取代傳統(tǒng)BIOS的EFI和UEFI

藍色

在英特爾發(fā)布Sandy Bridge架構處理器后，傳統(tǒng)BIOS也終于走到了和我們說再見的時候，采用圖形化界面的EFI以及UEFI很快就取代了傳統(tǒng)BIOS成為了眾多主板的標準配置。

對于DIY玩家來說，傳統(tǒng)的藍底BIOS界面可以說是再熟悉不過了，它陪伴著很多電腦愛好者共同成長。不過，在英特爾發(fā)布Sandy Bridge架構處理器后，傳統(tǒng)BIOS也終于走到了和我們說再見的時候，采用圖形化界面的EFI以及UEFI很快就取代了傳統(tǒng)BIOS成為了眾多主板的標準配置，這一次，我們就一起來詳細了解一下這個顛覆傳統(tǒng)的EFI以及UEFI。

什么是EFI和UEFI？

EFI是Extensible Firmware Interface（可擴展固件接口）的縮寫，是由英特爾倡導推出的一種在類PC系統(tǒng)中替代BIOS的升級方案。與傳統(tǒng)BIOS相比，EFI通過模塊化、C語言的參數(shù)堆棧傳遞方式和動態(tài)鏈接的形式構建系統(tǒng)，較BIOS而言更易于實現(xiàn)，同時容錯和糾錯特性更強。

UEFI則是Unified Extensible Firmware Interface（統(tǒng)一可擴展固件接口），它是基于EFI 1.10標準而發(fā)展起來的。不過，UEFI的所有者并不是英特爾，而是一個名為Unified EFI Form的國際組織。UEFI是一種詳細描述類型接口的標準，可以讓PC從預啟動的操作環(huán)境，加載到操作系統(tǒng)上。

需要注意的是，雖然EFI與UEFI的叫法不同，但兩者在本質(zhì)上是基本相同的。自2000年12月12日正式發(fā)布EFI 1.02標準后，EFI一直是作為替代傳統(tǒng)BIOS的先進標準而存在，擁有權在英特爾手中，而在2007年開始，英特爾將EFI標準的改進與完善工作交給Unified EFI Form進行全權負責，隨后登場的EFI標準則正式更名為UEFI，以示區(qū)別。

因此，UEFI是EFI的改良和發(fā)展。實際上，前者相比后者在UGA協(xié)議、SCSI傳輸、USB控制，還有I/O設備方面都做出了很多改進。另外，UEFI還添加了網(wǎng)絡應用程序接口、X64綁定、服務綁定等新內(nèi)容。值得一提的是，參與UEFI標準開發(fā)的并不僅僅是英特爾一家，而是包括了AMD、蘋果、戴爾、惠普、IBM、聯(lián)想、微軟等多個IT業(yè)龍頭企業(yè)，因此UEFI在兼容性上自然有更好的表現(xiàn)，且通用性也更強。

UEFI相比傳統(tǒng)BIOS的區(qū)別和優(yōu)點在哪里？

與傳統(tǒng)BIOS相比，UEFI對于新硬件的支持遠超對方，其中最能體現(xiàn)這一點的就是我們可以在UEFI下使用2.2TB以上的硬盤作為啟動盤，而在傳統(tǒng)BIOS模式下，這種大容量硬盤如不借助第三方軟件則只能當作數(shù)據(jù)盤使用。

另外，UEFI還內(nèi)置了圖形驅(qū)動功能，可以提供一個高分辨率的圖形化界面，用戶進入后完全可以像在Windows系統(tǒng)下那樣使用鼠標進行設置和調(diào)整，操作上更為簡單快捷。同時由于UEFI使用的是模塊化設計，在邏輯上可分為硬件控制與軟件管理兩部分，前者屬于標準化的通用設置，而后者則是可編程的開放接口，因此主板廠商可以借助后者的開放接口在自家產(chǎn)品上實現(xiàn)各種豐富的功能，包括截圖、數(shù)據(jù)備份、硬件故障診斷、脫離操作系統(tǒng)進行UEFI在線升級等，功能也要比傳統(tǒng)BIOS更多、更強。

