Что такое UEFI, и чем он отличается от BIOS? BIOS UEFI — новая технология

С выходом Windows 8 производители стали активнее внедрять преемника BIOS - интерфейс UEFI, который за время своего существования уже успел доставить немало неприятностей. Мы расскажем как, несмотря на это, воспользоваться его преимуществами.

Массовый переход на UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) уже начался. Microsoft требует использовать этот интерфейс на всех компьютерах, которые будут поставляться с Windows 8. Точнее говоря, речь идет об UEFI с функцией Secure Boot. При этом без проблем работать на подобных ПК может только «восьмерка»: ни Windows XP, ни «семерку» не удастся установить на UEFI-машину без дополнительных манипуляций.

С флеш-накопителя Linux Live или Windows загрузиться тоже не получится. Что именно может произойти, если попытаться запуститься с установочной флешки на ноутбуке Sony VAIO, показано на картинке вверху. И на этом проблемы с UEFI не заканчиваются. Каждый производитель аппаратных компонентов по своему усмотрению конфигурирует UEFI, тем самым создавая для пользователя ненужные трудности. Лэптоп IdeaPad от Lenovo и вовсе не смог распознать тот же самый флеш-накопитель в качестве загрузочного носителя. При этом Lenovo не в чем упрекнуть: дело в том, что загрузочная флешка отформатирована в файловой системе NTFS, а UEFI не поддерживает загрузку с таких носителей. Если подключить этот же накопитель к ноутбуку EliteBook от HP, то он загрузится без проблем и позволит выполнить установку Windows. Проблема же заключается в том, что все данные, имевшиеся на диске EliteBook, после установки оказались бы удаленными.

Каждый конфигурирует по-своему

Вы в замешательстве? Ничего удивительного: UEFI с функцией Secure Boot устанавливает новые правила инсталляции и загрузки операционных систем, а производители аппаратных средств по-своему трактуют эти правила, что создает для пользователя дополнительные сложности. Поэтому в рамках данной статьи мы поставили перед собой цель устранить неразбериху вокруг UEFI. На примере ноутбуков от основных производителей мы расскажем, как работает UEFI, какая роль отводится функции Secure Boot, как обойти расставляемые новым интерфейсом «ловушки» и что нужно для того, чтобы использовать загрузочные флеш-накопители, не опасаясь никаких разрушительных последствий.

Как работает UEFI

UEFI загружается строго в соответствии с установленными правилами. Если ОС не поддерживает UEFI, активируется режим эмуляции BIOS. Процесс загрузки ПК на основе BIOS достаточно прост: после нажатия кнопки включения запускается BIOS, которая проверяет состояние оборудования и загружает микропрограммное обеспечение — простые драйверы для отдельных аппаратных компонентов. После этого BIOS выполняет поиск загрузчика ОС и активирует его. Тот в свою очередь загружает операционную систему или выводит на экран список доступных ОС.

Компьютеры на базе UEFI загружаются аналогичным образом лишь до момента поиска параметров загрузки. После этого все происходит иначе. UEFI имеет собственный загрузчик ОС с интегрированными менеджерами запуска установленных систем. Для него на диске создается небольшой раздел (100–250 Мбайт), отформатированный в файловой системе FAT32, который называется Extensible Firmware Interface System Partition (системный раздел расширяемого микропрограммного интерфейса, ESP). На нем находятся драйверы аппаратных компонентов, к которым может получать доступ запущенная операционная система. Общее правило таково: за исключением DVD, UEFI может загружаться только с носителя, отформатированного в файловой системе FAT32.

UEFI - сложный механизм

У ESP есть свои преимущества: благодаря драйверам UEFI и загрузчику ОС, Windows запускается быстрее и более адекватно реагирует на критические ошибки драйверов. Но интерфейс UEFI накладывает и ограничения: он позволяет устанавливать ОС только на жесткие диски, которые размечены по стандарту GPT. Последний не поддерживается ни одной версией BIOS, так как, в отличие от традиционной схемы разметки (MBR), использует адреса секторов длиной 64 бита. Помимо Windows 8 интерфейс UEFI поддерживают только 64-битные версии Windows Vista и 7, а также Linux с ядром 3.2 и выше. Более того, для ПК, сертифицированных для работы с «восьмеркой», компания Microsoft предписывает использование опции Secure Boot. В этом режиме UEFI запускает лишь подтвержденные загрузчики ОС, которые содержат драйверы с цифровой подписью Microsoft.

Наряду с Windows 8 только загрузчик Shim (Linux) обладает драйверами с необходимыми для Secure Boot подписями. В других ОС они отсутствуют. Поэтому, если вы захотите установить на подобном компьютере помимо «восьмерки» еще и Windows 7 или Vista, необходимо открыть меню UEFI и отключить Secure Boot. Если в качестве второй ОС вы выберете несовместимую с UEFI, вам потребуется задействовать модуль поддержки совместимости (Compatibility Support Module, CSM), который можно включить в UEFI. К сожалению, производители используют различные версии UEFI, и иногда сложно понять, как отключить Secure Boot и перейти в режим эмуляции BIOS. Эти вопросы мы и рассмотрим далее.

Процесс загрузки ПК на основе UEFI

В зависимости от конфигурации, UEFI либо самостоятельно загружает компьютер, либо переходит в режим эмуляции стандартной BIOS. Только после этого запускается менеджер загрузки Windows.

Установка Windows на ПК с UEFI и функцией Secure Boot На ПК с Windows 8 на базе UEFI Secure Boot другие версии ОС можно инсталлировать только при определенных условиях. Пользователь должен заранее выбрать правильный режим загрузки и соответствующим образом подготовить установочный флеш-накопитель.

Включение режима эмуляции BIOS Полная неразбериха: способ перехода в режим эмуляции BIOS зависит от версии UEFI. На Sony VAIO (1) необходимо активировать опцию «Legasy», на ASUS Zenbook (2) — «Launch CSM».

Настройка UEFI

Каждый производитель использует в ноутбуках и ультрабуках свою версию UEFI. При этом он открывает доступ не ко всем нужным функциям. Зачастую при загрузке ПК или лэптопа на дисплей не выводится название кнопки, с помощью которой можно вызвать меню настроек UEFI. Мы предлагаем поступить следующим образом: в интерфейсе Metro перейдите в меню «Параметры | Изменение параметров компьютера» на боковой панели и активируйте пункт «Общие | Особые варианты загрузки». После перезапуска появится менеджер загрузки ОС, который позволит открыть меню UEFI. Исключением является UEFI от HP, где данная опция отсутствует. Здесь поможет следующее: во время загрузки удерживайте нажатой клавишу «Esc». В любом случае необходимо вначале осведомиться, какая кнопка позволяет войти в меню UEFI. Если вы измените режим загрузки на CSM или Legasy BIOS, чтобы загрузиться с аварийной флешки, после операции восстановления необходимо вновь переключиться с CSM на UEFI, иначе Windows 8 не запустится. Но и здесь есть исключения: Aptio Setup Utility на компьютерах ASUS активирует UEFI автоматически при отсутствии совместимого с BIOS загрузочного носителя, поэтому достаточно просто отсоединить флешку.

