第一道指令：晶片到底從哪裡開始？
從第一篇你已經接受了裸機程式設計這個奇怪的前提：你底下沒有作業系統、沒有讀取 ELF 檔並把東西安排好的載入器、也沒有某個執行期客氣地替你呼叫的 main()。微控制器只是通電、然後開始執行指令。所以最初的問題殘酷地具體：當電壓穩定下來，CPU 第一個抓取的是記憶體裡哪一個位元組？晶片無法用猜的。答案被固定在矽晶片裡：核心讀取一個已知、硬接線的位址，並把它在那裡找到的東西當成起點。
在一顆 Cortex-M 晶片上——這一階用來貫穿全篇的範例家族——那個硬接線的位置就在位址映射的最底部。通電時核心從快閃記憶體的起點讀取兩個 32 位元的字：位址 0x00000000 處的字是初始堆疊指標，而 0x00000004 處的字是重置向量——也就是要執行的第一道指令的位址。所以在你程式的任何一行執行之前，硬體已經載入了堆疊指標、並跳到你存在第二個欄位裡的那個位址。依慣例，那個目標是一段通常叫做 Reset_Handler 的常式。
crt0：搭起 C 世界的微小程式
這裡是讓從託管環境寫程式的人吃驚的部分。當你在 Linux 上寫一支普通程式，你理所當然地認為：等 main() 開始跑時，你的全域變數早已持有它們的初始值、你那些初始化為零的全域變數確實是零、堆疊也準備好了。在桌面上，C 執行期啟動程式碼——歷史上那個叫做 crt0 的目的檔——在 main() 之前默默地做了那份工作。在裸機上，沒有人會替你做。所以你（或你工具鏈那段微小的啟動程式碼）必須親手搭起整個 C 執行期環境，而重置處理常式正是這件事發生的地方。
為什麼會有工作要做？因為東西住在哪裡。你的程式待在快閃記憶體裡，它是非揮發的、執行期唯讀；你的變數則住在 RAM 裡，它快速、可寫，而且在通電時完全未初始化——裡頭裝著垃圾。一個像 `int counter = 7;` 的全域變數有個難題：值 7 必須來自某個持久的地方（快閃），但 counter 本身最終必須落在可寫的 RAM 裡，程式才能改它。編譯器可以把所有這類變數的初始映像存在快閃裡，卻無法把它們擺進 RAM，因為只有快閃能熬過斷電。彌合那道鴻溝，正是啟動程式碼第一件真正的工作。
所以重置處理常式在膽敢呼叫 main() 之前，會做三件具體的雜活。第一，它把所有已初始化全域變數的初始值——也就是 .data 區——一個字一個字地，從快閃裡的映像複製到它們在 RAM 裡的最終歸宿。第二，它把 .bss 區清零，那裡裝著每一個 C 標準說從零開始的全域變數（像沒有初始值的 `int total;`）；標準保證這些是零，而在裸機上，那個保證之所以為真，正是因為啟動程式碼寫了零讓它為真。第三，它可能會設好堆疊與任何函式庫狀態。直到此刻它才呼叫 main()。略過 .data 複製，你的 counter 會讀到垃圾；略過 .bss 清零，一個你以為是 0 的變數，就會是通電時 RAM 裡剛好裝著的隨便什麼垃圾——一個藏到那一次未初始化讀取咬你才現身的臭蟲。
記憶體映射：誰決定快閃與 RAM 在哪裡？
啟動程式碼一直說「從快閃複製到 RAM」，這帶出一個明顯的問題：它怎麼知道快閃與 RAM、.data 映像、.bss 區的位址？在託管系統上那些位址是作業系統在載入期選的。在裸機上它們沒得商量——它們是關於你那顆特定晶片的物理事實，寫在它的資料手冊裡。這就是 MCU 記憶體映射：單一扁平的 32 位元位址空間被切成固定的範圍，快閃也許從 0x08000000 起、RAM 也許從 0x20000000 開始，而周邊暫存器住在更高處它們自己的範圍。同一個位址空間的不同範圍，觸及不同的物理硬體。
把它想成一架高高的位址梯子。最底部坐著向量表；快閃從約 0x08000000 開始，依序裝著向量表（.isr_vector）、你的程式碼（.text）、你的唯讀 const 資料（.rodata），以及 .data 的快閃映像；RAM 從約 0x20000000 開始，裝著活的 .data、接著 .bss、接著向上長的堆積，而堆疊則從 RAM 頂端往下長；再高一點、約 0x40000000 處，坐著你會在第四篇讀寫的周邊暫存器。關鍵的微妙之處在於 .data 出現了兩次：一份在快閃的永久映像，與一份在 RAM 的活複製。你剛剛遇見的啟動複製，正是這兩個歸宿之間的橋。