當然，UEFI相比傳統(tǒng)BIOS的優(yōu)勢并不僅僅是以上幾點，實際上它還包括有如下特點：

- 編碼99%都是由C語言完成；

- 不再使用中斷、硬件端口操作的方法，而采用了Driver/Protocol的方式；

- 將不支持X86實模式，而直接采用Flat mode；

- 不再輸出單純的二進制代碼，改為Removable Binary Drivers模式；

- 操作系統(tǒng)的啟動不再是調(diào)用INT 19H中斷，而是直接利用Protocol/Device Path實現(xiàn)；

- 更方便第三方開發(fā)；

不過，這些特點對于普通用戶來說并沒有太大的實際意義，它們更多地是面向開發(fā)者，因此相關的內(nèi)容這次就不展開敘述了。

UEFI主要由那幾部分組成？

那么，我們現(xiàn)在就稍微再深入一點，看看UEFI的主要構成部分。UEFI主要由初始化模塊、驅(qū)動執(zhí)行環(huán)境、驅(qū)動程序、兼容性支持模塊、UEFI應用和GUID磁盤分區(qū)組成。其中，初始化模塊和驅(qū)動執(zhí)行環(huán)境是UEFI的運行基礎，通常被整合在主板的閃存芯片中，這點與傳統(tǒng)BIOS是比較類似的。開機的時候初始化模塊首先得到執(zhí)行，負責CPU、主板芯片及存儲設備的初始化工作，完成后再載入驅(qū)動執(zhí)行環(huán)境，即Driver Execution Environment，簡稱DXE。

DXE完成載入后，UEFI就可以進一步加載硬件的UEFI驅(qū)動程序，DXE通過枚舉的方式加載各種總線及設備的驅(qū)動，而這些驅(qū)動程序則可以放置在系統(tǒng)的任意位置，只要確保其可以按順序被正確枚舉即可。硬件的UEFI驅(qū)動一般是放置在硬盤的UEFI專用分區(qū)中，只需要系統(tǒng)正確加載這個硬盤，對應的驅(qū)動就可以正常讀取并應用。

因此在DXE的支持下，如果用戶給PC添加新的硬件，只要有對應的UEFI驅(qū)動，那么UEFI也可以輕松提供支持， 這一點是幾乎沒有擴展能力的傳統(tǒng)BIOS所無法企及的，也正是因為這個能力，UEFI可以輕松支持各種網(wǎng)絡設備并聯(lián)網(wǎng)，藉此實現(xiàn)無需進入系統(tǒng)即可進行在線升級UEFI的功能。

兼容性支持模塊則是為了讓不具備UEFI引導功能的操作系統(tǒng)也能在UEFI環(huán)境下順利完成引導開機，這個兼容性支持模塊將為UEFI提供類似于傳統(tǒng)BIOS的系統(tǒng)服務，以此來保證UEFI在技術上能有良好的過渡。而GUID磁盤分區(qū)則是在UEFI標準中引入的磁盤分區(qū)結構，與傳統(tǒng)MBR分區(qū)相比，GUID磁盤分區(qū)突破了前者只允許4個主分區(qū)的限制，分區(qū)類型也改為了我們常說的GPT分區(qū)。

UEFI有什么缺點嗎？

雖然現(xiàn)在UEFI已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的BIOS，但是它并不是只有優(yōu)點而沒有缺點。UEFI相比傳統(tǒng)BIOS在硬件兼容性上有很大的提升，但是就自身的安全性來說，它相比傳統(tǒng)BIOS可能還有所不如。首先，UEFI的主程序和代碼都整合在主板上的閃存芯片中，如果該芯片出現(xiàn)了故障，那么電腦就無法正常啟動，這點與傳統(tǒng)BIOS是基本相同的。

其次，由于UEFI程序是采用高級語言編寫的，與使用匯編語言編寫傳統(tǒng)BIOS相比要更容易受到病毒的攻擊，程序代碼也更容易被改寫，因此，目前UEFI雖然已經(jīng)被廣泛使用，但是在安全性和穩(wěn)定性上仍然有提升的空間?！?