Отключение Secure Boot потребуется в том случае, если помимо «восьмерки» вы захотите установить 64-битную версию Windows Vista или 7. Иногда поддерживается так называемый гибридный режим, как в устройствах от HP, при котором UEFI может загружаться со всех загрузочных носителей и при необходимости переключаться в режим BIOS. В широко распространенной версии UEFI InsydeH2O это зависит от того, предусмотрел ли производитель ноутбука возможность отключения Secure Boot или нет. В Acer Aspire S7 данная функция недоступна, и для ее деактивации нужно переключиться с UEFI в режим BIOS и обратно.

UEFI является полноценной заменой устаревшей микросхемы BIOS. Основное предназначение UEFI не сильно отличается от стандартного BIOS – инициализация имеющегося оборудования после включения компьютера, и операционной системы.

Во время включения компьютера, UEFI сканирует оборудование компьютера на наличие каких-либо неисправностей или проблем. Закончив сканирование, UEFI сканирует жёсткие диски и внешние накопители на наличие загрузочных GPT-разделов и производит запуск приоритетного загрузчика.

Пользователь ничего особенного не увидит. На материнских платах Asus весь процесс будет выглядеть приблизительно так:

Преимущества UEFI

В чём отличия и преимущества перед стандартным биосом?

• Более дружелюбный к пользователям интерфейс, с поддержкой компьютерной мыши;
• Штатная поддержка GPT разметки жёстких дисков, благодаря чему компьютер будет нормально работать со всеми накопителями, не зависимо от размера диска. Стандартный BIOS очень плохо работает с накопителями, объёмом свыше 1 терабайта;
• Наличие функции «быстрая загрузк а», что позволяет ускорить запуск современных операционных систем;
• Наличие встроенной защиты от вирусов и вредоносных программ, запускающихся до загрузки windows или linux;
• Поддержка загрузочных разделов EFI, что позволит использовать несколько операционных систем, не устанавливая сторонние загрузчики (например grub).

Определяем наличие UEFI на компьютере

Отличить их можно по большому списку признаков :

Можно ли обновить биос до UEFI

Если задавать вопрос именно в этом ключе, то ответ однозначен - нет . Обычный вы никак не обновите до UEFI, как бы вы этого не хотели.

Его просто физически не получится установить на старую материнскую плату.

Как войти в UEFI и основные настройки

Попасть в uefi bios utility ez mode очень просто. Сразу после включения или перезагрузки компьютера нужно нажать клавишу входа в UEFI (обычно это «Delete » или «F2 »);

Псле входа можно приступать к настройкам . Все настройки будут рассмотрены на примере материнской платы Asus. UEFI других материнских плат может отличаться, но не слишком существенно.

Основные настройки :

На основном экране UEFI вы сможете просмотреть информацию о вашем компьютере (модель материнской платы, модель и частота процессора, объём оперативной памяти, температура компонентов ПК и др.).

Пункт «производительность системы » будет полезен владельцам ноутбуков или в случае работы компьютера от ИБП. В нём можно сделать выбор между высокой производительностью и энергосбережением.

Пункт «» позволит выбрать, с какого именно жёсткого диска или внешнего накопителя будет производиться загрузка операционной системы.

Кнопка «» также позволит выбрать накопитель, с которого требуется произвести запуск компьютера.

Нажав кнопку «Дополнительно », можно перейти в расширенные настройки. Зайдя в дополнительные настройки, вы сразу же попадёте в основное меню. В нём можно изменить язык UEFI и поставить пароль.

В меню Ai Tweaker можно разогнать процессор или оперативную память, но туда лучше не лезть неопытным пользователям. Возможность разгона имеется далеко не на каждой материнской плате.

В меню «дополнительные » можно включать или отключать различные технологии центрального процессора, включать определённые версии USB, выбирать активное процессора и производить другие подобные настройки. Содержимое данного меню зависит исключительно от производителя и марки материнской платы.

В меню «монитор » можно просмотреть более подробную информацию о температуре компонентов ПК или скорости вращения кулеров (вентиляторов). Это бывает полезно в случае внезапных выключений компьютера по причине перегрева.

В последнем пункте «Сервис » можно просмотреть подробную информацию о системной плате или обновить UEFI с внешнего накопителя.

Спецификация UEFI (Unified Extensible Firmware Interface, Унифицированный расширяемый микропрограммный интерфейс, унифицированный расширяемый интерфейс прошивки или расширяемый аппаратный интерфейс), ранее известная как Extensible Firmware Interface (EFI ), определяет интерфейс между операционной системой и микрокодом (микропрограммами), управляющим оборудованием. Другими словами, UEFI это интерфейс, который располагается “поверх” аппаратных компонентов компьютера, которые, в свою очередь, функционируют на собственных прошивках (микрокодах).

В самом названии UEFI определение "расширяемый интерфейс" говорит о том, что это модульная система, которая может функционально легко расширяться и модернизироваться.

Для большего понимания, UEFI по сравнению с BIOS - это, грубо говоря, новый тип или следующее поколение прошивки, и оно уже не ограничено только лишь персональными компьютерами архитектуры x86 (IBM PC), но и претендует на всеплатформенный стандарт. Однако, в отличии от BIOS, UEFI базируется на принципиально новой топологии кода, которая называется "драйверность".

• Основное назначение EFI - замена устаревающей (теряющей актуальность) технологии BIOS и связанных с ней ограничений.
• Основная цель разработки UEFI заключается в стандартизации взаимодействия операционной системы с микропрограммами платформы в ходе процесса загрузки. В классическом BIOS основным механизмом взаимодействия с аппаратурой на этапе загрузки были программные прерывания и порты ввода-вывода, однако современные системы в состоянии обеспечить более эффективное выполнение операций ввода-вывода между оборудованием и программным обеспечением.
• Основная задача EFI - корректно инициализировать оборудование и передать управление загрузчику операционной системы. В этом плане задача не сильно то и отличается от задачи традиционного BIOS, но алгоритмы принципиально другие.

UEFI можно смело назвать самостоятельной миниатюрной операционной системой, которая представляет собой интерфейс между основной пользовательской операционной системой, функционирующей на компьютере и микрокодом оборудования.

Давайте теперь совершим небольшой экскурс в историю персональных компьютеров, с целью понять причины, которые приводили к попыткам замены стандартного BIOS на что-то принципиально новое.

