本文依据网络资料及工作与学习经验整理而成，如有错误请留言。
文章为个人辛苦整理，付费内容，已加入原创侵权保护，禁止私自转载，违者必究。
文章所在专栏：《黑猫带你深入嵌入式系统：从裸机、U-Boot到内核与驱动》
1 内核和操作系统的区别
网上找了很久，对于两者的关系，作出如下总结，如有不对的地方欢迎批评指教。
1.os是一种管理计算机软硬件资源的系统软件，而kernel是os最基本的部分，也就是说，两者是包含关系。os是接口，内核是一个操作系统的核心。系统内核（Kernel）是整个操作系统的最底层，它负责整个硬件的驱动，以及提供各种系统所需的核心功能，包括防火墙机制、是否支持LVM或Quota等文件系统等等
2.内核用于管理系统资源，例如提供对软件层面的抽象（例如对进程、文件系统、同步、内存、网络协议等对象的操作和权限控制），和对硬件访问的抽象（例如磁盘，显示，网络接口卡（NIC））；操作系统，在内核的基础上有延伸，包括了提供基础服务的系统组件。
3.一个内核不是一套完整的操作系统，现在默认linux为linux内核，这是由于历史源因造成的，实际上一般来讲，一个Linux发行版本出来，包括Linux内核之外，还包含大量的软件（套件），比如软件开发工具，数据库，Web服务器（例如Apache），X Window，桌面环境（比如GNOME和KDE），办公套件（比如OpenOffice、org）等等。
2 bootloader与uboot的区别
- 什么是uboot/bootloader
BootLoader是嵌入式设备中用来启动操作系统内核的一段程序。
uboot（universal bootloader）是一种可以用于多种嵌入式CPU的BootLoader程序，换言之，uboot是bootloader的一个子集。 它的最终目的就是，从flash中读出内核，放到内存中，启动内核所以，由上面描述的，就知道，UBOOT需要具有读写flash的能力。
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。
uboot的U是"通用"的意思。
Bootloader 即引导加载程序，是系统加电后运行的第一段软件代码。
BootLoader启动过程可分为单阶段和多阶段(stage1、stage2),其中stage1完成初始化硬件，如CPU寄存器、内存控制器，为stage2准备内存空间。一般stage1是可以直接在nor flash中运行的，并将stage2复制到内存RAM中，设置堆栈，然后跳转到stage2(从这也可以看出stage2是在RAM中运行的，与stage1不同)。
BootLoader的stage1通常包括以下步骤：
1.硬件设备初始化 如CPU寄存器、内存控制器
2.为加载BootLoader的stage2准备RAM空间
3.拷贝BootLoader的stage2到RAM空间中
4.设置好堆栈 为什么？为了跳转到stage2的入口，因为stage2大多数是用C语言写的
5.跳转到stage2的C入口点
BootLoader的stage2通常包括以下步骤：
1.初始化本阶段要使用到的硬件设备 各种设备，如网卡
2.将内核映像和根文件系统映像从flash上读到RAM中去
3.调用内核
BootLoader还包含ppcboot/armboot/redbot/blob等。
简单来说就是：
Uboot/BootLoader这种东西存在硬盘/emmc/SD卡里面的，而不是内存（RAM）中。上电的时候，emmc控制器里面的row code会将uboot加载到内存中执行，用来初始化硬件，然后uboot初始化完成后继续将kernel从emmc/flash里面拿到内存，从而进行加载操作系统。（kernel大概理解起来就是安卓/Windows等系统的框架）。至于BIOS其实就是uboot的图形界面。
- uboot是怎样引导启动内核的？
uboot刚开始被放到flash中，板子上电后，会自动把其中的一部分代码拷到内存中执行，这部分代码负责把剩余的uboot代码拷到内存中，然后uboot代码再把kernel部分代码也拷到内存中，并且启动，内核启动后，挂着根文件系统，执行应用程序。
- uboot启动的大过程是怎么样的？
uboot启动主要分为两个阶段，主要在start.s文件中：
