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EFI是什么


作者:[佚名] - 发布:2010-8-3 10:16:34 - 来源:无忧技术网

 想必大家都了解电脑的BIOS(基本输入输出系统),那是集成在电脑主板上的一个ROM芯片,其中保存有微机系统最重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机上电自检程序和系统启动自举程序。而EFI简单的说就是BIOS的下一代。EFI(ExtensibleFirmwareInterface,可扩展固件接口)是由Intel推出的一种在电脑系统中替代BIOS的升级方案。起初EFI只用于Itanium(安腾)服务器系统,主板厂商和BIOS开发商虽然对EFI充满兴趣,但受到Windows操作系统的限制,EFI一直都无法打入PC阵营。而苹果公司率先在MacbookPro上运用了EFI,成为首家在x86PC中采用EFI技术的厂商。随着微软在WindowsVista和Windows7中加入了对EFI的支持,解除了操作系统的瓶颈,EFI有望在不久的将来完全取代传统BIOS,成为主导性的硬件接口。

EFI工作原理简介

EFI在开机时的作用和BIOS一样,就是初始化PC,但在细节上却又不一样。BIOS对PC的初始化,只是按照一定的顺序对硬件通电,简单地检查硬件是否能工作,而EFI不但检查硬件的完好性,还会加载硬件在EFI中的驱动程序,不用操作系统负责驱动的加载工作。EFI的最革命之处,是颠覆了BIOS的界面概念,让操作界面和Windows一样易上手。在EFI的操作界面中,鼠标成为了替代键盘的输入工具,各功能调节的模块也做的和Windows程序一样,可以说,EFI就是一个小型化的Windows系统。

对操作系统来说,如果主板使用的是BIOS,那么操作系统就必须面对所有的硬件,大到主板显卡,小到鼠标键盘,每次重装系统或者系统升级,都必须手动安装新的驱动,否则硬件很可能无法正常工作。而基EFI的主板则方便很多,因为EFI架构使用的驱动基EFIByteCode。EFIByteCode有些类似Java的中间代码,并不由CPU直接执行操作,而是需要EFI层进行翻译。对不同的操作系统来说,EFI将硬件层很好地保护了起来,所有操作系统看到的,都只是EFI留给EFIByteCode的程序接口,而EFIByteCode又直接和Windows的API联系,这就意味着无论操作系统是Windows还是Linux,只要有EFIByteCode支持,只需要一份驱动程序就能吃遍所有操作系统平台。

更为神奇的是,EFIByteCode驱动还能绕过操作系统,直接安装在EFI环境中,这样对硬件的控制就由EFI层负责,EFI向操作系统直接提供硬件操作的接口,不需要操作系统再调用驱动。这种方式的优点是不需要进入操作系统,只需要进入EFI界面,更新驱动程序就可以完成,而且不需要对每一个操作系统进行驱动升级,只要EFI界面中升级一次,所有上层的操作系统都可以直接调用新的EFI接口。

EFI在开机之始就能够驱动所有的硬件,网络当然也不会例外,所以在EFI的操作界面中,程序可以直接连接上互联网,向外界求助操作系统的维修信息或者在线升级驱动程序。

既然EFI功能那么强大,那它存放在什么地方?是存放在原来的BIOS芯片中吗?答案当然是No。BIOS芯片只有256KB,远远不够EFI使用。EFI是以小型磁盘分区的形式存放在硬盘上的。EFI的安装,必须在支持EFI功能的主板上,使用光驱引导系统,然后对磁盘进行EFI化的处理,这个处理的过程,主要就是划分EFI独用的磁盘空间。

EFI的存储空间大约为50MB到100MB,具体视驱动文件多少而定。在这部分空间中,包含以下几个部分:

1.Pre-EFI初始化模块
2.EFI驱动执行环境
3.EFI驱动程序
4.兼容性支持模块(CSM)
5.EFI高层应用
6.GUID磁盘分区

在实现中,EFI初始化模块和驱动执行环境通常被集成在一个只读存储器中。Pre-EFI初始化程序在系统开机的时候最先得到执行,它负责最初的CPU、北桥、南桥、内存和硬盘的初始化工作,紧接着载入EFI驱动。当EFI驱动程序被载入运行后,系统便具有控制所有硬件的能力。在EFI规范中,一种突破传统MBR磁盘分区结构限制的GUID磁盘分区系统(GPT)被引入,新结构中,磁盘的分区数不再受限制(在MBR结构下,只能存在4个主分区),并且分区类型将由GUID来表示。在众多的分区类型中,EFI系统分区可以被EFI系统存取,用存放部分驱动和应用程序。CSM是在x86平台EFI系统中的一个特殊的模块,它将为不具备EFI引导能力的操作系统提供类似传统BIOS的系统服务。