Старый-добрый BIOS

Основные принципы функционирования BIOS (базовой системы ввода-вывода) для персональных компьютеров были определены еще в конце 70х годов прошлого века. На протяжении довольно большого промежутка времени, прошедшего с той поры, компьютерная отрасль интенсивно развивалась, это приводило к тому, что на определенных этапах возможностей BIOS было недостаточно, поскольку выпускаемые производителями устройства имели на борту новые технологии, часто не совместимые с текущими версиями BIOS. Что бы уйти от подобных проблем, разработчикам приходилось порой довольно существенно модифицировать код BIOS, однако целый ряд ограничений так и остался неизменным до настоящего времени. И, если первоначально архитектура BIOS была достаточно простой, то по прошествии времени, она усложнялась, адаптируясь под все новые и новые технологии, поэтому, к определенному моменту она стала напоминать нагромождение различного рода устаревшего и плохо взаимодействующего между собой кода. Ограничения, которые и по сей день можно встретить в коде BIOS, объясняются необходимостью сохранять совместимость с базовыми функциями, необходимыми для функционирования старого ПО. Всё это привело к тому, что BIOS, по сути, стал самым устаревшим компонентом современных ПК. На данный момент BIOS мало удовлетворяет требованиям новейшего оборудования и имеет следующие недостатки:

1. 16-битный код, реальный режим. BIOS написан на языке ассемблера и функционирует на 16-битном коде в реальном режиме (real mode) процессора со свойственными ему ограничениями, самое существенное из которых - ограничение адресного пространства памяти объемом 1 Мегабайт.
2. Отсутствие доступа к 64-битному железу. BIOS не способна напрямую взаимодействовать с 64-битным оборудованием, доминирующим на рынке в настоящее время.
3. Отсутствие единого стандарта. Для BIOS отсутствует единая спецификация - каждый производитель предлагает собственный вариации реализации.
4. Сложность разработки. Проблема заключается в том, что практически для каждой очередной модели системной платы производителем разрабатывается собственная версия BIOS, в которой реализуются уникальные технические особенности данного устройства: взаимодействие с модулями чипсета, периферийного оборудования и прч. Разработку BIOS можно разделить на два этапа. На первом этапе создается базовая версия микропрограммы, в которой реализуются те функции, которые не зависят от специфики оборудования. Разработчики подобного кода хорошо известны, это такие компании как American Megatrends (AMIBIOS), Phoenix Technologies (+ приобретенная ею легендарная Award Software (AwardBIOS)) и некоторые другие. На втором этапе к разработке BIOS подключаются программисты производителя материнской платы. Тут уже базовая сборка модифицируется под специфику каждой конкретной модели платы, учитываются ее особенности. После выхода системной платы на рынок, работа над прошивкой продолжается, регулярно выпускаются обновления, в которых исправляются ошибки, добавляется поддержка нового оборудования (например, процессоров) и, иногда даже расширяются функциональные возможности прошивки.

Все эти, а так же некоторые другие, недостатки традиционной модели BIOS и привели к тому, что коалиция производителей аппаратуры и ПО начала работать над созданием спецификации UEFI. Начиная, по собственным наблюдениям, где-то с 2010 года, спецификация UEFI начала массово внедряться во все вновь выпускаемые материнские платы ведущих производителей, поэтому на данный момент найти новый компьютер с традиционным BIOS практически невозможно. Однако, сильно огорчаться из-за этого не стоит, поскольку многие производители в своих системных платах сохраняют совместимость с функционалом традиционных BIOS. К примеру, очень важным моментом является поддержка традиционного режима загрузки при помощи MBR. С этой целью был разработан UEFI-модуль режима эмуляции BIOS, который носит название Compatibility Support Module (CSM). Правда, я так полагаю, со временем все меньше и меньше производителей будут поддерживать в своих прошивках данный режим.

Преимущества UEFI

Тут я хотел бы определить достоинства интерфейса UEFI:

