Bootloader和BIOS、uboot和grub和bootmgr的区别
1 Bootloader和BIOS
1.1 BIOS
BIOS(Basic Input Output System):基本输入输出系统。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序 ,保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序,它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。
BIOS是连接软件与硬件的一座“桥梁”,是计算机的开启时运行的第一个程序,主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。BIOS的三个主要功能:
- 自检及初始化程序,分为三个部分
加电自检(POST):功能是检查计算机硬件是否良好,自检中如发现有错误,将按两种情况处理:对于严重故障(致命性故障)则停机,此时由于各种初始化操作还没完成,不能给出任何提示或信号;对于非严重故障则给出提示或声音报警信号,等待用户处理。
初始化:创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等,其中很重要的一部分是BIOS设置,主要是对硬件设置的一些参数,当计算机启动时会读取这些参数,并和实际硬件设置进行比较,如果不符合,会影响系统的启动。
加载引导程序:功能是引导Dos或其他操作系统,此时会在硬盘读取引导记录,然后把计算机的控制权转交给引导记录,由引导记录(IPL与SPL)把操作系统装入电脑,在电脑启动成功后,BIOS的这部分任务就完成了。也就是说BIOS本身不能引导OS内核。
- 程序服务处理;BIOS直接与计算机的I/O设备(Input/Output,即输入/输出设备)打交道,通过特定的数据端口发出命令,传送或者接受各种外部设备的数据,实现软件程序对硬件的直接操作。
- 硬件中断处理;开机时BIOS会告诉CPU各硬件设备的中断号,当用户发出使用某个设备的指令后,CPU就根据中断号使用相对应的硬件完成工作,再根据中断号跳回原来的工作。
BIOS分为:Legacy BIOS 和 UEFI BIOS
1.2 Bootloader
通俗说Bootloader就是用来加载操作系统的。在PC上是在BIOS之后运行。
在典型的嵌入式系统中,引导加载程序(bootloader)具有如下特点:
- 嵌入式系统中在操作系统内核运行前运行的程序;
- 可以分为单阶段的BootLoader和多阶段的BootLoader,一般从从固态存储设备上启动的Bootloader大多都是 2 阶段的启动过程,如uboot是2阶段的,grub就是单阶段的;
一般而言,这两个阶段完成的功能可以如下分类,但这不是绝对的:
Bootloader第一阶段的功能:
- 硬件设备初始化。
- 为加载Bootloader的第二阶段代码准备RAM空间。
- 拷贝Bootloader的第二阶段代码到 RAM 空间中。
- 设置好栈。
- 跳转到第二阶段代码的C入口点。
- 在第一阶段进行的硬件初始化一般包括:关闭WATCHDOG、关中断、设置CPU的速度和时钟频率、RAM初始化等。这些并不都是必需的,比如S3C2410/S3C2440的开发板所使用的U-Boot中,就将CPU的速度和时钟频率的设置放在第二阶段。甚至,将第二阶段的代码复制到RAM空间中也不是必需的,对于NORFlash等存储设备,完全可以在上面直接执行代码,只不过这相比在RAM中执行效率大为降低。
Bootloader第二阶段的功能:
- 初始化本阶段要使用到的硬件设备
- 检测系统内存映射(memory map)。
- 将内核映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中。
- 为内核设置启动参数。
- 调用内核。
1.3 关系
BIOS和Bootloader没啥大区别:就是两个底层程序片段。 为啥不耦合在一起?看场景吧,在PC系统上BIOS和Bootloader分开了,感觉还是PC端外设导致的,开机后需要先做做设备的检测。然后PC端系统版本多,适配也麻烦,就分两个功能出去了。 在嵌入式系统里,基本集成到一段,叫Bootloader了:检测硬件然后启动系统的一个小小的系统代码段就是Bootloader。在安卓系统一般也只说Bootloader了。
2 不同平台的引导加载程序
Linux的开放源码引导程序及其支持的体系结构见下表:
BootLoader |
描述 |
x86 |
ARM |
PowerPC |
LILO |
Linux磁盘引导程序 |
是 |
否 |
否 |
GRUB |
GNU的LILO替代程序 |
是 |
否 |
否 |
Loadlin |
从DOS引导Linux |
是 |
否 |
否 |
ROLO |
从ROM引导Linux而不需要BIOS |
是 |
否 |
否 |
Etherboot |
通过以太网卡启动Linux系统的固件 |
是 |
否 |
否 |
LinuxBIOS |
完全替代BUIS的Linux引导程序 |
是 |
否 |
否 |
BLOB |
LART等硬件平台的引导程序 |
否 |
是 |
否 |
U-boot |
通用引导程序 |
是 |
是 |
是 |
RedBoot |
基于eCos的引导程序 |
是 |
是 |
是 |
windows引导程序及其支持的体系结构见下表:
BootLoader |
描述 |
x86 |
ARM |
PowerPC |
NTLOADER |
Linux磁盘引导程序 |
是 |
NA |
NA |
Bootmgr |
启动管理器 |
是 |
NA |
NA |
2.1 PC平台的Grub与 bootmgr
GNU GRUB(GRand Unified Bootloader简称“GRUB”)是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现,它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统,并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核,也可用于向这些内核传递启动参数。可用来用来引导不同系统,如windows,linux,通常用于linux,毕竟是GNU的嘛。
Windows也有类似的工具NTLOADER、Bootmgr;比如我们在机器中安装了Windows 98后,我们再安装一个Windows XP ,在机器启动的会有一个菜单让我们选择进入是进入Windows 98 还是进入Windows XP。NTLOADER就是一个多系统启动引导管理器,NTLOADER 同样也能引导Linux,只是极为麻烦罢了。Bootmgr是Boot Manager的缩写,是在Windows Vista、Windows 7、windows 8/8.1和windows 10中使用的新的启动管理器,以代替Windows NT系列操作系统(Windows XP、Windows 2003)中的启动管理器——NTLOADER。
2.2 嵌入式平台的u-boot
U-Boot,全称为Universal Boot Loader,即通用Bootloader,是遵循GPL条款的开放源代码项目。其前身是由德国DENX软件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxROM的源码创建的PPCBOOT工程。后来整理代码结构使得非常容易增加其他类型的开发板、其他架构的CPU(原来只支持 PowerPC);增加更多的功能,比如启动Linux、下载S-Record格式的文件、通过网络启动、通过PCMCIA/CompactFLash /ATA disk/SCSI等方式启动。增加ARM架构CPU及其他更多CPU的支持后,改名为U-Boot。
- 支持多种嵌入式操作系统内核,如Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS;
- 支持多个处理器系列,如PowerPC、ARM、x86、MIPS、XScale;
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作者:蓝月心语
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/liao20081228/article/details/81297143
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