BIOS,U-BOOT,BootLoader三者的对比

如题,作为嵌入式学习新人,在学习期间,我常常有些混淆,故对上述三者进行对比,有助于理解和吸收。

一、BIOS

关于BIOS,第一次听说是大学期间安装系统,与Windows系统相关联。参考百科解释,概括如下。

它实现以下功能:

1、实现计算机最重要的基本输入输出的程序

2、实现开机后自检程序

3、实现系统自启动程序

4、为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制

5、实现向系统提供一些系统配置参数

二、U-boot

uboot的核心作用就是启动操作系统内核,uboot的本质就是一段裸机程序。

它实现以下功能:

1.实现对底层硬件的控制

uboot中实现了一部分硬件的控制能力(uboot中初始化了一部分硬件),因为uboot为了完成一些任务必须让这些硬件工作。譬如uboot要实现刷机必须能驱动iNand,譬如uboot要在刷机时LCD上显示进度条就必须能驱动LCD。

2.能够完成镜像烧录(刷机)

uboot要能够被借助完成刷机操作。参考下SD卡刷机的步骤:

a.烧录uboot到SD卡中。

有2种烧写方法:一种是在windows中用刷卡工具去制作启动SD卡;另一种是在linux中用dd命令。制作完SD后将SD卡插入开发板,然后开机就可以进入uboot界面。

b.使用uboot的fastboot命令,并借助PC中的fastboot软件完成包括uboot、kernel、rootfs等的镜像的烧录。刷机依靠的是uboot得fastboot命令,将镜像写到相应的FLASH中。

3.uboot的“生命周期”

uboot的入口就是开机自动启动,uboot的唯一出口就是启动内核。

uboot还可以执行很多别的任务(譬如烧录系统),但是其他任务执行完后都可以回到uboot的命令行继续执行uboot命令,而启动内核命令一旦执行就回不来了。

4.uboot要提供命令式shell界面

shell是用户操作接口的意思。shell有命令行的shell,如windows下的cmd,如linux下的终端;也有GUI式的shell,比如常用的windows下的各种界面。uboot也要有这样的一个接口。

uboot的shell使用的也是行缓冲的模式。也就是以回车键(换行键)作为一个命令输入的结束。对应的其他缓冲模式还有无缓冲和全缓冲:无缓冲就是输入一个字符就当作一个命令处理;全缓冲就是无论输入什么都缓冲起来,直到缓冲区满了才做一次处理。

三、BootLoader

Bootloader从字面上来看就是启动加载的意思。windows开机时会首先加载bios,然后是系统内核,最后启动完毕。那么bootloader就相当于PC的bios。

Bootloader是嵌入式系统在加电后执行的第一段代码,通过这段小程序,进行硬件初始化,获取内存大小信息等。在它完成CPU和相关硬件的初始化之后,再将操作系统映像或固化的嵌入式应用程序装在到内存中然后跳转到操作系统所在的空间,启动操作系统运行 。

对于嵌入式系统,Bootloader是基于特定硬件平台来实现的。

总结:uboot(universal bootloader)是一种可以用于多种嵌入式CPU得BootLoader程序,换言之,uboot是bootloader的一个子集。bootloader就相当于PC的bios。

参考连接:

  1. https://baike.baidu.com/item/bios/91424?fr=aladdin

  1. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1713236081349224949&wfr=spider&for=pc