1. Поддержка носителей информации (дисков) большого объема. Поддержкой больших дисков UEFI обязан новому стандарту таблиц разделов под названием GPT (GUID Partition Table). Традиционный способ загрузки в BIOS использовал загрузочный сектор Master Boot Record (MBR), содержащий в себе таблицу разделов, которая описывала размещение разделов (партиций) диска. У записей таблицы разделов в MBR имеется один существенный недостаток: номер первого сектора начала раздела в формате LBA (смещение 08h от начала записи о разделе), имеет разрядность всего-лишь 4 байта (32 бита), соответственно, адресовать возможно только 4 миллиарда секторов. А это, при "классическом" размере сектора в 512 байт, всего-лишь ~2 терабайта дискового пространства. UEFI же, при помощи GPT, дает возможность адресовать диски объемом до 18 экзабайт.
2. Прямая поддержка файловых систем и таблиц разделов. UEFI имеет модули поддержки файловых систем и таблиц разделов, то есть умеет работать как с таблицами разделов, так и с файловыми системами напрямую. Спецификация подразумевает обеспечение поддержки таблицы разделов GPT, файловых системам FAT12 , FAT16 , FAT32 на жестких дисках и файловой системы ISO9660 на CD/DVD дисках. Это избавляет нас от необходимости писать код начальной загрузки (по аналогии с MBR), который будет по цепочке грузить загрузчики различных стадий.
3. Отсутствие других традиционных ограничений MBR. Например больше не требуется втискивать код начальной загрузки в миниатюрный сектор размером в 512 байт. Можно сосредоточиться на написании единого модуля загрузки, который будет совмещать в себе все необходимые стадии.
4. Независимые от платформы драйвера оборудования. UEFI имеет доступ к аппаратному обеспечению компьютера посредством платформо-независимых драйверов. Производителю устройства достаточно написать всего-лишь одну версию драйвера для всех платформ (x86, ARM, Itanium, Alpha), а это значительно упрощает разработку и ускоряет процесс выявления ошибок. Спецификация UEFI описывает взаимодействие драйверов UEFI с операционной системой, таким образом, в случае, когда в ОС отсутствует драйвер, к примеру, видеокарты, а в UEFI он присутствует, загружен и функционирует, то ОС имеет возможность выводить данные на монитор посредством стандартных интерфейсов UEFI.
5. Поддержка стека протоколов TCP: IPv4/IPv6. Позволяет использовать богатые сетевые возможности непосредственно из интерфейса UEFI. Теперь можно разрабатывать различные загрузки по http/ftp протоколам, тут же на ум приходит загрузка с указанием URL, по которому лежит обычный EFI-модуль, либо полноценный ISO-образ. Стало возможным обойти уже успевшую стать единственно-возможным вариантом, загрузку по сети с использованием PXE/TFTP. Некоторые, особенно продвинутые реализации, могут реализовать поддержку PXE через IPv6.
6. Поддержка традиционной модели BIOS. UEFI не нужен классический BIOS, однако многие производители встраивают код эмуляции BIOS с целью поддержки работоспособности старых операционных систем. Называется этот модуль - модулем поддержки совместимости Compatibility Support Module (CSM). CSM включает 16-битный модуль (CSM16), реализуемый изготовителем BIOS, и слой, связывающий CSM16 с инструментарием (интерфейсом и оборудованием). Совместимость подразумевает поддержку загрузки посредством MBR и поддержку на уровне кода программных прерываний (int 10h - видеосервис, int 13h - сервис работы с диском, int 15h - сервисные функции, int 16h - сервис клавиатуры, int 18h - ROM-BASIC сервис, int 19h - сервис начальной загрузки (bootstrap loader)). Поэтому те ОС и ПО, которым для работы как воздух необходим был старый-добрый BIOS, свободно могут работать и на машинах с UEFI.
7. Интуитивно-понятный интерфейс UEFI. Так называемая “простота управления”. Достаточно спорный момент, невозможно однозначно отнести его к плюсу или минусу. Утверждается, что управление BIOS было не интуитивно, представляя собой плохо документированный, аскетичный текстовый интерфейс, разобраться в котором мог только подкованный в компьютерных технологиях пользователь. В противовес этому, во многих оболочках UEFI поддерживаются графический интерфейс, манипулятор “мышь”, которые в большинстве BIOS просто не реализованы. Однако, если мне не изменяет память, я еще в 90х годах наблюдал попытки реализации поддержки мыши в BIOS от (кажется) Phoenix. Сам интерфейс может быть графическим, по мнению некоторых - более дружелюбным и интуитивным для большинства, но может быть и традиционным, то есть схожим с классическим текстовым, тут все зависит от предпочтений разработчика и позиционирования оборудования. Имеется возможность поддержки нескольких языков.
8. Скорость работы UEFI. Утверждается, что код UEFI выполняется быстрее кода традиционного BIOS (хотя и написан на C), за счет того, что целиком написан “с нуля”, без необходимости "волочить" за собой обоз устаревшего кода поддержки различного нестандартного железа и разнообразных логических анахронизмов.
9. Скорость загрузки ОС. Утверждается, что с UEFI загрузка происходит существенно быстрее. Достигается это за счет распараллеливания инициализации устройств, в противоположность BIOS, который инициализировал оборудование последовательно, а так же уменьшения времени запуска по причине отсутствия необходимости искать загрузчик методом перебора всех устройств (загрузчик указывается в UEFI и вызывается непосредственно). Склонен поверить, поскольку подтвердить либо опровергнуть на данный момент не могу. Однако, если измерить сколько времени уходит на моей старой машинке на Celeron 450/GA-G31M-ES2L с SSD с момента включения и до появления окна авторизации оптимизированной Windows XP, то получится всего 23 секунды. Вероятно, для определенных категорий устройств этого будет недостаточно.
10. UEFI - мини ОС. Можно, конечно же, обозвать UEFI миниатюрной операционной системой, и это, от части, будет справедливо, но корректнее считать её виртуальной платформой, которая предоставляет интерфейсы к оборудованию. Можно работать только в консоли, а можно написать и полноценный графический интерфейс. UEFI, при наличии модулей необходимого функционала, может, к примеру, помочь разобраться в проблемах загрузки основной ОС, или выполнить другие сервисные функции.
11. Дополнительные программные модули. Непосредственно до загрузки операционной системы с носителя UEFI позволяет запускать собственные UEFI-модули и драйвера широкого назначения: по работе с сетью, диском (архивация/бэкап/антивирус), конфигурацией параметров, тестированию оборудования. Очевидно, что с популяризацией стандарта список UEFI-приложений будет только расширяться. Уже сейчас можно даже написать полноценную игру, разработать собственную консоль для сервисных нужд в виде отдельного UEFI-модуля (пример: shell.efi), интернет-браузер, обеспечить работу с медиаданными (просмотр фильмов, прослушивание музыки), организовать резервное копирование дисков.
12. UEFI содержит встроенный менеджер загрузок. То есть, реализует собственный загрузчик кода ОС, который очень функционален и может выступать аналогом знакомых нам по не столь далекому прошлому мультизагрузчиков нескольких операционных систем.
13. Размер блока ввода-вывода. В UEFI при чтении используется особый размер блока EFI ввода-вывода, позволяющий читать по 1Мб данных (в BIOS ограничение – 64Кб).
14. Безопасность. Якобы UEFI защищена от вредоносного кода этапа загрузки. Утверждается, что вредоносный код не может загрузить себя до загрузки операционной системы, перехватив тем самым управление. Это достигается и за счет подписывания всего подряд в самой прошивке, так и за счет существования безопасной процедуры загрузки под названием “Secure Boot”.
15. Простота масштабирования функционала. Прошивка UEFI может легко расширяться - достаточно вставить поддерживаемый накопитель (к примеру USB-флешку). После этого с внешнего устройства можно подключить дополнительные драйверы, приложения UEFI. Если подумать, тем самым открываются прекрасные возможности расширения функционала, которые нельзя было получить с помощью традиционного BIOS, поскольку он был ограничен исключительно зашитым в ROM кодом. В UEFI же можно "подсунуть" драйвер новой железки непосредственно еще на стадии работы UEFI, то есть до начала загрузки операционной системы, и получить доступ к функционалу этого устройства.
16. Код UEFI функционирует в 32-/64-битном режиме. Со всеми вытекающими.. преимуществами. Если быть уж совсем честным, то всё же UEFI использует реальный режим в самом начале для выполнения некоторых задач инициализации платформы, однако очень быстро уходит в защищенный/длинный режим.
17. Поддержка альтернативных средств ввода. UEFI обеспечивает поддержку альтернативных средств ввода данных, таких как виртуальные клавиатуры и сенсорные дисплеи. Это достаточно актуально в нашу эпоху различных мобильных гаджетов.

Недостатки UEFI

А теперь хотелось бы осветить недостатки технологии UEFI:

1. Усложнение архитектуры. Все преимущества EFI не являются настолько уж значимыми перед основным её недостатком - усложнением структуры кода. Значительное увеличение объема кода, его логическое усложнение никак не способствуют облегчению разработки, скорее даже наоборот. А ведь до и параллельно с UEFI, альтернативой устаревшей модели BIOS были открытые реализации, к примеру OpenBIOS, которые были отвергнуты.
2. Secure Boot. Тут разработчики операционных систем решили сразу несколько проблем: частично проблему пиратства, исключив обход активации путем внедрения активаторов в этапы загрузки, проблему вредоносного кода (вирусов) стадии загрузки и проблему сохраняющих популярность устаревших операционных систем, с которых ну никак не хотят уходить пользователи:) В действительности вышло так, что в отдельных особенно умных устройствах, из-за наличия не отключаемой опции "Secure Boot", зачастую невозможно установить никаких ОС кроме систем линейки Windows версии 8+, поскольку сертифицированные загрузчики на данный момент имеют лишь последние. Согласитесь, смахивает на довольно топорный способ борьбы со скупыми пользователями и конкурентами, хотя сама Microsoft всячески отрицает подобную ситуацию. Одним словом, технология способна доставить массу неудобств, хорошо хоть у большинства вендоров эта опция (пока еще) отключается в настройках.
3. Невозможность установки старых ОС (в некоторых случаях). Невозможно установить старые системы при отсутствии режима совместимости (CSM).
4. Отступление от стандарта. Каждый производитель аппаратных компонентов по своему усмотрению модифицирует UEFI, тем самым создавая для пользователя дополнительные трудности, фактически возвращая нас в хаос BIOS? Например, на различных устройствах менеджер загрузки может быть реализован по-разному, при этом иметь достаточно существенные отступления от рекомендаций спецификации UEFI. На практике, иногда попадались забагованные UEFI, которые игнорировали параметры списка загрузки NVRAM и просто грузили код из \EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi или EFI/BOOT/bootx64.efi . Или менеджер загрузки в одних реализациях может содержать комбинированный список из MBR и GPT устройств, в других же разные списки загрузки, что вводит некоторую сумятицу.
5. Внедрение средств контроля контента. 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 алгоритма следующая: человеку, у которого все работает, предлагается за его же счет установить такое программное обеспечение или оборудование, чтобы часть функций в его работающих системах воспроизведения цифрового контента (компьютеры, мультимедиа-плееры и др.) более не работала привычным образом. Существуют небезосновательные опасения, что создание UEFI - это завуалированный способ введения в ПК нежелательных для конечного пользователя функций.
6. Возможность внедрения нежелательных модулей. Невозможно гарантировать, что операционная система на 100% контролирует компьютер, если она загружается с помощью UEFI!

