BIOS 识别盘片信息的原理是什么?

Question

BIOS 识别盘片信息的原理是什么? 例如：bios读到sata的信息包括SN，model等信息，是通过向盘片下发identity命令吗?
读取nvme盘的信息，是如何读取的，下发的什么命令?
BIOS是如何判断盘片是sata还是nvme？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在计算机系统启动的过程中，BIOS（基本输入输出系统）负责初始化硬件并识别和配置存储设备。对于SATA硬盘和NVMe固态硬盘的识别与信息读取，其原理略有不同。

1. BIOS识别SATA硬盘：

   • 当系统加电自检(POST, Power-On Self Test)时，BIOS会通过AHCI（高级主机控制器接口）或IDE模式对SATA端口进行扫描。
   • BIOS向SATA硬盘控制器发送IDENTIFY DEVICE命令，这是一个ATA/ATAPI标准定义的命令，用于获取硬盘的基本信息，如制造商ID、型号、序列号、容量等。
   • 硬盘收到此命令后，会在数据FIS（帧信息结构）中返回相关信息，BIOS根据这些信息来判断硬盘的存在以及其特性。

2. BIOS识别NVMe SSD：

   • NVMe SSD使用PCIe总线进行连接，并遵循NVMe规范。BIOS在POST阶段会对PCIe总线上的设备进行枚举（Enumeration）。
   • BIOS通过查询PCI配置空间来找到NVMe控制器，并执行PCI功能发现过程以确定它是NVMe设备。
   • 发送NVMe标准定义的命令（例如Identify Controller和Identify Namespace），从NVMe控制器获取SSD的相关信息，包括制造商、模型、序列号、容量等。

3. 判断硬盘类型：

   • BIOS是通过检测不同的总线接口（SATA控制器或PCIe控制器）以及识别响应的设备类型来区分SATA硬盘和NVMe SSD的。
   • 如果在SATA总线上找到了响应的硬盘，则可判断为SATA硬盘；如果在PCIe总线上发现了符合NVMe规范的控制器，则判断为NVMe SSD。

由于BIOS代码及交互过程相当底层且复杂，实际的实现通常涉及到硬件操作和协议解析，无法直接提供代码示例。但上述原理描述了BIOS如何识别和获取这两种类型硬盘的信息。