在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中你可能經(jīng)常聽到 boot loader（引導(dǎo)加載器）這一詞，boot loader是指什么呢？在我們?nèi)粘＝?jīng)常接觸的東西中是不是有與boot loader的作用或是概念相似的呢？如果你稍微熟悉計(jì)算機(jī)的組成，你一定知道BIOS（Basic Input/Output System）。BIOS在計(jì)算機(jī)中就是用來啟動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的，在完成一定的硬件初始化工作以及人機(jī)交互后，它加載位于硬盤中的操作系統(tǒng)，并最終運(yùn)行操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)中的boot loader與BIOS的作用就是相類似的，也是完成對(duì)于處理器相關(guān)的硬件資源進(jìn)行初始化后，最后加載通常是存放在FLASH中的應(yīng)用程序，當(dāng)然在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序一般是在同一個(gè)可執(zhí)行文件中的，這與我們的電腦有很大的不同。
BIOS與boot loader有相同之處，比如：
1）完成處理器正常最小系統(tǒng)的初始化。最小系統(tǒng)的概念通過舉個(gè)例比較容易讓人明白，比如對(duì)于我們的計(jì)算機(jī)，通常在初始化時(shí)不需要用到以太網(wǎng)，因此，在最小化系統(tǒng)中就不包括以太網(wǎng)卡的初始化，對(duì)其的初始化完全可以放到操作系統(tǒng)中去做，而不是在BIOS中。相類似的是，在嵌入式系統(tǒng)中，我們通常不需要在初始化的過程中用到USB設(shè)備，那么對(duì)于USB設(shè)備的初始化就不需要包含在最小系統(tǒng)中，而可以在被boot loader加載的應(yīng)用程序中去初始化它。

2）兩者在最后都得加載其它的程序，并將運(yùn)行權(quán)交給被加載的程序。對(duì)于BIOS，其所加載的程序通常是操作系統(tǒng)，當(dāng)然，如果你正在安裝系統(tǒng)那么BIOS所加載的可能是位于光盤中安裝程序。對(duì)于loader，其加載的是一個(gè)可執(zhí)行程序，這一可執(zhí)行程序包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（有的也不是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）和我們的應(yīng)用程序。

3）如果BIOS或是boot loader程序太大，通常都會(huì)采用壓縮技術(shù)對(duì)其進(jìn)行壓縮。對(duì)于BIOS，其肯定會(huì)采用壓縮技術(shù)進(jìn)行壓縮，因?yàn)锽IOS隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的飛速發(fā)展而越來越復(fù)雜，比如，以前的BIOS不需要支持USB的鼠標(biāo)和鍵盤，但現(xiàn)在就得支持了，這就意味著BIOS要有USB鼠標(biāo)和鍵盤的驅(qū)動(dòng)程序。另一方面計(jì)算機(jī)的出貨量大，所以BIOS芯片（其實(shí)就是一塊FLASH芯片）的容量也就會(huì)盡可能的控制得小以提高利潤(rùn)，比如可能控制其容量在512K字節(jié)。同BIOS相類似的是，如果我們的嵌入式系統(tǒng)中的FLASH緊張時(shí)，為了節(jié)省FLASH空間，我們也得對(duì)boot loader采用壓縮技術(shù)?？赡苡腥艘獑?，BIOS也好，boot loader也好，如果采用了壓縮技術(shù)對(duì)其壓縮，那是誰負(fù)責(zé)在運(yùn)行它們時(shí)對(duì)其解壓縮呢？答案是它們自己，很有趣吧！其實(shí)，我們說對(duì)它們采用壓縮技術(shù)并不是對(duì)于全部的程序（或數(shù)據(jù)）都采用壓縮技術(shù)。在它們當(dāng)中，一定存在一部分不壓縮的部分，這保證處理器啟動(dòng)時(shí)，能直接運(yùn)行這部分的代碼。技巧在于，沒有壓縮的代碼當(dāng)中包括了解壓程序（從C程序角度來看是幾個(gè)函數(shù)），其將被壓縮了的部分解壓到內(nèi)存中。當(dāng)然，其中的程序處理很有技巧性，要保證程序在運(yùn)行的過程中，對(duì)于壓縮部分代碼的運(yùn)行是透明的，這在具體的代碼分析中我們?cè)賮砜础?br /> BIOS與boot loader除了相同之處外，還有不同之處，它們是：