Алгоритм работы UEFI

В процессе разработки UEFI, разработчика, с самого начала, были установлены жесткие рамки для каждого процесса, участвующего в ходе выполнения. Первые три фазы (SEC, PEI, DXE) подготавливают платформу для загрузчика ОС, четвертая фаза (BDS) непосредственно производит загрузку загрузчика ОС. Давайте попробуем разобрать алгоритм работы UEFI и подробнее рассмотреть все его фазы.

• Фаза SEC. (Security, Безопасность). Фаза безопасности. Все должно быть подписано и проверено иначе не будет запущено!
  • Очистка CPU кэша.
  • Запуск главной процедуры инициализации в ROM.
  • Переход в защищенный режим работы процессора.
  • Инициализируются MTRR (диапазонные регистры типа памяти) для BSP.
  • Запуск патчей микрокода для всех установленных процессоров.
  • Начальная работа с BSP/AP. BSP = Board Support Package. AP = Application Processor. Каждое ядро может быть представлено как BSP + AP. Всем AP рассылается IIPI (Init Inter-processor Interrupt), затем SIPI (Start-up Inter-processor Interrupt).
  • Передача данных и управления в фазу PEI.
• Фаза PEI. (Pre-EFI Initialization, Пред-EFI Инициализация). Подготовка платформы (памяти и обнаруженных устройств) для главной процедуры инициализации системы в фазе DXE.
  • Перенос данных из ROM в кеш.
  • Инициализация CRTM (Core Root for Trust of Measurement). Это набор инструкций, который запускается платформой в ходе выполнения RTM-операций.
  • Загружается диспетчер PEI. Диспетчер загружает серию модулей (PEIM), которые варьируются в зависимости от платформы. Эти модули завершают оставшиеся задачи PEI. Стадия завершается, когда все модули загружены.
  • PEIM: Загружаются и запускаются модули инициализации процессоров. (пример: модуль кеша процессора, модуль выбора частоты процессора). Инициализируются процессоры.
  • PEIM: Встроенные интерфейсы платформы инициализируются (SMBus). Инициализируются MCH (Memory Controller Hub), ICH (I/O Controller Hub).
  • PEIM: инициализация памяти. Инициализация основной памяти и перенос в нее данных из кэша.
  • Проверка режима S3. Нет - передача управления в фазу DXE. Да - восстановление исходного состояния процессора и всех устройств и переход к ОС.
• Фаза DXE. (Driver eXecution Environment, Среда загрузки драйверов). Загрузка компонентов этой фазы базируется на ресурсах, которые были инициализированы в фазе PEI. Фаза окончательной инициализации всех устройств. Запуск служб UEFI: Boot Services, Runtime Services и DXE Services.
  • Загружается ядро DXE. Создается инфраструктура DXE: создаются необходимые структуры данных, база данных хендлов. Включает основные интерфейсы DXE. Запускает ряд сервисов: сервисы этапа загрузки (Boot Services), сервисы этапа выпонения (Runtime Services), сервисы фазы DXE (DXE Services).
  • Запуск диспетчера DXE. Посредством переданного из PEI списка Hand-off Block структур (HOB list) определяет доступные Firmware Volume (FV, структурированная база данных исполняемых модулей DXE: драйверов и приложений) и ищет в них драйвера, запускает их, соблюдая зависимости. В этот момент производится активация остальных компонентов, причем одновременно нескольких. Диспетчер грузит все доступные драйвера со всех доступных носителей.
  • Загрузка драйвера SMM Init. Инициирует подфазу. SMM (System management mode) - один из привилегированных режимов исполнения кода x86-процессора, в котором процессор переключается на независимое адресное пространство, сохраняет контекст текущей задачи, затем выполняет необходимый код, затем возвращается в основной режим. Зачем нам SMM? А потому что в этом режиме можно сделать с системой все что угодно и не зависимо от ОС. Код SMM может исполняться и после окончания фазы DXE.
  • Запускается UEFI Boot Manager. Это происходит после запуска всех драйверов. Управление передается в фазу BDS.
• Фаза BDS. (Boot Device Selection, Выбор устройства загрузки). Реализует политику загрузки платформы. Основная задача - подключить устройства, необходимые для загрузки, выбрать (вручную или автоматически) устройство загрузки и загрузиться с него. Зачастую выполняет рекурсивный поиск по всем доступным FV и пытается найти доступный для загрузки контент.
  • Инициализируются консольные устройства, описываемые переменными окружения ConOut (ConsoleOutHandle), ConIn (ConsoleInHandle), StdErr (StandardErrorHandle).
  • Загружаются UEFI-драйвера устройств, перечисленные в переменной окружения DriverOrder (содержащей опций Driver#### в порядке загрузки).
  • Загружается UEFI-приложение с устройства загрузки Boot#### . Списки устройств содержатся в переменной окружения BootOrder в порядке очередности загрузки.
  • Если не смогли выполнить что-либо из вышеперечисленного, то вызываем диспетчер DXE для проверки обеспечения зависимостей дополнительных драйверов с момента последнего вызова диспетчера. После чего управление опять возвращается в фазу BDS.

Алгоритм работы UEFI Boot Manager

Концепция загрузки UEFI существенно отличается от аналогичной в BIOS. Если вспомнить BIOS, то за загрузку там отвечал код начального загрузчика int 19h (bootstrap loader), задача которого состояла лишь в том, чтобы загрузить главную загрузочную запись (MBR) с устройства загрузки в память и передать ей управление. В UEFI всё несколько интереснее, она содержит свой собственный полноценный встроенный загрузчик, который носит название UEFI Boot Manager (Менеджер загрузки UEFI или просто Boot Manager), имеющий куда более богатый функционал.

