# Bootloader
启动前硬件状态必须假设在一个最安全、通用，也是功能最弱的状态。因此需要逐步设置硬件，以提
升硬件环境能力。OS 启动是一个逐步释放系统灵活性的过程
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码，称为 Bootloader，是在 操作系统内核运行之前 运行的一段小程序。
Bootloader 是 Booter 和 Loader 的合写：
前者要 初始化系统硬件 使之运行起来，至少是部分运行起来；
后者 将操作系统映像加载到内存 中，并跳转到操作系统的代码运行。
大多数 Bootloader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。
- 依赖于 CPU 体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在 stage1 且可以用 汇编语言 来实现；
- stage2 则通常用 C 语言 来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和可移植性。
MIPS 的 BootLoader 为 U-boot ，而 X86 的 BootLoader 为 GRUB
启动（Booting） | |
├── 硬件初始化（BIOS/UEFI POST） | |
├── 引导（Bootstrapping） | |
│ ├── BootLoader Stage 1（如MBR中的GRUB Stage 1） | |
│ └── BootLoader Stage 2（如GRUB加载内核） | |
├── 内核初始化（Kernel） | |
└── 用户空间启动（init进程） |
# 计算机的启动过程（MIPS）
# MIPS 地址空间
在 32 位下，程序地址空间 (4G) 划分为四大区域，不同区域有不同的属性
kuseg0 ：用户态可用的地址。在有 MMU 的机器里，这些地址将一概被 MMU 作转换，除非 MMU 的设置被建立好，否则这 2G 的地址是不可用的
kseg0 ：最高位清零即可映射到物理地址。几乎全部 对这段地址的存取都会通过 cache，因此 cache 设置好之前，不能随便使用这段地址。
- 通常一个没有 MMU 的系统会使用这段地址作为其绝大多数程序和数据的存放位置
- 对于有 MMU 的系统，操作系统核心会存放在这个区域
kseg1 ：高三位清零可映射到相应的物理地址上。kseg1 是非 cache 存取的.。kseg1 是唯一在系统重启时能正常工作的地址空间。
kseg2 ：只能在核心态下使用 并且 要经过 MMU 的转换。在 MMU 设置好之前，不要存取该区域
# MIPS ROM/Flash 启动地址
MIPS 上电启动时，由于 OS 尚未接管系统，不能采用 TLB、Cache 机制。从 MIPS 的初始内存划分可知，kseg1 是唯一的在系统重启时能正常工作的内存映射地址空间。
MIPS 的启动入口地址是 0xBFC0 0000 ，通过将最高 3 位清零（ &0x1FFF FFFF ）的方法，将 ROM 所在的地址区映射到物理内存的低端 512M (0x0000 0000 - 0x1FFF FFFF) 空间，也是 “非翻译无需转换的”（Unmapped）地址区域。对应的物理地址是 0x1FC00000
# MIPS 启动 stage1（汇编语言)
# MIPS 启动 stage2（C 语言）
# Linux 引导内核启动
kernel_entry （ arch/mips/kernel/head.S ）
初始化内核堆栈
为第一个进程（init_task）准备栈空间。清零 BSS 段
清除未初始化的全局变量。跳转到
start_kernel
进入体系结构无关的通用初始化流程。
start_kernel 关键步骤
体系结构相关初始化
setup_arch：配置内存布局、页表（MIPS 的 TLB）。trap_init：设置异常处理向量（如 TLB Miss、中断）。
核心子系统初始化
内存管理（ mem_init ）、调度器（ sched_init ）、中断（ init_IRQ ）。
- 启动用户空间
创建第一个用户进程 init （ kernel_init ），挂载根文件系统。
# 计算机的启动过程（X86）
# 概念
BIOS 程序（Basic Input/Output System）
BIOS 是固化在主板上的基本输入输出系统，是计算机启动第一个运行的软件，存放在 ROM 中。它会进行硬件初始化和自检，然后查找引导程序并执行。
主引导记录 MBR (Master Boot Record)
MBR 是硬盘的主引导记录，位于硬盘的 第 0 磁头 第 0 磁道 第一个扇区（共 512 字节）。它包含了预启动信息和分区表信息。BIOS 会找到活动分区 并读取其分区引导记录，完成硬盘的引导。
结构 功能 前 446 字节 BootLoader 代码及数据 447 - 510 字节 分区表（共 4 个主分区项，每项 16 字节，且只有一项是激活的） 后两个字节 魔数 0x55AA
# 启动流程
- CPU 加电后将跳转到 BIOS 的固定物理地址
0xFFFF0 - BIOS 运行 POST（上电自检）
- 查找可启动设备
- BIOS 将 MBR 加载到内存
0x7C00 - BIOS 将控制权交给操作系统引导程序（BootLoader）（GRUB 的 stage1）
# 运行主引导程序
检查位于地址
0x7dfe的（魔数内容）是否等于 0xaa55。若不等于则转去尝试其他介质；如果没有其他启动介质，则显示 “No ROM BASIC” ，然后死机；跳转到
0x7c00处执行 MBR 中的程序；MBR 将自己复制到
0x0600处，然后继续执行；(备份分区表)在主分区表中搜索标志为活动的分区。如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区，则停止；
将活动分区的第一个扇区读入内存地址
0x7c00处；(覆盖之前的)检查位于地址
0x7dfe的（魔数内容）是否等于 0xaa55，若不等于则显示 “Missing Operating System”，然后停止，或尝试软盘启动；跳转到
0x7c00处继续执行特定系统的启动程序；
