服务器BIOS和BMC等知识详解 _服务器BIOS

编者按：以BIOS为核心的固件产业，是信创产业链的重要组成部分，可被誉为信创产业的“山海关” 。在计算机体系中，BIOS 有着比操作系统更为底层和基础性的作用，是机器点亮后第一个被激活的系统程序，主要负责检测、访问与调试底层硬件资源，并分配给操作系统，以保障整个机器顺利安全运转。

目前，全球 X86 授权 BIOS 厂商共计 4家，它们分别是 AMI、Phoenix、Insyde 和百敖，而百敖（卓易信息旗下）又是境内唯一一家 BIOS 厂商。本文将聚焦BIOS产业生态，围绕10个核心问题，从技术和产品定义、产业市场规模、中观竞争格局、投资机会等多维度进行深入剖析，以期辅助投资决策。
一、计算机核心基础部件：BIOS 、BMC
1、BIOS 是什么？
【服务器BIOS和BMC等知识详解】BIOS（Basic Input Output System），即基础输入输出系统，是刻在主板 ROM 芯片上不可篡改的启动程序，BIOS 负责计算系统自检程序（POST，Power On Self Test）和系统自启动程序，因此是计算机系统启动后的第一道程式。由于不可篡改性，故程序存储在 ROM 芯片中，并且在断电后，依然可以维持原有设置。
BIOS 主要功能是控制计算机启动后的基本程式，包括硬盘驱动（如装机过程中优先选择 DVD 或者 USB 启动盘），键盘设置，软盘驱动，内存和相关设备。
表1、BIOS 主要程序及实现功能

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资料来源：IT之家，兴业证券经济与金融研究院整理
2、BMC和IPMI 是什么？
BMC（Baseboard Management Controller）与IPMI（Intelligent Platform Management Interface），即基板管理控制器与智能型平台管理接口，是服务器的基本核心功能子系统，负责服务器的硬件状态管理、操作系统管理、健康状态管理、功耗管理等核心功能。
BMC 是独立于服务器系统之外的小型操作系统，是一个集成在主板上的芯片，也有产品是通过 PCIE 等形式插在主板上，对外表现形式只是一个标准的 RJ45 网口，拥有独立 IP 的固件系统。服务器集群一般使用 BMC 指令进行大规模无人值守操作，包括服务器的远程管理、监控、安装、重启等。
IPMI 是一组交互标准管理规范，由 Intel、HP、Dell 和 NEC 公司于1998年9月16日共同提出，主要用于服务器系统集群自治，监视服务器的物理健康特征，如温度、电压、风扇工作状态、电源状态等。同时，IPMI 还负责记录各种硬件的信息和日志记录，用于提示用户和后续问题的定位。目前，IPMI 已经为超过 200 多家计算机供应商所支持。
IPMI 是独立于主机系统 CPU、BIOS/UEFI 和 OS 之外，可独立运行的板上部件，其核心部件即为 BMC 。或者说，BMC 与其他组件如 BIOS/UEFI、CPU 等交互，都是经由 IPMI 来完成。在 IPMI 协助下，用户可以远程对关闭的服务器进行启动、重装、挂载 ISO 镜像等。
图1、IPMI 逻辑图

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资料来源：Wiki，兴业证券经济与金融研究院整理
3、EFI 与 UEFI 是什么？
EFI（Extensible Firmware Interface），是可扩展固件接口，由于传统的 BIOS 是基于 16 位处理器开发的汇编程序，在面对 32/64 处理器时，效率低下的短板即暴露出来，因此，Intel 推出的一种计算系统中 BIOS 新的替代升级方案。
UEFI（Unified Extensible Firmware Interface），统一可扩展固件接口，是 EFI 的规范化版本，也是BIOS的进化版。为便于将UEFI BIOS与传统BIOS区分，传统BIOS又被称为Legacy BIOS。2005年，Intel 将 EFI 交由 UEFI Forum 来推广与发展，EFI 更名 UEFI 。UEFI 负责加电自检（POST）、联系操作系统以及提供连接操作系统与硬件的接口。
现有主流 BIOS 固件公司已基本采用 UEFI 。

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从主要功能上来说，UEFI BIOS 和 Legacy BIOS 都是为了初始化硬件平台并引导操作系统。两者主要差异在于 Legacy BIOS 无统一标准，而 UEFI BIOS 统一定义了固件和操作系统之间的接口标准。二者优劣势表现在：

1、UEFI BIOS 主要以 C 语言编写，易于实现跨架构跨平台支持并共享代码模块，而 Legacy BIOS 通过则是汇编语言编写
2、UEFI BIOS 完整支持新固件安全功能，从最大程度上降低固件被攻击的风险
3、Legacy BIOS 移植性差，重复开发现象严重。整体而言，UEFI BIOS 较 Legacy BIOS 的优势明显

二、BIOS/BMC 产业链，从 CPU 到整机