UEFI Boot Manager - стандартный типовой модуль UEFI.

Boot Manager реализует довольно широкий набор функций, в число которых входит загрузка таких UEFI-образов, как: UEFI-загрузчиков ОС первой стадии, UEFI-драйверов, UEFI-приложений. Загрузка может производиться из любого UEFI-образа, размещенного на любой поддерживаемой UEFI файловой системе, располагающейся на любом поддерживаемом платформой физическом носителе информации. UEFI Boot Manager имеет свою собственную конфигурацию, параметры которой в виде ряда переменных располагаются в общей NVRAM (Non-volatile RAM).

EFI NVRAM - общая область памяти, предназначенная для хранения параметров конфигурации UEFI, доступная для использования разработчикам прошивки, производителям оборудования, разработчикам операционных систем и пользователям.

Параметры UEFI хранятся в NVRAM в виде переменных, которые классически представлены парой "название параметра" = "значение". Эти переменные содержат большое количество параметров, которые относятся к разным функциональным частям UEFI, то есть, помимо параметров UEFI Boot Manager"а, NVRAM хранит и многие другие параметры UEFI. Однако, в контексте данной главы нас интересуют лишь переменные, относящиеся к UEFI Boot Manager. Это, в первую очередь, переменная BootOrder , которая указывает на переменные дескрипторов загрузки с именами Boot#### . Каждый элемент Boot#### представляет собой указатель на физическое устройство и (опционально) может описывать даже файл, представляющий собой образ UEFI, который должен с этого физического устройства грузиться.

Все загрузочные устройства описываются в виде полного пути, то есть содержат читаемое имя загрузочного файла, поэтому могут добавляться в меню загрузки.

Вот так, примерно, я представляю себе алгоритм перебора носителей в процессе работы UEFI:

Как мы видим, UEFI Boot Manager парсит BootOrder , то есть загружает путь устройства каждого элемента Boot#### в порядке, заданном в переменной BootOrder и пытается выполнить загрузку с указанного устройства. В случае ошибки менеджер загрузки переходит к следующему элементу. Кроме этого, формируется так называемый список загрузки. Этот список актуален для интерфейса настроек UEFI и выглядит как привычное стандартное меню загрузки (Boot Menu). UEFI Boot List формируется на основе переменной BootOrder и используется для внесения пользователем изменений в очередность и конфигурацию устройств загрузки.
А как же формируется сам BootOrder ? А очень просто, например в процессе установки операционной системы Windows, инсталлятор создает раздел ESP (в случае его отсутствия) на установочном диске, форматирует данный раздел в файловую систему FAT, затем помещает свой загрузчик (для Windows 7+ это файл bootmgfw.efi ) и некоторые другие файлы по пути \EFI\Microsoft\Boot\ . По окончании установки ОС, инсталлятор Windows создает переменную в EFI NVRAM с именем Boot#### (где #### - шестнадцатеричный номер), ссылающуюся на менеджер загрузки Windows с именем bootmgfw.efi . Затем, правит переменную BootOrder ?

Требования к загрузочным носителям UEFI

Спецификация UEFI, наряду с прочим, описывает и определенные требования к правилам размещения разделов и загрузчиков на носителях. И для различных классов устройств, как мы увидим далее, они существенно отличаются.

Требования для жестких дисков

Каждый загрузочный жесткий диск должен содержать специальный раздел EFI System Partition (ESP). В разделе ESP должна соблюдаться предопределенная стандартом иерархия директорий (структура): в корне раздела ESP должна размещаться директория /EFI . В папке /EFI , в свою очередь, должны располагаться подкаталоги вендоров операционных систем, производителей оборудования, общего инструментария и драйверов:

\EFI \<директория вендора ОС 1> <файл-загрузчик-ОС1>.efi \<директория вендора ОС 2> <файл-загрузчик-ОС2>.efi . . . \<директория вендора ОС N> <файл-загрузчик-ОСN>.efi \<директория производителя оборудования (OEM)> .efi \<директория BIOS вендора> <приложение-BIOS-вендора>.efi \<директория вендора стороннего ПО> <стороннее-приложение>.efi \BOOT BOOT{тип_архитектуры}.efi

Unified Extensible Firmware Interface или UEFI — это микропрограммный код, выполняющий функцию посредника между оборудованием компьютера и операционной системой, который с выходом Windows 8 пришел на смену BIOS.

UEFI, как и BIOS, отвечает за настройку и инициализацию устройств в момент включения ПК и обеспечивает им возможность обмена данными между собой и системой. Функционал UEFI ориентирован на самые современные платформы — дисковые накопители с разметкой GPT и 64-разрядные версии ОС, преимущественно — Windows 8 и Windows 7. Но приверженцы альтернативных, 32-битных и морально устаревших систем (вроде Windows XP) также не лишились возможности «юзать» любимый софт, разве что теперь установить его на машину стало чуть сложнее.

Одно из основных отличий UEFI от БИОС — это программируемый интерфейс, то есть, он представляет собой отдельную, небольшую «операционку», из которой возможен выход в Интернет и выполнение ряда административных задач (диагностика компьютера, настройка оборудования, запуск программ с компакт-дисков, обновление платформы и т. п.) в гораздо большем объеме, чем это можно сделать в BIOS. Другие важные новшества — это графическая оболочка, в которой работает мышь, и поддержка национальных языков.

БИОС с выходом новой платформы также не прекратил свое существование — он «переехал» в UEFI и при необходимости может быть запущен — для этого на новой платформе предусмотрен режим эмуляции BIOS. Эмуляция используется как раз для поддержки Windows XP и 32-разрядных версий других ОС.

Загрузка операционной системы с флешки, загрузочного DVD

Так же как и старые версии БИОС, новые версии биос UEFI сильно отличаются друг от друга оформлением, местами расположения вкладок, настроек и набором возможностей.
Особо заметим, что компьютер с UEFI может грузиться только с DVD или носителей, отформатированных в FAT32.
Об этом важно помнить, создавая установочные флешки.

1. Загружаем биос. В начале загрузки компьютера нужно начать специальную кнопку, чтобы появился UEFI:
ASUS / F2
ACER / F2
HP / Escape или F10
SONY / кнопка «Assist»

2. Для лучшего восприятия включим режим отображения биоса на русском языке.
Раскрыв в верхнем правом углу список языков нажав на стрелочку напротив English.

Главное окно — выбираем русский язык

3. Если Вы используете флешку совместимую с UEFI, пропустите этот пункт. Для загрузки с несовместимого с UEFI устройства потребуется отключить Secure Boot.
Secure Boot, это защитная опция, предотвращающая выполнение загрузочного кода без подписи Microsoft.

Secure Boot поддерживают только загрузчики Windows 8 и некоторых дистрибутивов Linux.

