EFI接棒 传统BIOS将功成身退

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  BIOS(Basic Input/Output System,基本输入/输出系统)作为PC的核心固件,是用户最初设置和操作PC的环境,负责沟通硬件和软件的交互联系。在几乎所有硬件架构都曾历经数次彻底革新的情况下,传统BIOS一直是修补式的渐进发展,由于软硬件均发展迅速,沿用20多年前的基本模式的BIOS已成为PC前进的包袱。传统BIOS正遭受兼容性、维护和扩展等一系列技术挑战,被EFI(Extensible Firmware Interface,可扩展固件接口)的取代趋势已日趋明朗。
  
  BIOS廉颇老矣
  
  BIOS被取代的必然性是由技术发展决定的,主要是架构的限制。BIOS作为操作系统与硬件之间的接口,对于硬件性能有着至关重要的影响,一台计算机性能优越与否,很大程度上取决于主板的BIOS管理功能是否先进。BIOS的服务都是通过中断完成,自身采用16位汇编代码编写,在32位处理器成为主流时,为了兼容16位中断系统,必须保留16 位运行模式。如今处理器进入64位时代,但仍然要保留16位运行模式,由此导致的代码运行缓慢、启动时间长等问题,已成为传统BIOS的致命软肋。
  BIOS存放在主板芯片中,需要特殊工具和技术才可以对内容进行修改或重新编译,而且存储容量有限,BIOS添加新功能会受到容量限制,这也在一定程度上限制了BIOS发展。同时,BIOS晦涩难懂、技术门槛较高的特点也不适应目前简单、易用的趋势。BIOS不能完全达到即插即用,需要对硬件驱动和I/O资源进行调整,尤其是中断分配这个技术环节上,必须进入BIOS手动调整,一旦出现了某些新类型硬件,甚至还需要手动刷新BIOS版本,这些操作往往令非专业人员感到技术门槛很高。尽管后来的发展让硬件正常运转变得相对简单,但硬件冲突还是不可避免,此时要手动调整硬件驱动及分配资源,需要的专业知识就更多。
  
  继任者什么样
  
  EFI是英特尔为全新类型的PC固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准,被视为是BIOS的继任者。它是1999年为安腾而生的,2005年英特尔把EFI规范贡献给业界,成立统一的EFI论坛,即管理EFI规范的非营利性国际组织UEFI。业务上的竞争并不妨碍技术和标准上合作,在11家UEFI创始推进公司中,既涵盖了AMD、Intel这样的芯片厂商,也包括操作系统厂商、个人电脑厂商,更涵盖了Phoenix和AMI这样的独立BIOS厂商。从BIOS 到UEFI的转型得到主要行业参与者的支持,EFI成为公认的可靠、稳定的新一代BIOS标准。
  据了解,UEFI相关参数定义了操作系统与平台固件间可扩展接口,其最大特点是采用模块化设计,基本分为硬件控制和OS软件两大模块,前者只要EFI版本相同,功能就完全相同,而后者则是给厂商用C语言(而非汇编语言)撰写应用功能的开放接口。通过这个标准的开放接口,厂商可以根据需要自行编写各种功能插件,比如系统备份/还原插件、浏览器插件、防病毒插件等,同时不受容量限制,这就为固件层级的技术创新提供了平台。
  EFI拥有采用结构化C语言编写、可视化操作、可扩展性强以及兼容性强等优势。它带给用户最直观的感受是图形化界面, EFI看起来很像一个初级操作系统,不但支持鼠标操作,还可以进行游戏、媒体播放等操作,这在BIOS应用时代很难实现。通过EFI,甚至还可实现初级的操作系统功能,完成如上网、文件管理等功能。据英特尔软件与解决方案事业部中国首席研发官梁兆柱介绍,未来的EFI功能还会更强大,并将在新一代MID和HTPC中发挥作用。
  从技术角度看,EFI最大的变革之处在于开机后EFI初始化时,不仅检测硬件设备,还可同时加载硬件的驱动程序,而并不需要通过操作系统来加载。此前,硬件由Windows控制,每次重装系统后,也要安装相应的驱动程序。而 EFI则可直接装入驱动程序,通过EFI层来加载硬件驱动,免去了重装操作系统后重新安装驱动的劳动量。
  英特尔的EFI核心技术由中国团队掌握,他们专注于平台固件(Firmware)技术的研发,为英特尔和整个业界提供EFI/Framework核心技术。宣布开放后,英特尔公布了EFI所有源代码,现在可以看到的EFI BIOS产品都是以英特尔提供的EFI功能核心Framework为基础,再加挂其编写的架构模块。按照微软的计划,未来绝大多数操作系统都将支持EFI。苹果已经率先在 Macbook Pro上运用了EFI,成为首家在x86 PC中采用EFI技术的厂商。业界评估表明,到2009年底,超过50%的新一代Intel和AMD的PC及服务器的CPU将支持EFI。
  
  谁将从中受益
  
  BIOS领域呈寡头垄断的态势,Phoenix以约65%的占有率首屈一指,余下的份额也几乎被AMI和系微占据。中国作为PC生产与消费大国,在BIOS领域却一直缺位。“中国应该在开源EFI平台上,通过引进消化吸收再创新,开发出具有国际先进水平的新一代BIOS,使我国用上自主可控的BIOS。”中国工程院院士倪光南指出。中国实现BIOS国产化,才能平等参与国际竞争,带动一大批国内软硬件厂商改变传统的简单加工、制造模式,充分利用BIOS 的核心技术,创造出具有高附加值产品。
  2005年,原信息产业部与英特尔联合推动新一代国产BIOS 产业项目并签署合作协议。合作终于结出了硕果,在前不久的大连软交会上,南京百敖软件公司获得了英特尔EFI平台创新架构授权,成为英特尔在全球范围内第五家、中国内地唯一一家独立BIOS供应商,百敖软件将以EFI平台为基础,开发新一代安全、可管理和适合未来PC应用需求的BIOS管理方案。据梁兆柱介绍,英特尔向百敖提供了共130万行基础代码和平台参考代码。在合作研发的过程中,百敖软件获得了多项具有自主知识产权的国产BIOS相关的软件著作权,并推出了国内第一款安全EFI BIOS产品,实现了国内BIOS系统从无到有的突破。
  据了解,该产品已在长城推出的第二代安全电脑世恒S系列上得到应用。更深层次的意义在于,这将把我国信息安全的防范体系扩展到 BIOS一层,有利提高我国信息安全的防范能力。在逐步完善之后,成熟的国产BIOS将广泛应用于服务器、台式机、笔记本電脑及嵌入式领域。这不仅是国产BIOS厂商的商机,也为国产PC企业提供了创新的机会。
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