BOOTLOADER体系结构分析zou.pdfVIP

BootLoader BootLoader 体系结构分析 体系结构分析 邹建国 邹建国 ah_zou@163.com ah_zou@163.com 2004-3-13 2004-3-13 总 目 录 1. Bootloader的概念 2. Boot Loader 所支持的CPU 和嵌入式板 3. Boot Loader 的安装媒介 4. 固态存储设备的典型空间分配结构 5. 控制Boot Loader 的设备或机制 6. Boot Loader 的操作模式 7. BootLoader 与主机之间进行文件传输所 用的通信设备及协议 8. Boot Loader 的主要任务与典型结构 9. BLOB的两阶段引导过程 Bootloader的概念 Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的 一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬 件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软 硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操 作系统内核准备好正确的环境。 通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现 的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里 建立一个通用的Boot Loader 几乎是不可能的。尽 管如此，我们仍然可以对Boot Loader 归纳出一些 通用的概念来，以指导用户特定的Boot Loader 设 计与实现。 Boot Loader 所支持的CPU 和嵌入式板 每种CPU 体系结构都有不同的BootLoader。 有些Boot Loader 也支持多种体系结构的CPU，比 如U-Boot 就同时支持ARM 体系结构和MIPS 体系 结构。 除了依赖于CPU 的体系结构外，Boot Loader 实际 上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。这也就 是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们是 基于同一种CPU 而构建的，要想让运行在一块板子 上的Boot Loader 程序也能运行在另一块板子上， 通常也都需要修改Boot Loader 的源程序。 Boot Loader 的安装媒介 系统加电或复位后，所有的CPU 通常都从某个由 CPU 制造商预先安排的地址上取指令。比如，基于 ARM7TDMI core 的CPU 在复位时通常都从地址 0取它的第一条指令。 基于CPU 构建的嵌入式系统通常都有某种类型的 固态存储设备(比如：ROM、EEPROM 或FLASH 等)被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加 电后，CPU 将首先执行Boot Loader 程序。 固态存储设备的典型空间分配结构 启动参数 内核 根文件系统 bootloader 控制Boot Loader 的设备或机制 主机和目标机之间一般通过串口建立连接， Boot Loader 软件在执行时通常会通过串口来 进行 I/O，比如：输出打印信息到串口，从串 口读取用户控制字符等 Boot Loader 的操作模式 大多数Boot Loader 都包含两种不同的操作 模式：“启动加载”模式和“下载”模式，这种区 别仅对于开发人员才有意义。 最终用户的角度看，Boot Loader 的作用就是 用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动 加载模式与下载工作模式的区别。 启动加载模式：也称为“ 自主” （Autonomous ）模式。也即 Boot Loader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统 加载到RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模 式是Boot Lo