Во многих конфигурациях UEFI перед отключением Secure Boot нужно активировать режим BIOS. Данная опция находится в на вкладке «Boot» или «System Configuration» и ее можно опознать по словам «CSM» или «Legasy». Полное название в разных редакциях UEFI пишется примерно так: «Launch CSM», «Legasy BIOS» и т. п.

В «урезанных» UEFI после включения режима BIOS становятся доступными параметры, которые «по умолчанию» даже не отображались. Среди них и Secure Boot, находящийся в меню или подменю «Security». Для выключения его нужно перевести в режим «Disabled». После этого компьютер сможет грузиться с накопителя, несовместимого с UEFI. Загрузка с USB, как правило, уже активирована.

(Рисунок 3)

4. Выбор загрузки с флешки или DVD.
Нажимаем кнопку «Меню загрузки» или F8 и в появившемся диалоговом окне «Меню загрузки» выбираем устройство с которого будет производиться Windows.

Если выберите жесткий диск или DVD дисковод вместо флешки, то можно снова перезагрузиться, зайти в биос и сменить выбор.

5. Для выхода из UEFI с сохранением настроек нажмите кнопку «Exit — Save Changes» или кликните одноименный пункт в меню. В режиме BIOS также работает клавиша F10.
В случае выбора источника загрузки система может и не предложить сохранение изменений, а сразу начать загрузку с устройства.

Интерфейс Uefi: навигация по вкладкам

В графических версиях UEFI главное окно (Рисунок 1) обычно отображает системное время, информацию о платформе и ряд показаний аппаратного мониторинга (напряжения и температуры устройств, скорость вращения вентиляторов). Для доступа к основным настройкам нужно переключиться в режим «Дополнительно» (F7) («Advanced Mode»), щелкнув кнопку с одноименным названием.

В расширенном (advanced) режиме полнофункциональных конфигураций UEFI, так же как и сокращенных, присутствуют следующие вкладки:

Main / Основные
Advanced / Дополнительно
Security / Безопасность
Boot / Загрузка
Tools / Сервис
Exit / Выход

Некоторые другие, такие как Ai Tweaker или Monitor, есть не везде — в основном лишь на стационарных материнских платах. Из них открывается доступ к утилитам для разгона ПК и системному мониторингу. Поскольку мобильные платформы (ноутбуки) разгону не подлежат, эти функции на них отсутствуют.

Рассмотрим параметры основных вкладок

а) Main (Основные)

Здесь, как и в BIOS, отображаются параметры основных устройств ПК — процессора, памяти, накопителей, лазерных приводов и прочего, а также системное время и дата. В этой вкладке находится опция выбора языка.

Подменю подключенных накопителей отображает подробную информацию о них.

Некоторые из параметров раздела Main можно переключать и настраивать, но не все.

б) Advanced / Дополнительно

В этом разделе находятся расширенные настройки оборудования ПК. Ниже перечислено, какие именно.

Данные о процессоре (процессорах):

тип;
тактовая частота;
число ядер;
кэш;
поддерживаемые технологии и т. д.

Устройства Plug and Play, конфигурация SATA, видео, PCI, периферийного оборудования, USB, интегрированных устройств на системной плате и периферии.

При отсутствии отдельной вкладки «Power» в этом же разделе настраиваются параметры электропитания, в частности, здесь включаются функции энергосбережения и поведение блока питания при пропадании напряжения в электрической сети.

В этом же разделе обычно есть опция сброса данных о конфигурации оборудования.

с) Security / Безопасность

Здесь находится опция включения-выключения Secure Boot, а также настройки прав доступа, пароли и т. п. В некоторых версиях UEFI раздел Security присутствует как подменю вкладки Main.

Раздел запуска содержит:

опцию включения режима BIOS;
порядок опроса загрузочных устройств;
Full Screen Logo — опция вывода на экран логотипа производителя ПК во время прохождения POST;
Numlock Status — выбор режима работы клавиши NumLock во время загрузки ПК;
Boot-time Diagnostic — мониторинг времени загрузки и опционально ряд других настроек.

е) Tools / Сервис

Эта часто присутствующая, но непостоянная вкладка содержит фирменные утилиты производителя ПК для управления оборудованием. Здесь же обычно находится опция обновления UEFI и мини-браузер, позволяющий выходить в Интернет на сайт производителя.

ф) Exit / Выход

Этот раздел может быть в виде отдельной вкладки или кнопки вверху экрана. В нем содержится различные параметры выхода из UEFI:

Exit Saving Changes (сохранить настройки и выйти);
Load Setup Defaults или Load default settings (восстановить настройки по умолчанию);
Exit Discarding Changes (выйти без сохранения настроек);
Discard Changes (отмена изменений без выхода);
Save Changes (сохранение изменений без выхода).
Asus Ez Mode (выключить режим «Advanced» и вернуться в главное окно)

Что делать, если изменения UEFI ухудшили работу компьютера

Иногда после перенастройки ряда параметров UEFI компьютер начинает работать медленнее или вообще отказывается загружать ОС. Запомнить, что и где вы меняли при таком обилии всевозможных опций, бывает сложно. Чтобы вернуть всё на своим места — восстановить параметры по умолчанию, можно воспользоваться одним из ниже описанных методов.

Загрузить UEFI, открыть меню «Exit» и кликнуть по пункту «Load Setup Defaults».
Отключить ПК от электросети, снять крышку системного блока, найти на плате батарейку питания CMOS, вынуть ее, замкнуть выводы гнезда батарейки, после чего вернуть ее на место.
Найти на материнской плате перемычку CLRTC (другие названия — CRTC, Clear CMOS, CCMOS и т. п.), предназначенную для сброса настроек BIOS/UEFI. Установить ее на соседние контакты и через полминуты вернуть в прежнее положение. На некоторых платах для этих же целей есть специальная кнопка.

Комментарии (92)

1. Ольга 13.06.2014
2. admin 14.06.2014
3. Александр 18.07.2014
4. admin 19.07.2014
5. Александр 19.07.2014
6. rinat tatiyev 21.07.2014
7. admin 21.07.2014
8. Дмитрий 21.08.2014
9. admin 22.08.2014
10. admin 22.08.2014
11. Олег 16.10.2014
12. admin 17.10.2014
13. Drakon 20.10.2014
14. admin 20.10.2014
15. Евгений 20.10.2014
16. admin 21.10.2014
17. nemesis74 22.10.2014
18. admin 22.10.2014
19. Алексей 25.10.2014
20. admin 25.10.2014
21. роман 04.11.2014
22. Дмитрий 04.11.2014
23. admin 04.11.2014
24. макс 10.11.2014
25. Рамиль 13.11.2014
26. admin 13.11.2014
27. Рамиль 15.11.2014
28. admin 15.11.2014
29. Рамиль 15.11.2014
30. admin 15.11.2014
31. hacker57yearold 16.11.2014
32. Рамиль 16.11.2014
33. Рамиль 16.11.2014
34. Рамиль 16.11.2014
35. admin 17.11.2014
36. Рамиль 20.11.2014
37. admin 21.11.2014
38. Дмитрий 23.11.2014
39. admin 24.11.2014
40. александp 02.12.2014
41. admin 02.12.2014
42. admin 02.12.2014
43. qwer 20.12.2014
44. admin 21.12.2014
45. сергей 22.12.2014
46. admin 22.12.2014
47. Владимир 28.12.2014
48. admin 29.12.2014
49. Владимир 29.12.2014
50. admin 29.12.2014
51. Владимир 29.12.2014
52. admin 29.12.2014

