU场景CPU可以同时访问ram和flash，映射的地址空间一部分是ram一部分是flash一部分是其余外设，程序执行的时候不需要从存储器拷贝到ram里，CPU直接从flash进行取指令执行指令等操作，但是flash的写操作需要先擦后写，寿命有限而且速度缓慢，所以对于数据的操作需要在ram中进行（有初值的全局变量初值存在flash中，芯片上电启动时由启动代码把初值从 Flash 拷到 RAM，就是 .data 段的初始化，只读数据const常量，字符串的字面量这种依然存放在flash中），CPU执行的时候对数据的操作访问ram的地址，对代码的读取访问flash的地址。

2 程序执行局部性原理

程序执行局部性原理（Principle of Locality）是计算机体系结构中的经验规律之一，它表明程序在某个时间段内，只会反复访问一小部分地址，而不是均匀地访问整个地址空间。一是时间局部性，刚访问过的地址，很快还会再被访问。比如一个循环体里的指令，会被一遍遍反复取指执行；循环变量 i 这种常用变量会被反复读写。二是空间局部性，访问过某个地址后，它附近的地址很快也会被访问。这是MCU缓存存在的理论基础，CPU运行太快、内存反应相对太慢，中间夹一个又小又快的缓存。当访问一个地址时，先在cache中查找，有的话立即从cache中读取到CPU，否则从主存中去读取该数据，同时把它周围一整块一起搬进来（空间局部性，预判你接下来要读隔壁的数据）。只要程序行为符合局部性，大多数访问就能命中缓存，整体速度接近"小而快"，而不是被"大而慢"拖累。

3 STM32的芯片结构

STM32基于ARM Cortex-M内核，内部采用改良的哈佛架构（Modified Harvard Architecture）。
物理上：指令总线（I-Bus）和数据总线（D-Bus）是分离的，CPU可以同时从Flash取指令和从RAM读写数据，这与传统冯·诺依曼架构（共享同一条总线）不同。
逻辑上：Flash和RAM被映射到统一的线性地址空间（例如STM32F103的Flash在0x08000000，SRAM在0x20000000），程序员看到的是一个连续的地址范围，这一点又类似于冯·诺依曼架构。
因此，STM32既不是纯粹的哈佛架构（地址空间独立），也不是纯粹的冯·诺依曼架构（总线不分离），而是结合了两者优点的改良哈佛架构。

4 CPU的工作步骤

取指：从内存（或Flash）中取出下一条要执行的指令，并将其送入CPU内部的指令寄存器（IR），取指结束后PC指针就会立即更新、
译码：分析指令寄存器中的机器码，确定这条指令要执行什么操作，以及操作数在哪里。
执行：真正完成指令所规定的运算或操作。
存结果：将执行阶段产生的结果写回到目标寄存器或内存中。