（1）第一阶段主要做的是硬件的初始化，包括，设置处理器模式为SVC模式，关闭看门狗，屏蔽中断，初始化sdram，设置栈，设置时钟，从flash拷贝代码到内存，清除bss段等，bss段是用来存储静态变量，全局变量的，然后程序跳转到start_arm_boot函数，宣告第一阶段的结束。
（2）第二阶段比较复杂，做的工作主要是1.从flash中读出内核。2.启动内核。start_arm_boot的主要流程为，设置机器id，初始化flash，然后进入main_loop，等待uboot命令，uboot要启动内核，主要经过两个函数，第一个是s=getenv("bootcmd"），第二个是run_command(s...),所以要启动内核，需要根据bootcmd环境变量的内容启动，bootcmd环境变量一般指示了从某个flash地址读取内核到启动的内存地址，然后启动，bootm。
uboot启动的内核为uImage,这种格式的内核是由两部分组成：真正的内核和内核头部组成，头部中包括内核中的一些信息，比如内核的加载地址，入口地址。
uboot在接受到启动命令后，要做的主要是，1，读取内核头部，2，移动内核到合适的加载地址，3，启动内核，执行do_bootm_linux
do_bootm_linux主要做的为，1，设置启动参数，在特定的地址，保存启动参数，函数分别为setup_start_tag,setup_memory_tag,setup_commandline_tag,setup_end_tag，根据名字我们就知道具体的段内存储的信息，memory中为板子的内存大小信息，commandline为命令行信息。
关于uboot内核传参，再说一点：
linux内核在设计的时候，设计为可以被传参。也就是说我们可以在uboot中事先给linux内核准备一些启动参数放在内存中特定位置然后传给内核，内核启动后会到这个特定位置去取uboot传给他的参数，然后在内核中解析这些参数，这些参数将被用来指导linux内核的启动过程。
- 总结，uboot到底是干嘛的
1.汇编阶段：初始化时钟、初始化内存、初始化存储、初始化串口、代码自拷贝到内存、跳转到内容
2.初始化硬件（功能性的硬件，例如外接的网卡、显示屏、USB等）、加载内核、引导内核、向内核传参（参数：Bootargs、内存大小、内存页大小）
- sansamg exnoys 4412的启动流程：
基于上电pc=0，上电后irom代码执行，会拷贝启动设备前24k代码到IRAM执行。
24k代码的组成：8k(三星加密校验码)+16k（程序员完成）
16k代码的必须功能：要初始化内存，初始化时钟来升频率，将后续代码放到内存、跳转到内存执行
- uboot的"生命周期"
1)uboot的生命周期就是指：uboot什么时候开始运行，什么时候结束运行。
2)uboot本质上是一个裸机程序（不是操作系统），一旦uboot开始SoC就会单纯运行uboot（意思就是uboot运行的时候别的程序是不可能同时运行的），一旦uboot结束运行则无法再回到uboot（所以uboot启动了内核后uboot自己本身就死了，要想再次看到uboot界面只能重启系统。重启并不是复活了刚才的uboot，重启只是uboot的另一生）
3)uboot的入口和出口。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。
总结：uboot的一切都是为了启动内核。
- 为什么需要进行bootloader移植
1.因为每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader
2.BootLoader依赖于具体的嵌入式板级设备的配置
3 BIOS是什么
具体细节如下：
Bios 基本输入输出系统 Basic Input Output System，是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
是针对于windows上来说的。
4 根文件系统和文件系统
首先说说什么文件系统。用我的话来讲，文件系统就是用来管理块设备的。做过单片机的朋友们都知道当我们要读取块设备时，要知道数据存取在块设备的哪一个扇区号，然后一块块的去读取数据。但是我们在玩电脑的时候，读取硬盘时却是通过路径去访问文件的，这是怎么做到的呢？没错，这就是文件系统的功能，有了它，我们读取块设备时可以通过文件路径去读取，这样子访问块设备就变得十分方便了。
