【计算机】ELF文件和BIN文件

2023-12-17 11:18:21

原文：http://blog.chinaunix.net/uid-24148050-id-362928.html

红色为个人注解。

文件的内容：
1. BIN文件是 raw binary 文件，这种文件只包含机器码。
BIN文件（也叫镜像文件）中的所有数据都是机器可以执行的指令码、指令参数或者常量数据，不包含其它调试信息。加载到内存或者Nor FLASH等支持XIP（就地执行）的存储器中规定好的加载地址之后直接从规定好的运行地址开始运行即可。例如单片机中烧写的都是bin文件，以STM32为例，其片内Nor FLASH的起始地址也是代码的加载（烧写）地址为0x08000000。上电复位或者手动复位之后，程序计数器PC指向单片机的复位异常的中断向量地址0x08000004的位置，单片机从复位开始运行。

2. ELF文件除了机器码外，还包含其它额外的信息，如段的加载地址，运行地址，重定位表，符号表等。
ELF文件相当于是对bin文件的一个包装和解释，不仅仅包含程序的机器码，还包含加载地址、运行地址和调试信息等，使得运行操作系统（带MMU的CPU运行的具有虚拟地址/内存映像功能的OS，如Linux、Windows）的机器中的ELF Loader模块能够根据elf头信息创建一个新进程并加载elf文件中的机器码到该进程的虚拟内存中去。例如在Linux系统上运行ls命令，Linux系统会在环境变量中定义了的文件夹中找到可执行文件“ls”，然后系统创建一个新的进程以及映射虚拟内存空间，然后ELF Loader会将可执行文件“ls”加载到虚拟内存空间中去并开始执行开进程。（注意，虚拟地址空间也物理地址空间的寻址空间是一样的，32位CPU的有4G的寻址空间，64位的有好多G的寻址空间，但是并不是所有虚拟地址空间中的地址都能访问，MMU只会映射一部分虚拟地址空间到物理地址空间，如果访问没有映射的虚拟地址空间，就会出现内存访问错误Segmentation Fault）

所以ELF文件的体积比对应的BIN文件要大。
因为elf文件中包含了bin文件内容外的其它信息。

文件的执行：
1. 执行raw binary很简单，只需要将程序加载到其起始地址，就可以执行；
    FILE *fp = fopen("vmlinux.bin", "rb");
    fread(VMLINUX_START, 1, VMLINUX_SIZE, fp);
    ((void (*)(void))VMLINUX_START)();
2. 执行ELF程序则需要一个ELF Loader。

现在知道了吧，uboot和Linux kernel启动的时候是没有ELF Loader的
所以烧在flash上的文件只能是raw binary格式的，即镜像文件image

文件的转换：
1. 通过gcc编译出来的是elf文件
2. 通过objcpy可以把elf文件转换为bin文件

编译完uboot后生成：
     u-boot         ELF文件可用来调试
     u-boot.bin     BIN文件用来烧在Flash上

编译linux生成：
   vmlinux ELF文件可用来调试
     vmlinux.bin    BIN文件，没直接用过

zImage/vmlinuz/bzimage
          将vmlinux.bin压缩，并加上一段解压代码得到的，不可和bootloader共存？

uImage
          uboot专用的内核镜像，在zImage前加了一个64字节的头，描述内核版本、加载地址
          生成时间，文件大小等等。其0x40后的内容和zImage一样
          它是由uboot的工具mkImage生成的。

uImage相对于zImage的优点在于：uImage可以和uboot共存。

网上的一个图片很强大，讲解了arm平台的uImage的生成：

ppc平台uImage有点不同，make uImage后查看源代码目录的verbose.log

........省略
make -f scripts/Makefile.build obj=arch/ppc/boot/images arch/ppc/boot/images/uImage
ppc_85xx-objcopy -O binary vmlinux arch/ppc/boot/images/vmlinux.bin （第一步）
gzip -f -9 < arch/ppc/boot/images/vmlinux.bin > arch/ppc/boot/images/vmlinux.gz.$ && mv arch/ppc/boot/images/vmlinux.gz.$ arch/ppc/boot/images/vmlinux.gz （第二步）
rm -f arch/ppc/boot/images/uImage
/bin/sh /root/project/eldk4.2/ppc_85xx/usr/src/8541-reduece-ppc-linux-2.6.24/scripts/mkuboot.sh -A ppc -O linux -T kernel -C gzip -a 00000000 -e 00000000 -n 'Linux-2.6.24.2' -d arch/ppc/boot/images/vmlinux.gz arch/ppc/boot/images/uImage （第三步）

文件的调试：
1. 我们调试一般都是使用elf文件，比如：

nm elf文件 #得到符号表
objdump -D elf文件 #反汇编，且汇编代码与源码混排

2. bin文件比较杯具，里面全是机器码，所以只能反汇编

objdump -b binary -m powerpc uboot.bin

全是汇编代码......+_+

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