Bootloader
Bootloader 是 CPU 上電後、OS 接手前跑的那段程式。它的任務很單純：把硬體初始化到「足以載入 kernel」的程度，然後把 kernel 搬進記憶體並跳過去。
聽起來簡單，但實際上一顆 SoC 剛上電時幾乎什麼都不能用——DRAM 沒初始化、時脈沒設好、儲存裝置的控制器沒啟動。所以現代平台不會用單一個 bootloader，而是分成好幾個階段（stage），一階一階把系統叫醒。
為什麼要分階段
核心矛盾是：最早執行的程式碼必須存放在晶片內部的 ROM 或 SRAM，而這些空間極小（常見 16KB 以下）。這麼小的空間塞不下 DRAM 初始化 + 檔案系統 + 韌體驗證的完整邏輯，所以只能：
- 第一階段用極小的程式碼，把第二階段從 flash 讀到晶片內建的 SRAM。
- 第二階段有比較多空間，可以初始化 DRAM。
- DRAM 起來後，就有幾百 MB 可用，第三階段可以做完整的事情。
每一階段負責把下一階段叫醒，並且驗證它的簽章——這條鏈就是 secure boot 的基礎。
通用的階段命名：BL0 / BL1 / BL2 / BL31 / BL33
ARM 官方的 TF-A（Trusted Firmware-A）定義了一套通用命名，各家平台或多或少對應得上：
| 階段 | 慣稱 | 執行位置 | 任務 |
|---|---|---|---|
| BL0 | Boot ROM | 晶片內部 ROM（唯讀，出廠燒死） | 上電第一段程式碼，驗證並載入 BL1/BL2 |
| BL1 | AP Trusted ROM | 晶片內 SRAM | 最小初始化，載入 BL2 |
| BL2 | Trusted Boot Firmware | SRAM | 初始化 DRAM，載入後續所有 image |
| BL31 | EL3 Runtime Firmware | DRAM | 常駐的 secure monitor，提供 PSCI（電源控制）等服務 |
| BL32 | Secure Payload | DRAM（Secure World） | TEE / OP-TEE，可信執行環境 |
| BL33 | Non-trusted Firmware | DRAM（Normal World） | u-boot / UEFI / LK，最後跳到 kernel |
要注意的是這只是命名慣例，各家實作對應不一定整齊。Qualcomm 叫 PBL/SBL/XBL，MediaTek 有自己的 preloader，BMC 用的 ASPEED 平台則相對簡單（Boot ROM → u-boot → kernel）。
更多 TF-A 細節見 ARM Trusted Firmware 解析。
Android 平台的階段
Booting process of Android devices（Wikipedia） 整理的通用流程：
Stage 1：PBL（Primary Bootloader）
也就是 Boot ROM，燒死在晶片內部，無法更新。
- 空間極小，通常小於 16 KB。
- 職責：設定最基本的 CPU 狀態、從預設的開機媒體（eMMC / UFS / SPI）讀出第二階段、驗證其簽章、跳過去。
- 因為不可更新，PBL 裡的漏洞是無法修補的（歷史上的 BootROM exploit 之所以珍貴就是這個原因）。
- 它同時是 secure boot 的信任根（root of trust）——晶片內的 eFuse 存著公鑰雜湊，PBL 拿它驗證下一階段。
Stage 2：SBL（Secondary Bootloader）
在 SRAM 執行，主要任務是初始化 DRAM。DRAM 的初始化很麻煩（要跑 training 決定時序參數），這是為什麼它需要獨立一個階段。
Qualcomm 平台稱為 SBL / XBL（eXtensible Bootloader，較新的平台改用 UEFI 架構）。
Stage 3：應用處理器 bootloader
DRAM 就緒後跳到這裡。Android 上這一階段通常是 LK（Little Kernel），Qualcomm 平台上叫 aboot。
職責：
- 檢查是否要進 fastboot 模式（開機時按組合鍵，或
adb reboot bootloader）。 - 依開機原因決定要載入
boot.img、recovery.img還是進 fastboot。 - 執行 AVB（Android Verified Boot） 驗證，決定裝置的 boot state（green / yellow / orange / red）。
- 把 kernel、ramdisk、dtb 載入 DRAM，設定 kernel command line，跳轉。
以 2018 年的統計，Android 市場約 90% 的 SoC 來自 Qualcomm、Samsung、MediaTek，其餘廠商包含 UNISOC、Rockchip、Marvell、Nvidia，以及早期的 Texas Instruments。各家在這一階段的實作差異最大，也是移植與逆向工程最常打交道的地方。
Qualcomm 的 ABL 逆向可參考 ABL / AVB 逆向，MediaTek 的 preloader 見 MTK Boot Deep Dive，兩家的比較見 Qualcomm vs MediaTek boot flow。
LK（Little Kernel）
LK 是一個極小的嵌入式作業系統核心，不是傳統意義上「只會載入 kernel」的 bootloader。它提供：
- 搶佔式的多執行緒排程器
- 計時器、互斥鎖、事件等基本同步原語
- 簡單的裝置驅動框架
- 記憶體管理
因為麻雀雖小五臟俱全，很適合拿來當作需要跑 USB 協定堆疊（fastboot）、需要驅動螢幕（顯示開機畫面與警告）的 bootloader。
- 上游專案：littlekernel/lk
- Android 的分支：android.googlesource.com/kernel/lk
- Qualcomm 的 aboot 是從 littlekernel/lk fork 出來的，加上 fastboot、AVB、顯示等 Android 專屬功能。
- 生態資源整理：awesome-littlekernel
值得注意的是 Google 的 Fuchsia 作業系統，其 Zircon 微核心最早也是從 LK 演化而來。
u-boot
嵌入式 Linux（包含 BMC）最常見的 bootloader，功能比 LK 更偏向「通用開機工具」：
- 互動式 console（開機時按任意鍵中斷）
- 豐富的儲存裝置與網路支援（TFTP 開機、USB、MMC、SPI flash）
- 環境變數系統（
fw_printenv/setenv），可設定開機參數而不必重編 fdt指令可在跳轉前臨時修改 device tree
BMC 上的用法見 BMC 開機流程。