1 Bootloader和BIOS

1.1 BIOS

??BIOS（Basic Input Output System）：基本輸入輸出系統。它是一組固化到計算機內主板上一個ROM芯片上的程序 ，保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、開機后自檢程序和系統自啟動程序，它可從CMOS中讀寫系統設置的具體信息。?
??BIOS是連接軟件與硬件的一座“橋梁”，是計算機的開啟時運行的第一個程序，主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制。BIOS的三個主要功能：

• 自檢及初始化程序，分為三個部分

加電自檢（POST）：功能是檢查計算機硬件是否良好，自檢中如發現有錯誤，將按兩種情況處理：對于嚴重故障（致命性故障）則停機，此時由于各種初始化操作還沒完成，不能給出任何提示或信號；對于非嚴重故障則給出提示或聲音報警信號，等待用戶處理。

初始化：創建中斷向量、設置寄存器、對一些外部設備進行初始化和檢測等，其中很重要的一部分是BIOS設置，主要是對硬件設置的一些參數，當計算機啟動時會讀取這些參數，并和實際硬件設置進行比較，如果不符合，會影響系統的啟動。

加載引導程序：功能是引導Dos或其他操作系統，此時會在硬盤讀取引導記錄，然后把計算機的控制權轉交給引導記錄，由引導記錄（IPL與SPL）把操作系統裝入電腦，在電腦啟動成功后，BIOS的這部分任務就完成了。也就是說BIOS本身不能引導OS內核。

• 程序服務處理；BIOS直接與計算機的I/O設備（Input/Output，即輸入/輸出設備）打交道，通過特定的數據端口發出命令，傳送或者接受各種外部設備的數據，實現軟件程序對硬件的直接操作。
• 硬件中斷處理；開機時BIOS會告訴CPU各硬件設備的中斷號，當用戶發出使用某個設備的指令后，CPU就根據中斷號使用相對應的硬件完成工作，再根據中斷號跳回原來的工作。

? ? ?BIOS分為：Legacy BIOS 和 UEFI BIOS

1.2 Bootloader

通俗說Bootloader就是用來加載操作系統的。在PC上是在BIOS之后運行。

在典型的嵌入式系統中，引導加載程序（bootloader）具有如下特點：

• 嵌入式系統中在操作系統內核運行前運行的程序；
• 可以分為單階段的BootLoader和多階段的BootLoader，一般從從固態存儲設備上啟動的Bootloader大多都是 2 階段的啟動過程，如uboot是2階段的，grub就是單階段的；

一般而言，這兩個階段完成的功能可以如下分類，但這不是絕對的：

Bootloader第一階段的功能:?

• 硬件設備初始化。
• 為加載Bootloader的第二階段代碼準備RAM空間。
• 拷貝Bootloader的第二階段代碼到 RAM 空間中。
• 設置好棧。
• 跳轉到第二階段代碼的C入口點。
• 在第一階段進行的硬件初始化一般包括：關閉WATCHDOG、關中斷、設置CPU的速度和時鐘頻率、RAM初始化等。這些并不都是必需的，比如S3C2410/S3C2440的開發板所使用的U-Boot中，就將CPU的速度和時鐘頻率的設置放在第二階段。甚至，將第二階段的代碼復制到RAM空間中也不是必需的，對于NORFlash等存儲設備，完全可以在上面直接執行代碼，只不過這相比在RAM中執行效率大為降低。

Bootloader第二階段的功能:?

• 初始化本階段要使用到的硬件設備
• 檢測系統內存映射(memory map)。
• 將內核映像和根文件系統映像從Flash上讀到RAM空間中。
• 為內核設置啟動參數。
• 調用內核。

1.3 關系

????????BIOS和Bootloader沒啥大區別：就是兩個底層程序片段。 為啥不耦合在一起？看場景吧，在PC系統上BIOS和Bootloader分開了，感覺還是PC端外設導致的，開機后需要先做做設備的檢測。然后PC端系統版本多，適配也麻煩，就分兩個功能出去了。 在嵌入式系統里，基本集成到一段，叫Bootloader了：檢測硬件然后啟動系統的一個小小的系統代碼段就是Bootloader。在安卓系統一般也只說Bootloader了。

2 不同平臺的引導加載程序

Linux的開放源碼引導程序及其支持的體系結構見下表：

BootLoader	描述	x86	ARM	PowerPC
LILO	Linux磁盤引導程序	是	否	否
GRUB	GNU的LILO替代程序	是	否	否
Loadlin	從DOS引導Linux	是	否	否
ROLO	從ROM引導Linux而不需要BIOS	是	否	否
Etherboot	通過以太網卡啟動Linux系統的固件	是	否	否
LinuxBIOS	完全替代BUIS的Linux引導程序	是	否	否
BLOB	LART等硬件平臺的引導程序	否	是	否
U-boot	通用引導程序	是	是	是
RedBoot	基于eCos的引導程序	是	是	是

windows引導程序及其支持的體系結構見下表：

BootLoader	描述	x86	ARM	PowerPC
NTLOADER	Linux磁盤引導程序	是	NA	NA
Bootmgr	啟動管理器	是	NA	NA

2.1 PC平臺的Grub與 bootmgr

??GNU GRUB（GRand Unified Bootloader簡稱“GRUB”）是一個來自GNU項目的多操作系統啟動程序。GRUB是多啟動規范的實現，它允許用戶可以在計算機內同時擁有多個操作系統，并在計算機啟動時選擇希望運行的操作系統。GRUB可用于選擇操作系統分區上的不同內核，也可用于向這些內核傳遞啟動參數。可用來用來引導不同系統，如windows，linux，通常用于linux，畢竟是GNU的嘛。?

??Windows也有類似的工具NTLOADER、Bootmgr；比如我們在機器中安裝了Windows 98后，我們再安裝一個Windows XP ，在機器啟動的會有一個菜單讓我們選擇進入是進入Windows 98 還是進入Windows XP。NTLOADER就是一個多系統啟動引導管理器，NTLOADER 同樣也能引導Linux，只是極為麻煩罷了。Bootmgr是Boot Manager的縮寫，是在Windows Vista、Windows 7、windows 8/8.1和windows 10中使用的新的啟動管理器，以代替Windows NT系列操作系統（Windows XP、Windows 2003）中的啟動管理器——NTLOADER。

2.2 嵌入式平臺的u-boot

??U-Boot，全稱為Universal Boot Loader，即通用Bootloader，是遵循GPL條款的開放源代碼項目。其前身是由德國DENX軟件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxROM的源碼創建的PPCBOOT工程。后來整理代碼結構使得非常容易增加其他類型的開發板、其他架構的CPU(原來只支持 PowerPC)；增加更多的功能，比如啟動Linux、下載S-Record格式的文件、通過網絡啟動、通過PCMCIA/CompactFLash /ATA disk/SCSI等方式啟動。增加ARM架構CPU及其他更多CPU的支持后，改名為U-Boot。

• 支持多種嵌入式操作系統內核，如Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS；
• 支持多個處理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS、XScale；

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作者：藍月心語?
來源：CSDN?
原文：https://blog.csdn.net/liao20081228/article/details/81297143?
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總結

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