BIOS 到底在哪里？——服务器、PC、嵌入式 NVR 启动链条对比

引子

做服务器和嵌入式 NVR 多年，一直有个模糊的疑问：BIOS 到底在哪？换服务器系统盘要不要动 BIOS？嵌入式 NVR 的启动又是怎么回事？

直到把服务器、PC、嵌入式三者的启动链条拆开对比，才发现它们逻辑一致，只是物理位置和可修改性不同。

可以先查看《存储系列之 Linux ext2 概述》，有讲述linux文件系统的分区。

一、先分清两个层面

启动这件事，分两个层面：

层面	组件	职责
主板层	BIOS/UEFI、Boot ROM	硬件自检，从启动设备读取第一段代码
磁盘层	MBR、Boot Block、Super Block	接力加载内核，挂载文件系统

主板层负责“找磁盘”，磁盘层负责“加载系统”。

二、服务器/PC 的启动链条

第一环：BIOS/UEFI

• 位置：主板上一颗独立的 SPI Flash 芯片
• 可修改？ 可刷写升级（刷 BIOS）
• 职责：上电自检，根据启动顺序，读取启动设备的第一个扇区（MBR）到内存并执行

第二环：MBR

• 位置：磁盘第一个扇区（LBA0，512B）
• 内容：引导代码（446B）+ 分区表（64B）
• 职责：确定活动分区，读取该分区的第一个块（Boot Block）并执行

第三环：Boot Block

• 位置：分区起始位置
• 职责：存放引导程序（如 GRUB），加载内核

第四环：Super Block

• 位置：分区内，Boot Block 之后
• 职责：记录文件系统整体信息（inode/block 总量等），内核挂载文件系统时读取

完整链条

CPU 上电 → BIOS/UEFI（主板 SPI Flash）→ MBR（磁盘 LBA0）
→ Boot Block（分区起始）→ 内核 → Super Block（文件系统）

三、嵌入式 NVR 的启动链条

第一环：Boot ROM

• 位置：SoC 芯片内部，出厂固化
• 可修改？ 不可改
• 职责：上电后从固定地址取指，根据启动模式引脚，从 SPI Flash 加载 SPL

第二环：SPL + U-Boot

• 位置：SPI Flash 分区
• 可修改？ 升级时可写
• 职责：初始化 DDR、时钟，加载内核

第三环：内核

• 位置：SPI Flash 分区
• 职责：挂载根文件系统

第四环：只读根文件系统

• 位置：SPI Flash 的 rom/rodata 分区
• 文件系统：SquashFS（只读）+ OverlayFS（可写）
• 职责：提供运行环境

完整链条

CPU 上电 → Boot ROM（SoC 内部）→ SPL/U-Boot（SPI Flash）
→ 内核（SPI Flash）→ 根文件系统（SPI Flash）

四、三者的对应关系

启动环节	服务器/PC	嵌入式 NVR
第一环	BIOS/UEFI（主板 SPI Flash）	Boot ROM（SoC 内部）
第二环	MBR（磁盘 LBA0）	SPL/U-Boot（SPI Flash 分区）
第三环	Boot Block（分区起始）	内核（SPI Flash 分区）
第四环	Super Block（文件系统）	根文件系统（SPI Flash 分区）

逻辑一致，物理位置不同。

五、几个常见误解

误解一：系统盘坏了要刷 BIOS

系统盘（SSD/HDD）和 BIOS Flash 是两块完全独立的介质。系统盘坏了，换一块重装 OS，BIOS 不用碰。BIOS 只有在主板固件损坏或需要升级时才刷。

误解二：嵌入式没有 BIOS

嵌入式 SoC 内部有 Boot ROM，角色和 BIOS 对应，只是固化在芯片内部，不可修改。

误解三：服务器必须用独立系统盘

技术上完全可以不用，系统和数据装在同一块盘上。但主流方案坚持分离，因为故障隔离、扩容灵活、备份策略独立。

六、应用开发的视角

无论服务器还是嵌入式，应用开发者都不碰第一环：

• 服务器：装 OS、装 VMS，不碰 BIOS 和 MBR
• 嵌入式：在 BSP 提供的系统上跑应用，不碰 Boot ROM、U-Boot、内核

应用代码运行在同一抽象层：Linux 用户态。

区别在于资源约束：

维度	服务器	嵌入式
内存/存储	可扩展	SoC 选型时绑定
系统盘可换？	可换	Flash 焊死
根文件系统	可写	只读 + OverlayFS

总结

BIOS 在主板的 SPI Flash 上，不在系统盘里。 它负责找磁盘的 MBR，MBR 负责找分区的 Boot Block，Boot Block 负责加载内核，内核挂载文件系统时读 Super Block。

服务器、PC、嵌入式 NVR，启动链条逻辑一致，只是每一环的物理位置和可修改性不同。应用开发者只需关心最后一环——操作系统之上的用户态。