嵌入式系统 Boot Loader 技术内幕

在专用的嵌入式板子运行GNU/Linux 系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux 系统
从软件的角度看通常可以分为四个层次：
1. 引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot 代码(可选)，和Boot Loader 两大
部分。
2. Linux 内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。
3. 文件系统。包括根文件系统和建立于Flash 内存设备之上文件系统。通常用ram disk 来
作为root fs。
4. 用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包
括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI 有：MicroWindows 和MiniGUI 等。
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。回忆一下PC 的体系结构我们可以知
道，PC 机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR 中的
OS Boot Loader（比如，LILO 和GRUB 等）一起组成。BIOS 在完成硬件检测和资源分
配后，将硬盘MBR 中的Boot Loader 读到系统的RAM 中，然后将控制权交给OS Boot
Loader。Boot Loader 的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM 中，然后跳转
到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。


1. 引言
在专用的嵌入式板子运行 GNU/Linux 系统已经变得越来越流行。一个嵌入式 Linux 系统
从软件的角度看通常可以分为四个层次：
1. 引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的 boot 代码(可选)，和 Boot Loader 两大
部分。
2. Linux 内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。
3. 文件系统。包括根文件系统和建立于 Flash 内存设备之上文件系统。 通常用 ram disk 来
作为 root fs。
4. 用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包
括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式 GUI 有：MicroWindows 和 MiniGUI 等。
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。回忆一下 PC 的体系结构我们可以知
道，PC 机中的引导加载程序由 BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘 MBR 中的
OS Boot Loader（比如，LILO 和 GRUB 等）一起组成。BIOS 在完成硬件检测和资源分
配后， 将硬盘 MBR 中的 Boot Loader 读到系统的 RAM 中， 然后将控制权交给 OS Boot
Loader。Boot Loader 的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到 RAM 中，然后跳转
到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。
而在嵌入式系统中，通常并没有像 BIOS 那样的固件程序（注，有的嵌入式 CPU 也会内
嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由 Boot Loader 来 完 成 。
比如在一个基于 ARM7TDMI core 的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址
0x00000000 处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的 Boot Loader 程序。
本文