各类电子设备镜像格式及文件系统统计

🖥️ 一、PC / 服务器(x86 架构)

启动流程:

  1. 加电(Power On)
  2. BIOS/UEFI 初始化
  • 检查硬件(POST)
  • 加载启动顺序(Boot Order)
  1. 加载引导扇区(MBR/GPT)
  • MBR:加载第一个扇区的Bootloader
  • GPT:通过UEFI加载EFI文件
  1. Bootloader(如 GRUB)
  • 提供启动菜单
  • 加载内核(vmlinuz)和initrd
  1. 内核启动
  • 初始化驱动、挂载根文件系统
  1. 用户空间初始化
  • 启动 systemd/init,进入登录界面或桌面环境

📱 二、Android 设备(ARM 架构)

启动流程:

  1. 加电
  2. Boot ROM(SoC内置)
  • 固化在芯片中,加载 Bootloader(如 LK、Little Kernel)
  1. Bootloader
  • 分阶段加载(SPL → U-Boot)
  • 验证签名、加载内核和dtb
  1. Kernel 启动
  • 加载 ramdisk(initrd)
  • 初始化驱动、挂载 /system
  1. init 进程
  • 解析 init.rc,启动 Zygote、SystemServer 等
  1. 进入 Android 系统

🌐 三、路由器 / 嵌入式设备(MIPS/ARM)

启动流程:

  1. 加电
  2. Boot ROM
  • 加载 Bootloader(如 U-Boot、CFE)
  1. Bootloader
  • 初始化内存、网络、Flash
  • 加载内核(通常是压缩的 zImage 或 uImage)
  1. 内核启动
  • 挂载根文件系统(通常是 SquashFS 或 JFFS2)
  1. init 进程
  • 启动网络服务、Web UI、守护进程等

🔧 四、MCU / PLC / FPGA(无操作系统)

启动流程(以STM32为例):

  1. 加电
  2. Boot ROM
  • 判断启动模式(Flash / UART / USB)
  1. 跳转到用户代码
  • 固件从 Flash 起始地址执行
  1. 裸机运行
  • 初始化外设、进入主循环(main loop)

FPGA 则是加载 .bit 文件配置逻辑电路,不执行传统意义上的"代码"。

🧠五、 对比总结表:

📊 图示:设备类型与常见镜像格式分类图

这张图将设备按类别分组,展示了每类设备常用的镜像或固件格式:

📈 图示:是否包含文件系统的格式对比图

颜色表示是否包含文件系统,横向条形图展示了每种设备的典型格式:

📋 表格:详细对比信息(格式、文件系统、资源限制、启动方式)

|-------------------|---------------------|--------------|----------|-----------------------|
| 设备类型 | 常见格式 | 是否包含文件系统 | 资源限制 | 启动 / 加载方式 |
| PC / Server | .iso, .img | ✅ 是 | 高 | 光盘或USB引导 |
| Android Device | .img, .zip | ✅ 是 | 中等 | eMMC/SD卡引导 |
| Router / AP | .bin, .img | ❌ 否 | 低 | Bootloader直接加载 |
| PLC / MCU | .hex, .bin, .elf | ❌ 否 | 极低 | 裸机或RTOS |
| FPGA | .bit, .bin | ❌ 否 | 极低 | 配置逻辑电路 |
| Smartwatch / Band | .img, .dfu, .bin | 部分包含 | 低 | OTA或DFU升级 |
| Virtual Machine | .vmdk, .qcow2, .vdi | ✅ 是 | 高 | 虚拟化平台 |
| Container | .tar, .img, OCI | ✅ 是 | 高 | 容器运行时 |
| eReader / Kindle | .bin, .img | 部分包含 | 中等 | 系统恢复或升级 |
| VoIP / Gateway | .img, .tar | 部分包含 | 中等 | 远程升级 |

🔍 各类设备启动流程的可视化流程图图示说明:

下面是各类设备启动流程的可视化流程图,展示了从加电到系统运行的关键阶段:

  • PC / Server:多阶段启动,依赖 BIOS/UEFI、Bootloader(如 GRUB)和完整的操作系统。
  • Android Device:包含 Boot ROM 和分区验证,启动流程安全性高。
  • Router / Embedded:精简启动流程,通常直接加载内核和服务。
  • MCU / PLC:无操作系统,直接跳转到用户代码执行。
  • FPGA:加载比特流配置逻辑电路,不运行传统代码。

|-------------|------------|------------------------|-----------|-------------|-----------|
| 设备类型 | 启动介质 | 是否有 Bootloader | 是否有内核 | 是否有文件系统 | 特点 |
| PC / Server | 硬盘/USB/CD | ✅ 是 | ✅ 是 | ✅ 是 | 多阶段启动,灵活 |
| Android | eMMC/SD卡 | ✅ 是 | ✅ 是 | ✅ 是 | 安全验证,分区多 |
| 路由器/嵌入式 | Flash/NAND | ✅ 是 | ✅ 是 | ✅ 是/否 | 固件压缩,资源有限 |
| MCU / PLC | Flash | ❌ 否(或极简) | ❌ 否 | ❌ 否 | 裸机运行,实时性强 |
| FPGA | Flash/SD卡 | ❌ 否 | ❌ 否 | ❌ 否 | 配置逻辑,不运行代 |

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