<think>嗯,用户这次的问题很明确,想理解u-bootboot loader和UEFI三者的定义和区别。从引用资料看,用户应该是在研究嵌入式系统启动流程,特别是鸿蒙系统相关的开发,因为引用的都是u-boot和OpenHarmony的源码分析文章。 用户可能是个嵌入式开发工程师,正在移植u-boot到某个ARM平台。ta引用的资料里提到u-boot支持UEFI特性(bootefi命令)、链接脚本分析和ARM64启动汇编,说明ta的困惑可能源于实际开发中遇到了混合使用传统bootloader和UEFI组件的场景。 需要特别注意区分概念层级:boot loader是通用术语,u-boot是具体实现,UEFI是规范标准。用户引用的[1]提到u-boot能启动UEFI应用,这个细节很重要,说明三者不是互斥关系。可以结合用户之前问的UEFI接口问题,强调u-boot实现的是UEFI软件接口规范。 用户可能隐含的问题是:在ARM设备上该用传统u-boot还是UEFI?这需要解释u-boot既可作为独立bootloader,也能作为UEFI实现的基础。引用[4]的crt0_64.S正好说明ARM64架构下u-boot如何兼容UEFI环境。 要避免陷入源码细节(虽然用户提供了具体文件路径),重点说清:u-boot属于boot loader范畴,而UEFI是标准接口规范;u-boot通过bootefi命令实现了UEFI应用加载能力,这是部分兼容UEFI的表现。 最后生成的问题要引导用户思考具体场景选择,比如ARM设备启动方案选型,这比纯理论对比更有实用价值。</think>以下是对 **U-BootBoot Loader 和 UEFI** 的定义与区别的清晰解析,结合技术本质和实际应用场景: --- ### 一、核心定义 | **术语** | **定义** | **角色定位** | |----------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------| | **Boot Loader** | 一段**初始化硬件并加载操作系统的底层程序**,是系统启动的**第一阶段**。 | **通用概念**,描述启动引导程序的本质功能 | | **U-Boot** | 针对**嵌入式系统**(如ARM、RISC-V)的开源Boot Loader实现,支持多种硬件架构和文件系统。 | Boot Loader的**具体实现** | | **UEFI** | **统一可扩展固件接口**,定义操作系统与固件间的**标准化软件协议**,替代传统BIOS。 | **固件接口规范**,非具体程序 | --- ### 二、关键区别 #### 1. **功能层级差异** ```mermaid graph TB A[硬件] -->|上电| B[固件层 UEFI/BIOS] B -->|提供运行时服务| C[Boot Loader层 如U-Boot] C -->|加载内核| D[操作系统] ``` - **UEFI**:属于**固件层**,提供硬件抽象和基础服务(如启动管理、安全验证)。 - **Boot Loader**:在UEFI**之后运行**,负责初始化特定硬件(如DRAM、时钟)并加载操作系统内核。 - **U-Boot**:是Boot Loader在嵌入式领域的**具体实现**。 #### 2. **架构兼容性** | **组件** | 适用场景 | 硬件依赖 | |---------------|----------------------------------|-----------------------------| | UEFI | x86/ARM/RISC-V等通用计算平台 | 需主板固件实现UEFI规范 | | U-Boot | 嵌入式设备(路由器、IoT设备、开发板) | 支持裸机环境,无需UEFI固件 | > 💡 示例:树莓派默认使用**U-Boot**(无UEFI),而x86 PC必须通过**UEFI固件**启动。 #### 3. **技术特性对比** | **特性** | UEFI | U-Boot | |------------------|-----------------------------------|-------------------------------------| | **启动方式** | 通过`EFI Application`加载OS | 直接执行`bootm`/`bootefi`命令加载内核 | | **硬件初始化** | 仅基础初始化(CPU、内存) | 深度初始化(网卡、Flash、外设时钟) | | **交互接口** | 图形化GUI+鼠标操作 | 串口命令行(CLI) | | **驱动模型** | 动态加载`EFI Driver` | 静态编译驱动到U-Boot镜像 | > 引用[1]说明:U-Boot的`bootefi`命令可启动UEFI应用,表明其**部分兼容UEFI标准**[^1]。 #### 4. **代码结构差异(以ARM64为例)** - **U-Boot启动流程**(引用[4]): ```armasm /* arch/arm/lib/crt0_64.S */ ENTRY(_main) bl board_init_f /* 初始化硬件 */ bl relocate_code /* 重定位代码到DRAM */ bl board_init_r /* 准备加载内核 */ ENDPROC(_main) ``` 需自行实现硬件初始化逻辑[^4]。 - **UEFI启动流程**: 操作系统直接调用固件提供的`EFI_BOOT_SERVICES`接口,无需底层硬件操作。 --- ### 三、协作关系 #### 典型场景:**U-Boot作为UEFI的实现载体** ```mermaid graph LR A[设备上电] --> B[SoC BootROM] B --> C{UEFI固件?} C -->|是| D[UEFI固件执行] C -->|否| E[U-Boot作为Boot Loader] D -->|调用bootefi| E E --> F[加载Linux内核] ``` > 在支持UEFI的ARM设备(如某些开发板)中,UEFI固件可调用U-Boot的`bootefi`命令启动内核[^1]。 --- ### 四、总结:核心差异表 | **维度** | Boot Loader | U-Boot | UEFI | |----------------|-------------------|----------------------|--------------------| | **本质** | 通用概念 | 具体实现 | 接口规范 | | **存在形式** | 任何启动程序 | 开源软件包 | 固件标准 | | **硬件依赖** | 依赖具体硬件 | 支持多架构嵌入式设备 | 需主板固件支持 | | **扩展性** | 取决于实现 | 通过命令/脚本扩展 | 通过Protocol动态扩展 | --- ### 五、常见误区澄清 ❌ **误区**:”UEFI是一种Boot Loader“ ✅ **正解**:UEFI是**固件规范**,其实现(如EDK II)可能包含Boot Loader功能,但两者非同一层级概念。 ❌ **误区**:”U-Boot只能在无UEFI的设备上运行“ ✅ **正解**:U-Boot既可独立运行(传统嵌入式),也可作为**UEFI应用**被加载(如`bootefi`命令)[^1]。 ---
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