由EFI驱动开发简单,所有的硬件厂商都可以参与,为自家的硬件定制最为合适的驱动。基EFI的驱动模型可以使EFI系统接触到所有的硬件功能,不进入操作操作系统就浏览网站不再是天方夜谭,甚至实现起来也非常简单。这对基传统BIOS的系统来说是件不可能的任务,在BIOS中添加几个简单的USB设备支持都曾使很多BIOS设计师痛苦万分,更何况除了添加对无数网络硬件的支持外,还得凭空构建一个16位模式下的TCP/IP协议。

很多人担心EFI这种开放的模式将会导致新的安全隐患,因为EFI系统比传统的BIOS更易受到计算机病毒的攻击,当一部分EFI驱动程序被破坏时,系统有可能面临无法引导的情况。实际上,系统引导所依赖的EFI驱动部分通常都不会存放在EFI的GUID分区中,即使分区中的驱动程序遭到破坏,也可以用简单的方法得到恢复,因为只读芯片中的EFI代码足够用来引导计算机从光驱启动,此时插入EFI的安装盘,对EFI的系统存储区域进行修复或者覆盖安装,就能将PC恢复到正常。而且这个修复过程对操作系统来说,等是从两台配置一模一样配置机器中的一台转移到另一台,并不会出现需要重新识别硬件的情况。EFI在概念上非常类似一个低等级的操作系统,并且具有操控所有硬件资源的能力。不少人感觉它的不断发展将有可能代替现代的操作系统。事实上,EFI的缔造者们在第一版规范出台时就将EFI的能力限制不足以威胁操作系统的统治地位。首先,它只是硬件和操作系统间的接口规范;其次,EFI环境下不提供中断的访问机制,也就是说每个EFI驱动程序必须用轮询的方式来检查硬件状态,并且需要以解释的方式运行,较操作系统下的驱动效率低得多;第三,EFI系统不提供复杂的存储器保护功能,它只具备简单的存储器管理机制,具体来说就是指运行在x86处理器的段保护模式下,以最大寻址能力为限把存储器分为一个平坦的段,所有的程序都有权限存取任何一段位置,并不提供真实的保护服务。

EFI的命令行控制模式

EFI的设计架构中,一旦引导软件将控制权交给操作系统,所有用引导的服务代码将全部停止工作,部分运行时代服务程序还可以继续工作,以便操作系统一时无法找到特定设备的驱动程序时,该设备还可以继续被使用。EFI的程序只限类似Java伪执行文件的能力,并没有直接访问磁盘所有资源的能力,而且在进入操作系统后的大多数情况下,EFI部分的代码都进入沉睡模式,即使有针对EFI的病毒,也无法造成进一步的影响。

EFI的出现,可以说是充分弥补了BIOS原有的不足。因为BIOS过自信芯片的安全,所以当遇上CIH病毒,启动机制也被完全破坏。而EFI将主要程序文件放在了硬盘上,被破坏了还可以使用光盘进行维修,对操作系统而言,这种“破坏-维修”的方式是完全透明的,不会影响操作系统的使用。虽然看起来EFI更容易受到损坏,但也更为易修复。

BIOS在经历了十几年发展之后,也终走到了尽头,外观上的落后、功能上的羸弱、安全上的薄弱、性能上的不足,都严重制约着它的进一步发展。虽然在这些日子里,BIOS能够带给我们基本的功能,但PC要进步,就必须寻求更高更好的技术。

EFI作为BIOS的替代者,无论是界面、功能还是安全性,都要远远高后者,而且作为未来主板的趋势所向,EFI上能执行的程序会越来越多,EFI能够提供的基本功能也就越来越强。今天,微星在CES展会上展示了EFI主板的强大,因为和普通BIOS主板在设计难度以及生产兼容性上并不冲突,所以可以相信,拥有诸多优点的EFI会取代BIOS,让PC越来越易使用。

Intel作为EFI大力的推广者和制定者,能看到EFI逐渐从服务器平台走向桌面级市场,其中辛酸甘苦只有自己才知道。从初期厂商对EFI的概念毫无兴趣,到今天各大BIOS提供商如Phoenix,AMI等,原先被认为是EFI发展的阻碍力量,现在也不断的推出各自的解决方案。支持EFI功能的主板也逐渐退出。一切的一切,都似乎预示着我们可以和BIOS说声再见,让技术的进步来记录历史。

责任编辑:liqwei
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