UEFI – новый шаг развития BIOS

1.3 Преимущества UEFI BIOS

Встроенная BIOS. При использовании материнских плат на базе UEFI отпадает необходимость в BIOS, поскольку все функции BIOS содержатся в UEFI в виде так называемого модуля поддержки совместимости (Compatibility Support Module). Поэтому программа, использующая функции BIOS, работает и на компьютерах с UEFI.

Простота управления. Для навигации по меню настроек и выбора программ можно пользоваться мышью. В BIOS, напомним, можно было работать только с помощью клавиатуры. К тому же интерфейс UEFI поддерживает более высокое разрешение.

Встроенная операционная система. UEFI имеет также собственную оболочку. По сути – это миниатюрная операционная система, которая, как и DOS (далекий предок Windows), «понимает» только текстовые команды. Она может оказаться полезной для опытных пользователей или системных администраторов, пытающихся установить причины отказа загрузки основной ОС. Некоторые производители, в том числе компания MSI, предлагают для UEFI собственные операционные системы на базе Linux, загружаемые с CD/DVD.

Дополнительные программы. Встроенная мини-ОС подходит и для установки дополнительных программ. Последние можно интегрировать в виде отдельных пунктов меню интерфейса UEFI либо загружать с CD/DVD. Однако это дело будущего – в настоящее время доступно небольшое количество приложений. К тому же речь идет, как правило, о вспомогательных утилитах и очень простых играх, например Pair Match.

Выше скорость: интеграция драйверов в UEFI. Запуск системы, управляемый BIOS, мы наблюдаем всякий раз при включении компьютера. На протяжении долгих секунд до появления приветственного экрана Windows ПК проходит так называемую процедуру POST (Power On Self Test), при которой классическая BIOS выполняет инициализацию и проверяет на работоспособность все встроенные в материнскую плату аппаратные средства. После теста системы BIOS проверяет первый сектор (512 байт) жесткого диска на наличие загрузчика. В компьютерах, основанных на BIOS, именно здесь, как правило, располагается главная загрузочная запись (MBR). Она определяет, в каком разделе находится загрузчик операционной системы, и передает ему управление, а тот, в свою очередь, запускает ОС. BIOS компьютера обладает двумя серьезными недостатками: во-первых, она основана на 16-битном коде ассемблера и не способна напрямую обращаться к 64-битному оборудованию, распространенному в настоящее время. Во-вторых, для BIOS не существует единой спецификации — каждый производитель предлагает собственный стандарт. При разработке UEFI участники форума с самого начала установили четкие рамки для каждого процесса. Процедуру загрузки (PI, Platform Initialization — инициализация платформы) материнской платы, основанной на UEFI, также можно разделить на несколько этапов. Первым из них, следующим непосредственноза включением компьютера, является Pre-EFI Initialization (PEI): система загружает модули инициализации процессора, памяти и чипсета и выполняет их. Затем осуществляется переход в окружение исполнения драйверов (DXE). В этот момент производится активация остальных компонентов, причем одновременно нескольких. В UEFI можно интегрировать большое количество драйверов, не привязанных к определенной системе. Это значит, что производителям достаточно написать всего одну версию драйвера для всех платформ.

Благодаря инициализации драйверов на этом раннем этапе запуска можно получить доступ к сетевой плате, в том числе функциям загрузки по сети или удаленного обслуживания.

Кроме того, при активной графической подсистеме можно наслаждаться привлекательно оформленным меню UEFI. Наибольший выигрыш во времени запуска достигается благодаря тому, что отпадает необходимость в поиске загрузчика на всех устройствах: загрузочный диск назначается в UEFI на этапе установки ОС. Ускорение старта системы не единственное достоинство UEFI. В отдельном EFI-разделе можно хранить множество приложений. Так, еще до загрузки самой ОС можно запустить программу диагностики, антивирусное ПО или утилиту управления системой.

Больше объем: поддержка HDD емкостью свыше 3 Тбайт. Давно назревший переход на платформу UEFI постоянно откладывался. Теперь это в прошлом, и во многом — благодаря жестким дискам емкостью 3 Тбайт, которые уже доступны в продаже. BIOS ПК, используя классическую MBR винчестера, способна получать доступ только к 232 секторам размером 512 байт, то есть максимум к 2 Тбайт дискового пространства. Seagate использует секторы большего размера с целью сделать всю емкость доступной хотя бы после старта Windows. При этом компьютер на основе BIOS не сможет загрузиться с такого диска. UEFI же работает с таблицей разделов GUID (GPT, GUID Partition Table), в которой размер адреса составляет 64 бита, и поддерживает до 264 секторов, то есть способен обращаться к девяти зеттабайтам (9 млрд терабайт). GPT-винчестеры можно использовать в операционных системах Windows начиная с версии Vista. Однако загрузка ОС возможна только с одной из немногих материнских плат, доступных сегодня на рынке, например Intel DQ57TM. Кроме того, требуется наличие 64-битной Windows (Vista SP1 и выше).

