Bootloader和BIOS、Grub、uboot概念

近日写材料遇到了如上的几个名词，现对其概念进行总结如下：

1、Bootloader和BIOS

桌面电脑加电后BIOS会获取处理器控制权，是一个复杂的系统配置软件，它拥有硬件架构的底层信息。在典型的嵌入式系统中(虽说是在嵌入式操作系统中的概念，但规定没这么严格，向ntloader、bootmgr一般也称作BootLoader)，引导加载程序（bootloader）完成与BIOS相同的功能，具有如下特点：

1）嵌入式系统中在操作系统内核运行前运行的程序；

2）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：

（1）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NOR Flash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。

（2）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。

2、Grub

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；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：启动管理器。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——NTLDR。

3、uboot

U-Boot，全称为Universal BootLoader，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WolfgangDenk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；