組込み機器におけるアプリケーション起動までの流れの概要

経緯
組込み機器の場合、電源ONしたら自動的にアプリケーションが起動すると思われるが、その仕組みがわからなかったため以下の質問をした。（アプリケーション自体の記述方法が特殊なものなのかが知りたかったため、main関数が呼ばれると思っていいのかを聞いている。）

質問：「組込み機器の場合、OSが自動的にプログラムを起動する必要があると思われますが、起動されるプログラムは普通にmain関数が最初に呼ばれるのでしょうか？」

以下はChatGPTの回答。

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組込み機器におけるプログラムの起動方法について説明します。

組込みシステムでは、一般的なコンピュータのようにオペレーティングシステム（OS）がすべての管理を行うわけではなく、特にリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）やノンOS環境では、プログラムの起動の仕組みが少し異なります。具体的に、起動時に最初に呼ばれる関数は、一般的には main 関数ではなく、システムの設計によりますが、以下のような流れになります。

組込み機器のプログラム起動手順

1. ブートローダ
   最初に組込み機器が起動すると、ブートローダ（Bootloader）が実行されます。ブートローダは、ハードウェアの初期化を行い、その後、実行可能なプログラム（OSやアプリケーション）をメモリにロードして実行します。

2. システムの初期化
   ブートローダがプログラムをロードした後、プログラムの初期化が行われます。この初期化は、ハードウェアや周辺機器の設定、クロックの設定、メモリの管理などを含みます。

3. エントリーポイント
   プログラムが開始する際、特にリアルタイムOS（RTOS）やノンOS（bare-metal）環境では、最初に呼ばれる関数は main ではなく、システム固有のエントリーポイントであることが一般的です。このエントリーポイントは、OSやハードウェアに依存します。例えば、RTOSを使用する場合は、最初にOSの初期化関数が呼ばれ、その後タスクの管理が始まります。

4. main 関数の呼び出し（OSが存在する場合）
   OSが存在する場合、OSの初期化が完了した後に main 関数が呼ばれるのが一般的です。OSがプログラムの制御を渡すとき、main がその実行の最初の関数となります。特に、POSIX互換のOSやRTOSが搭載されている組込みシステムでは、最初にOSがロードされ、タスクやスレッドが作成され、その後にアプリケーションのコードが main 関数から始まります。

5. ノンOS環境（bare-metal）
   ノンOS環境やRTOSが使われていないシステム（bare-metal環境）では、OSの管理がないため、アプリケーションは直接ハードウェアとやり取りします。この場合、最初に呼ばれる関数は、スタートアップコード（スタートアップファイル）であり、main 関数はその後に呼ばれます。スタートアップコードは、システムの初期化（メモリの設定、割り込みの設定、スタックの設定など）を行います。

起動時の流れ（概要）

1. ブートローダ が起動し、ハードウェアを初期化。
2. 必要なプログラムをメモリにロード。
3. システム初期化関数が実行され、ハードウェアの設定が行われる。
4. OSがあれば、OSのカーネルが初期化され、タスクやスレッドを管理開始。
5. main 関数 が呼ばれる（OSがある場合）。
6. ノンOS環境では、スタートアップコードが実行された後、main が呼ばれる。

まとめ

• OSがある場合: 最初に呼ばれるのは main 関数ですが、それまでにOSの初期化が行われます。
• RTOSやノンOSの場合: 最初に呼ばれる関数は main ではなく、システム初期化用のコードやエントリーポイントとなることが多いです。
• ブートローダ がシステムを起動し、最初に実行されるプログラムはブートローダの設定に依存します。

組込みシステムでは、特にハードウェアやOSがシンプルであるため、main 関数が呼ばれる前に多くのシステム初期化が必要になります。そのため、main は多くの場合、ハードウェアが準備できた後に実行されるコードの一部となります。