С помощью интерфейса UEFI любое устройство хранения адресуется стандартным, линейным образом, без математических "трюков" в фоне. Это позволяет вставить USB-накопитель в систему, где загрузочное устройство вышло из строя. С помощью оболочки прошивки UEFI администраторы могут выполнить скрипты или другие утилиты с USB-накопителя. Поскольку оболочка работает в защищённом режиме, утилиты не будут ограничены одним мегабайтом адресного пространства, в отличие от современного реального режима. И обычные пользователи не получат доступ к этим утилитам, так как они находятся не в компьютере и даже не в сети, а на флешке администратора.

Прошивка UEFI может легко расширяться - достаточно вставить USB-накопитель. После этого можно подключить дополнительные драйверы, приложения UEFI. Тем самым, открываются прекрасные возможности, которые нельзя получить с наследственным BIOS

UEFI обеспечит поддержку альтернативных средств ввода данных, таких как виртуальные клавиатуры и сенсорные дисплеи.

Администраторы получат в своё распоряжение расширенные инструменты удалённого управления и средства диагностики, а пользователи — возможность запускать приложения вроде браузера и медиаплеера, не загружая ОС

1.4 НЕДОСТАТКИ UEFI

Управление EFI должно быть быстрым и практичным, а запуск самой Windows происходить мгновенно. Что касается обычной жизни, польза от EFI незаметна. Пока что, и это главное  EFI не может превзойти BIOS по скорости. Система загружается с обычной скоростью. Скорость зависит как всегда, от количества задействованных в работе контроллеров и подключённых к ним устройств, что отнимает драгоценное время.  Да и GPT-раздел необходим не всегда, и не всем! Загрузка GPT-раздела поддерживается только 64-битной версией Windows Vista или 7.

Среди новшеств есть одно, наиболее пугающее - стандарт UEFI предусматривает наличие неких драйверов, которые будут перехватывать вызовы операционной системы ,таким образом можно реализовать DRM -digital restrictions management(Технические средства защиты авторских прав) Суть системы такова — человеку, у которого все работает, предлагается за его же деньги (но так, чтобы он не смог отказаться), установить такое программное обеспечение или оборудование (а то и изменить существующее), чтоб часть функций в его работающих системах воспроизведения цифрового контента (компьютеры, мультимедиа-плейеры и т. п.) более не работала так, как надо. . Невозможно гарантировать, что операционная система все-еще контролирует компьютер, если она загружается с помощью UEFI, о чем предупреждает в своем интервью разработчик LinuxBIOS, Ronald G. Minich.

UEFI не поддерживает все платы, потому что для каждой материнки есть свои особенности в коде. Производители материнских плат немало времени тратят на разработку собственных технологий, которые отличают их платы от плат конкурентов. Если эти технологии затрагивают код BIOS, то возможно, что они не смогут работать с UEFI.

2 РЕАЛИЗАЦИЯ UEFI ПРИЗВОДИТЕЛЯМИ

2.1 INTEL PLATFORM INNOVATION FRAMEWORK ДЛЯ EFI

Intel Platform Innovation Framework для EFI (Инновационный Инструментарий Intel) — ряд спецификаций, разработанных Intel совместно с EFI. Если EFI определяет интерфейс между ОС и firmware, то инструментарий определяет структуры, используемые для создания встраиваемого ПО на более низком уровне, чем интерфейс между ОС и firmware.

В частности инструментарий включает все шаги, необходимые для инициализации компьютера после включения. Эти внутренние возможности встраиваемого ПО не определены как часть спецификации EFI, но включены в спецификацию инициализации платформы (Platform Initialization Specification), разработанную UEFI. Инструментарий был проверен на платформах: Intel XScale, Intel Itanium и IA-32.

Совместимость с ОС для платформы x86, требующими для работы интерфейса «legacy BIOS», достигается с помощью модуля поддержки совместимости (CSM). CSM включает 16-битную программу(CSM16), реализуемую изготовителем BIOS, и слой, связывающий CSM16 с инструментарием.

Intel разработал эталонную реализацию для инструментария под кодовым названием «Tiano». Tiano — полная, legacy-free реализация встраиваемого ПО, обеспечивающая поддержку EFI. Tiano не включает 16-битную часть CSM, но обеспечивает интерфейсы, требуемые для дополнений, реализуемых производителями BIOS. Intel не предоставляет полную реализацию Tiano для конечных пользователей.

Часть Tiano была выпущена в виде исходных текстов TianoCore проекта как EFI Developer Kit (EDK). Эта реализация включает EFI и некоторый код инициализации аппаратных средств, но не раскрывает полностью особенностей непосредственно встраиваемого ПО. Несколько лицензий использовались для этого кода, включая BSD license и Eclipse Public License.

Продукты, основанные на EFI, UEFI и спецификациях инструментария, доступны через независимых производителей BIOS, например, American Megatrends (AMI) и Insyde Software. Некоторые реализации производителей полностью основаны на Tiano, в то время как другие, соответствуют спецификациям, но не основываются на эталонной реализации Intel.

