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
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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?
, t$ _5 |4 U  w3 x4 u" A
首先，一個系統必須先上電之後才會跑
那麼第一個跑到的程式碼是什麼?
9 p1 j, {) h- K4 E: y0 F: B
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
個flash ROM裡頭放著BIOS or bootloader，bootloader被執行之後，就會將kernel
) G- S  f: @& A5 c載入RAM，bla..bla..bla.....最後完成開機。(以上的印象在wince or Linux皆適用。)

2 C: A& _8 k; ~8 p9 _; [# ?: Z+ i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。
" d, J: C! D! b0 O' n
9 X) p% W9 V) K2 m; O  l在進入到bootloader之前，大致上還可以細分成兩到三個
% N: z, a" B0 w. M. o) A
* c7 D+ @3 @9 Y, s# j9 f. G6 V8 V1) Collect Hardware Information
; N6 e+ h8 @+ [) p" C2) Run BootROM
3) Initialize Boot Device

1) 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
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
, ~, I7 w6 ]& g# d! e7 O通常非常快就結束。結束後，CPU這時候才會真正被通上電源。

gogojesse

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
0 r7 w4 e8 W& [" ]: m$ _a) 設置程式執行的stack (需要用到CPU裡頭的SRAM or Cache)
$ G" G, Y5 m7 b. Y6 f6 R$ pb) 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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3) 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
SATA/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。
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6 F& j- d: x0 v- T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
/ _* C5 `9 ]" z4 E8 q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
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。

1 B: }0 J, F' m& N# c: b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
/ E8 K' M# A$ K- A- C4 k4 y. g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
% H" Q+ s- M: Y- u* m  R: U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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