1）BIOS往往比boot loader復(fù)雜很多，因?yàn)槲覀兊挠?jì)算機(jī)硬件環(huán)境比嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜得多。在計(jì)算機(jī)行業(yè)，為了保證操作系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能運(yùn)行在不同的主板上，這需要BIOS的幫助以屏蔽一些硬件信息。操作系統(tǒng)對(duì)主板上的一些硬件資源的訪問，需要通過BIOS來完成，即調(diào)用BIOS的功能（或說是函數(shù)）來完成。這樣做的好處是非常的明顯的，操作系統(tǒng)的開發(fā)商不用關(guān)心主板上的具體硬件是如何設(shè)計(jì)的，而主板的設(shè)計(jì)廠商則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)BIOS來對(duì)主板上的硬件資源進(jìn)行存取訪問?？偟膩碚f，就是將主板上對(duì)于復(fù)雜硬件資源的處理任務(wù)交給了主板廠商來完成，而不用操作系統(tǒng)廠商去關(guān)心，因當(dāng)說這樣做非常的合理和有效。
2）BIOS在加載完了操作系統(tǒng)以后，其還將駐留在內(nèi)存中，以便操作系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中調(diào)用其功能，但boot loader就不需要這樣了。通常，boot loader加載完了程序后，跳轉(zhuǎn)到被加載的程序后就不再存在了，這里所說的跳轉(zhuǎn)有時(shí)也稱之為將運(yùn)行權(quán)交給了被加載程序。
3）boot loader通常采用匯編和C程序相結(jié)合進(jìn)行編寫，但BIOS為了節(jié)省程序空間往往全部采用匯編進(jìn)行編寫。
下面我們來看一看boot loader在啟動(dòng)過程中會(huì)做哪些事情。在討論這些之前，我們需要明白嵌入式系統(tǒng)的處理器與我們計(jì)算機(jī)處理器的區(qū)別是什么。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的處理器，準(zhǔn)確的說應(yīng)當(dāng)叫微控制器，即英文的microcontroller，而我們的計(jì)算機(jī)處理器則應(yīng)稱之為微處理器，即microprocessor。微控制器除了具有微處理器的功能外（即通過運(yùn)算來處理一定的事務(wù)），往往其中集成了很多的其它硬件功能模塊，比如SDRAM內(nèi)存控制器、I2C控制器、SD卡控制器等等。正如微處理器的名字那樣，它只有處理功能，其它的控制芯片都是通過芯片組（什么是芯片組，我打算后面用另一篇文章來進(jìn)行解釋）來完成的。雖然，我們對(duì)于微處理器和微控制器采用了處理器這么一個(gè)簡(jiǎn)化詞來描述，但我們需要明白其中的不同之處，這一點(diǎn)非常的重要。下面我們來看一看boot loader做些什么事情，它們有：
1）對(duì)PLL時(shí)鐘進(jìn)行初始化。往往處理器一啟動(dòng)時(shí)，為了更好的設(shè)備兼容性，其工作頻率都很低，在boot loader程序的特定位置，需要提高處理器的時(shí)鐘頻率，以加快運(yùn)行速度。速度一旦調(diào)好往往是不會(huì)改變的了，之所以說是往往，因?yàn)槿绻幚砥髦С止?jié)電模式功能，那也會(huì)造成PLL時(shí)鐘的變化（時(shí)鐘越快越耗電）。
2）初始化SDRAM內(nèi)存控制器。通常loader自身也需要用到內(nèi)存，比如，大多boot loader都會(huì)將自己加載到內(nèi)存中。內(nèi)存的配置一般是包括行地址和列地址的配置以及自動(dòng)刷新頻率的配置。一旦配置好了，后面就不用再更改了。
3）初始化中斷控制器和中斷服務(wù)程序。

4）初始化各地址空間的片選地址寄存器和讀寫時(shí)序。
5）初始化堆棧（stack）寄存器。比如，在x86中需要初始化ESP寄存器，在PowerPC中需要初始化r1寄存器。
6）對(duì)于boot loader中需要訪問的其它硬件設(shè)備進(jìn)行初始化。比如，我們通常會(huì)有一個(gè)串口作為控制臺(tái)（console），這就需要在boot loader中初始化相應(yīng)的串口，并接受用戶的命令，以響應(yīng)用戶的請(qǐng)求。可以想像，boot loader中存在一定的命令處理程序。
7）將boot loader自身加載到內(nèi)存中，如果需要解壓，那么還得做解壓操作。前面提到了，將boot loader加載到內(nèi)存是為了更快的運(yùn)行程序。

8）加載需要運(yùn)行的應(yīng)用程序并最終運(yùn)行被加載的應(yīng)用程序。

需要指出的是，在嵌入式系統(tǒng)中我們的應(yīng)用程序當(dāng)中還得做一部分與boot loader相同的工作。比如，對(duì)于中斷服務(wù)程序的重新初始化，因?yàn)樵赽oot loader中設(shè)置的是boot loader中的程序作為中斷服務(wù)程序，當(dāng)應(yīng)用程序加載了以后，boot loader中的程序就不復(fù)存在了，因此，我們需要重新初始化中斷服務(wù)程序以指向被加載程序中的函數(shù)。對(duì)于SDRAM內(nèi)存的初始化、PLL的初始化，在應(yīng)用程序中通常不需要重新做。雖然，在此我們沒有對(duì)具體的處理器和操作系統(tǒng)進(jìn)行講解，但是無論對(duì)于什么處理器和操作系統(tǒng)，其總體過程幾乎相同，只是處理器的指令集不同。最后，我要給讀者您留一個(gè)問題，這個(gè)問題如下。