2.2 ПЛАТФОРМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ EFI ИЛИ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

Выпущенные в 2000 году Intel системы на платформе Itanium поддерживали EFI 1.02.

Выпущенные в 2002 году Hewlett Packard системы на платформе Itanium2 поддерживали EFI 1.10; они могли загружать Windows, Linux, FreeBSD и HP-UX.

Все системы Itanium или Itanium 2, которые выпускаются с EFI-совместимым встраиваемым ПО, должны соответствовать спецификации DIG64.

В ноябре 2003 года, Gateway представила Gateway 610 Media Center — первую x86 компьютерную систему на основе Windows, использующую встраиваемое ПО, основанное на инструментарии, InsydeH2O от Insyde Software. Поддержка BIOS была реализована с помощью модуля поддержки совместимости (CSM) для загрузки Windows.

В январе 2006 года Apple Inc. представила первые компьютеры Macintosh на платформе Intel. Эти системы используют EFI и инструментарий вместо Open Firmware, который использовался на предыдущих системах платформы PowerPC.

5 апреля 2006 года Apple выпустила пакет Boot Camp, который позволяет создать диск с драйверами Windows XP, а также содержит неразрушающий инструмент разметки дисков, позволяющий установить Windows XP совместно с Mac OS X. Также было выпущено обновление встраиваемого ПО, которое добавило поддержку BIOS для данной реализации EFI. Последующие модели Macintosh были выпущены с обновлённым встраиваемым ПО. Теперь все современные компьютеры Macintosh могут загружать BIOS-совместимые ОС, такие как Windows XP, Vista и Windows 7.

Большое количество системных плат фирмы Intel выпускается с встраиваемым ПО на основе инструментария (например, DP35DP). Так, в течение 2005 было выпущено более одного миллиона систем Intel. Новые мобильные телефоны, настольные компьютеры и серверы, использующие инструментарий, начали производить в 2006 году. Например, все системные платы, которые построены на наборе системной логики Intel 945, используют инструментарий. Однако, производимое встраиваемое ПО обычно не включает поддержку EFI и ограничено поддержкой BIOS.

С 2005 года EFI начал применяться в не-ПК архитектурах, таких как встраиваемые системы на ядре XScale.

EDK включает цель NT32, которая позволяет встраиваемому ПО EFI и приложениям EFI выполняться в приложениях Windows.

В 2007 году компания Hewlett-Packard выпустила многофункциональный принтер серии 8000, оснащённый встраиваемым ПО, совместимым с EFI.

В 2008 году компания MSI выпустила линейку системных плат на чипсете Intel P45 с поддержкой EFI (http://fr.msi.com/img/NEWS/P45-Leaflet_back.pdf).

2.3 ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ОС Linux могли использовать EFI при загрузке с начала 2000 года, используя загрузчик EFI elilo или появившиеся позднее EFI версии загрузчика grub.[12]

ОС HP-UX начали использовать EFI как загрузочный механизм в системах на платформе IA-64 с 2002 года. ОС OpenVMS использовала его начиная с января 2005 года.

Apple приняла EFI для линейки своих компьютеров, основанных на архитектуре Intel (Intel-based Macs). Mac OS X 10.4 (Tiger) для Intel и Mac OS X 10.5 (Leopard) поддерживают EFI v1.10 в 32-разрядном режиме, а также на 64-разрядных центральных процессорах (новые Macintosh имеют 64-разрядный EFI).[13]

Itanium версии Windows 2000 (Advanced Server Limited Edition и Datacenter Server Limited Edition) получили поддержку EFI 1.1 в 2002 году.

Windows Server 2003 для IA-64, 64-разрядная версия Windows XP и Windows 2000 Advanced Server Limited Edition, предназначенные для семейства процессоров Intel Itanium, поддерживают EFI, определённый для данной платформы спецификацией DIG64.[14]

Microsoft ввела поддержку UEFI в 64-разрядных ОС Windows начиная с Windows Server 2008 и Windows Vista Service Pack 1.[15][16] Microsoft утверждает, что отсутствие официальной поддержки EFI на 32-разрядных ЦП происходит из-за недостаточной поддержки изготовителями ПК и поставщиками. Миграция Microsoft к 64-разрядным ОС не позволяет использовать EFI 1.10, так как 64-разрядные расширения процессора, необходимые этим ОС, не поддерживаются окружением процессора. Поддержка x86-64 была включена в UEFI 2.0.

Microsoft выпустила видео с Эндрю Рицом (Andrew Ritz) и Джейми Шварцем (Jamie Schwarz), разъясняющим реализацию поддержки UEFI в Windows Vista и Windows Server 2008.

Стало известно, что операционная система Windows 8 будет поддерживать технологию Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) от  Phoenix Technologies.  Phoenix показывала на мероприятии Computex в Тайване BIOS с поддержкой UEFI, который будет использоваться в планшетниках и ПК под управлением Windows 8. Это означает, что технология работает не только с архитектурой х86, но и ARM.