畫出這張映射，也曝露了一個你無法一廂情願抹去的限制：快閃與 RAM 是有限而且很小的。一顆中等的晶片也許有 256 KiB 快閃與 64 KiB RAM——不是好幾 MiB，更不是好幾 GiB。你的程式碼加上所有 const 資料、再加上 .data 映像，全部必須塞進快閃；你的堆疊加堆積、加上所有活的變數，必須同時塞進 RAM，沒有虛擬記憶體來掩飾不足，也沒有作業系統在你溢出時客氣地把你結束掉。跑過 RAM 的盡頭，你不會得到區段錯誤——沒有東西會抓住它——你會默默地把隔壁的東西弄壞。所以某個東西必須把每一塊擺進它確切的範圍、並驗證它塞得下。那個東西就是連結腳本。
連結腳本：記憶體的平面圖
你在連結器與載入器那一階見過連結器，它是那個解析符號、修補位址的工具。在託管系統上它用一份內建的預設版面，你從來不必去想。在裸機上你必須親手交給它一份明確的平面圖，而那份圖就是連結腳本（通常是一個 .ld 檔）。它做兩件事。第一，MEMORY：它宣告你晶片實際的區域——名稱、起始位址、大小——直接照著資料手冊抄，例如一個位在 0x08000000、長度 256K 的 FLASH 區域，與一個位在 0x20000000、長度 64K 的 RAM 區域。第二，SECTIONS：它說哪個輸出節區放進哪個區域，以及以什麼順序。
連結腳本也是啟動程式碼與版面握手的地方，而這是令人滿足的部分。記得重置處理常式需要確切知道：.data 映像在快閃裡從哪裡開始、.data 必須落在 RAM 的哪裡、.bss 又從哪裡開始到哪裡結束——但那些位址是版面的輸出，不是 C 程式設計師事先能知道的東西。連結腳本靠在相關邊界定義符號來解決這件事：它把一個像 _sdata 的符號放在 RAM 裡 .data 的起點、_edata 放在它的終點、_sidata 放在快閃裡的 .data 映像、_sbss 與 _ebss 放在 .bss 區的兩端。啟動程式碼接著用名字去引用那些符號，而連結器替它們填進真正的位址。腳本畫出平面圖；啟動程式碼從圖上讀出尺寸。
/* sketch of an embedded linker script (.ld) */
MEMORY {
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 256K
RAM (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
}
SECTIONS {
.isr_vector : { *(.isr_vector) } > FLASH /* vector table first */
.text : { *(.text*) *(.rodata*) } > FLASH
_sidata = LOADADDR(.data); /* .data image, in FLASH */
.data : {
_sdata = .; /* start of .data in RAM */
*(.data*)
_edata = .; /* end of .data in RAM */
} > RAM AT> FLASH /* lives in RAM, stored in FLASH */
.bss : {
_sbss = .;
*(.bss*) *(COMMON)
_ebss = .;
} > RAM
}把它組起來：從通電到 main()，一步一步來
現在整條鏈都看得見了，值得從頭到尾走一遍，因為這些零件只有當成一場接力來看才講得通。連結腳本決定了位址；重置向量指向啟動程式碼；啟動程式碼用連結器定義的符號搭起 C 世界；直到此刻你的 main() 才在一個終於符合 C 在別處處處假設的環境裡執行。以下就是這場接力，一棒接一棒。
- 通電。核心從映射底部讀取兩個字：初始堆疊指標（0x00000000）與重置向量（0x00000004）。它載入堆疊指標、跳到重置向量的目標——Reset_Handler。你的程式碼還一行都沒跑。
- 複製 .data。處理常式讀取 _sidata、_sdata、_edata（全是連結腳本定義的位址），把已初始化全域變數的映像一個字一個字地從快閃複製到 RAM，好讓一個像 counter = 7 的全域變數真的讀到 7。
- 清零 .bss。用 _sbss 與 _ebss，處理常式在整個 .bss 區寫滿零，讓 C 標準那句「未初始化的靜態變數從零開始」的保證，在這個硬體上真的成立。
- 選擇性的設定。初始化任何 C 函式庫狀態、設好時脈，並（在某些工具鏈上）執行 C++ 全域物件的建構式。環境現在完全搭好了。
- 呼叫 main()。處理常式終於呼叫你的 main()。在裸機上 main() 絕不該回返——沒有殼層可以回去——所以它最後通常是一個無窮迴圈，而萬一它真的掉了出來，啟動程式碼也會困在一個迴圈裡。