摘要
我们在这里讨论的是对嵌入式linux系统的启动过程的输出信息的注释,通过我们的讨论,大家会对嵌入式linux启动过程中出现的、以前感觉熟悉的、但却又似是而非的东西有一个确切的了解,并且能了解到这些输出信息的来龙去脉。
嵌入式linux的启动信息是一个很值得我们去好好研究的东西,它能将一幅缩影图呈现在我们面前,来指导我们更加深入地理解linux内核。
关键字:linux,嵌入式,启动,bootloader
正文
作为一名嵌入系统开发者,你一定遇到过下面的情景:
在某论坛上看到一篇帖子,上面贴着嵌入式linux开发板启动时的有关信息,然后大家在帖子里讨论着这个启动过程中出现的问题,随机举例如下:
Linux version 2.4.20-uc0 (root@Local) (gcc version 2.95.3
20010315 (release)(ColdFire patches - 20010318 from http://f
(uClinux XIP and shared lib patches from http://www.snapgear.com/)) #20 三 6月 1
8 00:58:31 CST 2003
Processor: Samsung S3C4510B revision 6
Architecture: SNDS100
_disibledevent="margin: 0cm 0cm 0pt 18pt; text-indent: -18pt">① 第一部分bootloader启动阶段
② 第二部分linux 内核初始化和启动阶段
第一节:start_kernel
第二节:用户模式( user_mode )开始,start_kernel结束
第三节:加载linux内核完毕,转入cpu_idle进程
第一部分 : bootloader启动
Boot loader v0.12
NOTE: this boot loader is designed to boot kernels made with the
2.4.xx releases
bootloader for XV
Built at Nov 20 2005 10:12:35
Bootloader头信息,版本,编译时间等,这个因不同的bootloader的设计而有所不同,由此你能看出bootloader的版本信息,有很多使用的是通用的bootloader,如u-boot,redboot等。
Loaded to 0x90060000
将bootloader加载到内存ram中的0x90060000处,即将bootloader加载到内存的高端地址处。
Linux内核将被bootloader加载到0x90090000处。
Found boot configuration
查找到了启动boot的配置信息
Booted from parallel flash
从flash中启动代码,此处的flash为并行闪存。Flash的分类列举如下:
闪存分三类:并行,串行,不可擦除。
①并行Parallel flash
NOR Flash,Intel于1988年发明.随机读取的速度比较快,随机按字节写,每次可以传输8Bit。一般适合应用于数据/程序的存贮应用中.NOR还可以片内执行(execute-in-place)XIP.写入和擦除速度很低。
NAND Flash,1989年,东芝公司发明.是以块和页为单位来读写的,不能随机访问某个指定的点.因而相对来说读取速度较慢,而擦除和写入的速度则比较快,每次可以传输16Bit,一般适用在大容量的多媒体应用中,容量大。如:CF,SM.
②串行Serial Flash 是以字节进行传输的,每次可以传输1-2Bit.如:MMC,SD,MS卡.串行闪存器件体积小,引脚也少,成本相对也更低廉。
③不可擦除Mask Rom Flash的特点是一次性录入数据,具有不可更改性,经常运用于游戏和需版权保护文件等的录入。其显著特点是成本低。
注意:任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。
从上面的信息,我们可以对flash类型特点有个比较明确的了解。
CPU clock rate: 200 MHz
开发板上所使用的CPU的主频为200MHZ.
DRAM size is 128MB (128MB/0MB)
动态内存ram大小为128M。这里我们列举一下内存的类型及工作原理。
根据内存的工作原理可以划分出两种内存:DRAM和SRAM
①DRAM表示动态随机存取存储器。这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。DRAM中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失,因而DRAM器件是不稳定的。为了将数据保存在存储器中,DRAM器件必须有规律地进行刷新。
②SRAM是静态的,因此只要供电它就会保持一个值。一般而言,SRAM 比DRAM要快,这是因为SRAM没有刷新周期。每个SRAM存储单元由6个晶体管组成,而DRAM存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。相比而言,DRAM比SRAM每个存储单元的成本要高。照此推理,可以断定在给定的固定区域内DRAM的密度比SRAM 的密度要大。
SRAM常常用于高速缓冲存储器,因为它有更高的速率;而DRAM常常用于PC中的主存储器,因为其拥有更高的密度。
在嵌入式系统中使用DRAM内存的设计比较广泛。
地址辅助说明:
先说明一下内存地址数字情况,主要是为了方便记忆。
可以访问的内存为4G。
0x40000000是1GB处;0x00040000是256K处,0x00020000是128K处,0x90000000是2GB多的地方。
1M->0x00100000,
2M->0x00200000,
8M->0x00800000
16M->0x01000000,
32M->0x02000000
256M->0x10000000
64K->0x00010000
4K->0x00001000
这个是个快速记忆的方法,你可以根据地址中1的位置和其后0的个数来快速知道换算后的地址是在多少兆的地方。比如,1的后面5个0,代表1M的大小,6个0,代表16M,以此类推。
ROMFS found at 0x46040000, Volume name = rom 43f291aa
romfs,只读文件系统所在的地址为:0x46040000 (flash映射后的第3分区)。
卷名为rom。
romfs和rootfs概念上有所区别。
flash在内存中的的起始地址为0x46000000,而ROMFS在flash分区上的起始位置为0x00040000,所以ROMFS在内存地址中的位置就为0x46040000。这个细节的部分可以参考flash分区时的地方,Creating 3 MTD partitions。
romfs中包括kernel和app应用,不包括bootloader和firmware信息头。romfs只读文件系统里的内容有很多种分类方法,我们可以将kernel和app同时放里面,作为根文件系统下的一个文件,也可以在flash上另外划分区域来分别存放。
VFS虚拟文件系统交换器
在linux系统中,目前已经开发出多种文件系统,那么如何让这些文件系统能共存在一个系统中呢,从linux 2.0开始,引入了虚拟文件系统管理器 VFS的概念。
Linux 下的文件系统主要可分为三大块:
① 一是上层的文件系统的系统调用,
② 二是虚拟文件系统交换器 VFS(Virtual Filesystem Switch),
③ 三是挂载到 VFS 中的各实际文件系统,例如 ext2,jffs 等。
VFS的确切叫法是Virtual Filesystem Switch虚拟文件系统交换器,这里的VFS中的“S”是指的switch,这个需要强调一下的,它很容易被混淆成“system”,如果理解成“system”将是不正确的,请多加注意。
VFS是具体文件系统filesystem的一个管理器。
VFS是Linux内核中的一个软件层,一种软件机制,它也提供了内核中的一个抽象功能,允许不同的文件系统共存,可以称它为 Linux 的文件系统管理者,与它相关的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间,Linux 都首先要在内存当中构造一棵 VFS 的目录树。VFS 中的各目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点。而rootfs将是这个目录树的根结点的