从零开始：操作系统引导详解

"Linux操作系统引导探究" 本文探讨了嵌入式Linux系统的引导过程，涉及bootloader、上电等关键环节，适合对内核、引导及嵌入式领域感兴趣的读者。主要知识点如下： 一、计算机加电启动流程 1. 按下电源键，主板收到信号并通知供电系统启动，供电系统为整个系统供电。 2. BIOS接收到电源准备就绪的信号，执行POST（Power-On Self Test，开机自检），检查硬件设备如内存、主板芯片、键盘、鼠标、磁盘控制器等是否正常。 3. POST完成后，BIOS读取BIOS设置，确定引导设备的顺序。 4. BIOS按顺序检查每个驱动器，找到第一个包含有效引导扇区的磁盘。 5. BIOS加载该磁盘的引导扇区（位于0x0000:0x7c00）到内存，并检查其结束标志“55AA”，确认为有效的引导扇区。 二、引导程序详解 1. 引导扇区是磁盘上的第一个扇区，通常包含512字节的代码，如果最后两个字节是“55AA”，则表明这是一个有效的引导扇区。 2. 引导程序（bootloader）负责加载操作系统内核到内存中，它是启动流程的关键部分。 3. 如果引导扇区未通过“55AA”检验，BIOS将继续检查下一个磁盘驱动器。 三、Bootloader的作用与阶段 1. Bootloader是操作系统加载之前的程序，分为初级引导加载器（如MBR中的Stage 1）和高级引导加载器（如GRUB的Stage 2）。 2. 初级引导加载器通常负责检测和初始化硬件，加载高级引导加载器到内存的适当位置。 3. 高级引导加载器处理多系统选择，加载适当的内核映像，并传递控制权给操作系统内核。 四、Linux引导流程 1. 在Linux环境下，Bootloader如GRUB或LILO负责识别和加载内核映像。 2. Bootloader读取配置文件，显示菜单供用户选择要启动的操作系统版本。 3. 选定内核后，Bootloader加载内核到内存特定地址，并传递必要的参数。 4. Linux内核开始初始化，识别硬件，设置中断处理，加载模块，最后执行init进程，启动用户空间。 五、嵌入式Linux引导的特殊性 在嵌入式系统中，引导流程可能更为简化或复杂，取决于目标硬件和应用需求。可能需要考虑固件更新、设备树配置、驱动程序加载等问题。 总结，理解操作系统引导过程对于开发者至关重要，因为这涉及到系统能否顺利启动和运行。Linux系统的引导不仅包含传统的BIOS流程，还包括Bootloader的复杂交互，是实现系统定制和优化的基础。对于希望深入学习和开发嵌入式Linux的人来说，这部分知识是必不可少的。