Before Bootloader~

gogojesse

最近相當忙，Blog也荒廢了好一陣子，利用一點時間上來澆澆水
( `) n7 L, M/ ~' ]' P* r9 `  Q
' |9 C  T7 p. `. ~如同標題所提示的
一個 ARM 的系統在bootloader之前究竟有沒有事情可以做?

首先，一個系統必須先上電之後才會跑
* l. S# l0 r, L8 ]7 y, x那麼第一個跑到的程式碼是什麼?
8 {" B0 g* y8 ~. n0 e+ U
刻板印象上，聽說CPU會跑去一個固定的位置去抓第一道指令，這個位置通常是一
4 Q( Q/ ]8 }% _' r) N! u個flash ROM裡頭放著BIOS or bootloader，bootloader被執行之後，就會將kernel
) f" [: B+ E! z- z7 z! U' V載入RAM，bla..bla..bla.....最後完成開機。(以上的印象在wince or Linux皆適用。)
* v, Q/ u3 y' J& S2 w- \8 ^
: e8 y4 l- U. }8 A% y6 j- a  o那麼before bootloader不就應該什麼也沒有? 因為通電後就跑bootloader了不是嗎?
其實真實的過程並非如此單純，甚至還可以說相當複雜。

6 g+ }& `8 ^7 W8 ~3 u在進入到bootloader之前，大致上還可以細分成兩到三個
% Z# U' N( I4 V& |- ^- s, B0 o- A
1) Collect Hardware Information
2) Run BootROM
) n' p0 `) v$ O3) Initialize Boot Device
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  }- E! D/ ^* u/ q6 J1) 第一個動作是收集硬體的資訊，主要包含CPU跑多快?是哪種記憶體?跑多快?這個收集的
! `: y! |! h. U) @' j. ?) g動作通常由硬體做，或者是固定的資料(因為板子layout好就固定，不需要改來改去)，所以
' ?3 B" x, ?  ]8 h- @通常非常快就結束。結束後，CPU這時候才會真正被通上電源。

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2) 上電之後，CPU其實不是去外部的flash ROM拿資料，而是在那內部自己本身的一個ROM
裡頭拿資料開始執行，這個ROM通常叫做BootROM。BootROM裡頭的程式就分析剛剛第一
的動作收集到的資訊，去做對應的工作，可能的工作例如
a) 設置程式執行的stack (需要用到CPU裡頭的SRAM or Cache)
b) 初始化DDR RAM，以便可以將bootloader執行使用(有些系統還是放在bootloader自己做)。
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7 z6 H& Y! X9 h0 I3) 一開始的初始化結束後，接著就可以初始化可能放置bootloader的地方，例如
$ k$ p( g* y3 r2 w: rSATA/PCIE/外部FLASH ROM等等。這樣便可以到這幾個可能的位置去找到bootloader。

以上就是在進入到bootloader可能的動作，CPU會支援這樣的功能，原因是希望可以讓CPU
支援更多種的開機方式，例如可以用SPI Flash，或是接SATA Disk等等，這樣客戶在使用
) e- G) J; S# i$ e這顆CPU的時候，可以選擇的boot device就比較多種類，甚至版子就可以省掉flash ROM
的cost直接把bootloader放到硬碟上。

以上粗略的解釋before bootloader的可能的動作，會說『可能』是因為各家做法多多少少
4 k& R. H$ {8 }4 Q6 u$ y3 |; w, `有些差異，但其實想達到的目的都是差不多的。而且因為bootROM可能只能燒錄一次，所以
+ }$ a( X0 ]1 y增加一些彈性，可以避免以後無法重新燒錄，又需支援不同介面的窘況。

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