根文件系统是特殊的文件系统。这句话怎么理解？它具备了文件系统的功能，就是管理块设备，同时也有着文件系统没有的功能。除了管理块设备以外，我就来说说具备的其它功能。首先我们要知道，在linux操作系统中，进程是由其父进程衍生出来的，所以有一个很明显的问题，第一个进程是怎么来的？毫无疑问，是linux内核启动的时候创造出来的。但是，有架构思想的朋友们就不难想出，内核代码产生的进程是运行在内核态的，而我们的应用程序是运行在用户态的。所以这里就产生了矛盾。单纯由内核产生的进程1是无法衍生出用户态的进程，所以，此时就需要根文件系统帮忙。将进程1从内核态引导到用户态上。说到这里，我相信很多人明白了，其实根文件系统里面包含着一个应用程序，该应用呈现出就是进程1。
当然，根文件系统还由配置系统的功能。大家想一下，我们平时开机后，电脑桌面，开机账户，开机密码，开机运行的程序等等这些初始化的功能是怎么来的？没错，这些配置都存储在根文件系统里面。在linux系统下，一般都在/etc目录下，这个目录存储的都是内核启动需要的配置文件。
当然，根文件系统还提供了根目录。大家都知道文件的存储是按照树形结构存储的。树枝可以由我们这些用户去定义，当时根目录也是/是怎么生成的？就是由根文件系统生成的。
总结起来说，其实内核仅仅是提供了内核的功能，譬如说内存管理，进程调度等等那些基本的操作系统的功能。而剩下很多需要配置的文件都是由根文件系统提供的。那么为什么根文件系统不涵盖在内核里面形成一个统一的代码呢？在我个人看来，就是为了可移植性。内核中的程序是操作系统的基本功能基本在所有的CPU里面都是通用的，所以全部涵盖在内核层里面。而根文件系统是一些配置文件，不同的CPU有不同的配置模式，所以这里就有所不同。
简单来说：
Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。系统正常挂载根文件系统之后可以自动或手动挂载其他的文件系统（根文件系统是其他文件的最终挂载点）。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。
不同的文件系统类型有不同的特点，因而根据存储设备的硬件特性、系统需求等有不同的应用场合。在嵌入式Linux应用中，主要的存储设备为 RAM(DRAM, SDRAM)和ROM(常采用FLASH存储器)，常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2, yaffs, cramfs, romfs, ramdisk,initramfs, ramfs/tmpfs,ubifs等。
5 BootLoader和kernel的区别
操作系统内核本身就是一个裸机程序，和我们学的uboot和其他裸机程序没有本质的区别；事实上，不少U-Boot源码就是根据相应的Linux内核源程序进行简化而形成的，尤其是一些设备的驱动程序。如果我们去琢磨U-Boot源码的注释，便会轻易的发现这一情况。
区别就是操作系统运行起来后可以分为应用层（用户态）和内核层（内核态），分层后，两层的权限不同，内存访问和设备操作的管理上更加精细（内核可以随便方位各种硬件，而应用程序只能被限制的访问硬件和内存地址）。
直观来看：uboot的镜像是u-boot.bin，Linux系统的镜像是zImage，这两个东西其实都是裸机程序镜像。
从系统启动的角度来讲，内核和uboot都是裸机程序。
6 什么叫做裸机开发
裸机编程，顾名思义，就是直接在硬件上编程写代码，或者说编写直接在硬件上运行的程序，没有操作系统的支持。
一般我们把没有操作系统的编程环境，成为裸机编程环境，比如在单片机上编程。
7 preloder和bootloader的区别？lk又是什么？
非常详细非常好的参考链接：
bootloader过程(preloader---->lk)
https://blog.csdn.net/wang714818/article/details/77816021
简单来说，对于MTK平台，没有uboot，有lk，就是little kernel，其作用相当于uboot（个人理解）。
一般平台启动流程：
Boot ROM--> uboot --> kernel
MTK启动流程：
Boot ROM -> Preloader（相当于 U-Boot SPL）-> LK -> Kernel