Extensible Firmware Interface

Extensible Firmware Interface (EFI) - интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования, его основное предназначение: корректно инициализировать оборудование при включении системы и передать управление загрузчику операционной системы . EFI предназначен для замены BIOS - интерфейса, который традиционно используется всеми IBM PC-совместимыми персональными компьютерами. Первая спецификация EFI была разработана Intel , позднее от первого названия отказались и последняя версия стандарта носит название Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). В настоящее время разработкой UEFI занимается Unified EFI Forum.

История

Изначально EFI создавалась для первых систем Intel-HP Itanium в начале 2000-х годов. Ограничения PC-BIOS (16-битный исполняемый код, адресуемая память 1 Мбайт, аппаратные ограничения IBM PC/AT и т. д.) были очевидно недопустимы в больших серверных платформах, для использования в которых планировался Itanium. Изначально назывался - Intel Boot Initiative (Загрузочная Инициатива Intel ), позже было переименовано в EFI.

Спецификация EFI 1.02 была выпущена Intel 12 декабря 2000 года. (Версия 1.01 имела проблемы в юридическом плане, связанные с торговой маркой, и была быстро изъята).

Спецификация EFI 1.10 была выпущена 1 декабря 2002 года. Она включала модель драйвера EFI, а также несколько незначительных улучшений по сравнению с версией 1.02.

В 2005 году Intel внесла эту спецификацию в UEFI Forum, который теперь ответственен за развитие и продвижение EFI. EFI был переименован в Unified EFI (UEFI), чтобы отразить это изменение, при этом большая часть документации использует оба термина.

UEFI Forum выпустил спецификацию 2.1 UEFI 7 января 2007 года. Она добавила и улучшила криптографию, установление подлинности сети и архитектуру пользовательского интерфейса.

Текущая спецификация UEFI версии 2.3.1 была представлена в апреле 2011 года.

Интерфейс, определённый спецификацией EFI, включает таблицы данных, содержащие информацию о платформе, загрузочные и runtime-сервисы, которые доступны для загрузчика операционной системы (ОС) и самой ОС. Некоторые существующие расширения BIOS, типа ACPI и SMBIOS , также присутствуют в EFI, поскольку не требуют 16-разрядного runtime-интерфейса.

Сервисы

EFI определяет «загрузочные сервисы», которые включают поддержку текстовой и графической консоли на различных устройствах, шин, блоков и файловых сервисов, и runtime-сервисы, например дата, время и энергонезависимая память.

Драйверы устройств

В дополнение к стандартным, архитектурно-зависимым драйверам устройств, спецификация EFI предусматривает независимую от платформы среду драйверов, названную EFI Byte Code (EBC). От системного встраиваемого ПО (firmware) спецификацией UEFI требуется иметь интерпретатор для любых образов EBC, которые загружены или могут быть загружены в среду. В этом смысле EBC подобен Open Firmware , независимому от аппаратных средств встраиваемому ПО, используемому в компьютерах Apple Macintosh и Sun Microsystems SPARC .

Некоторые архитектурно-зависимые (non-EBC) типы драйверов EFI могут иметь интерфейсы для использования ОС. Это позволяет ОС использовать EFI для базовой поддержки графики и сети до загрузки драйверов, определённых в ОС.

Менеджер загрузки

Менеджер загрузки EFI используется для выбора и загрузки ОС, исключая потребность в специализированном механизме загрузки (загрузчик ОС является приложением EFI).

Поддержка дисков

В дополнение к стандартной схеме разметки дисков - Master boot record (MBR), EFI имеет поддержку GUID Partition Table (GPT), которая свободна от характерных для MBR ограничений. Спецификация EFI не включает описание для файловых систем, однако реализации EFI обычно поддерживают FAT32 как файловую систему.

Оболочка EFI

Сообщество EFI создало открытую среду оболочки (shell environment). Пользователь для выполнения некоторых операций может загрузить оболочку EFI (EFI shell) вместо того, чтобы загружать ОС. Оболочка - приложение EFI; она может постоянно находиться в ПЗУ платформы или на устройстве, драйверы для которого находятся в ПЗУ.

Оболочка может использоваться для выполнения других приложений EFI, таких как настройка, установка ОС, диагностика, утилиты конфигурации и обновления прошивок. Она также может использоваться, чтобы проиграть CD или DVD-носители не загружая ОС, при условии, что приложения EFI поддерживают эти возможности. Команды оболочки EFI также позволяют копировать или перемещать файлы и каталоги в поддерживаемых файловых системах, загружать и выгружать драйверы. Также оболочкой может использоваться полный TCP/IP-стек.

Оболочка EFI поддерживает сценарии в виде файлов.nsh , аналогичных пакетным файлам в DOS .

Названия команд оболочки часто наследуются от интерпретаторов командной строки (COMMAND.COM или Unix shell). Оболочка EFI может рассматриваться как функциональная замена интерпретатора командной строки и текстового интерфейса BIOS.

Расширения

Расширения EFI могут быть загружены с практически любого энергонезависимого устройства хранения данных, присоединённого к компьютеру. Например, OEM-производитель может продать систему с разделом EFI на жёстком диске, который добавил бы дополнительные функции к встраиваемому ПО EFI, размещённому в ПЗУ системной платы.

Реализация

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 XScale, 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.

Платформы, использующие EFI или инструментарий

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

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 2008 году компания MSI выпустила линейку системных плат на чипсете Intel P45 с поддержкой EFI,

Операционные системы

Графические возможности

EFI поддерживает графические меню и некоторые возможности, например, осуществленные Aptio или Great Wall UEFI.

Критика

EFI критиковался за то, что он привёл к усложнению системы, не давая существенных преимуществ , из-за отказа от альтернативных реализаций BIOS с полностью открытыми исходными текстами - OpenBIOS и coreboot .

В сентябре 2011 года Matthew Garrett предупредил о том, что условия сертификации компьютеров как совместимых с Microsoft Windows 8, могут привести к появлению компьютеров, на которые невозможно будет установить какую‐либо другую операционную систему. Microsoft заявила, что поставщики могут реализовать возможность добавления других подписей, и позже сделала это обязательным требованием сертификации, однако для устройств на ARM (ранее речь могла идти о мобильных устройствах с ОС Windows Phone , но как раз в те дни Qualcomm объявила о планах выпуска субноутбуков с поддержкой Windows 8) требование противоположное: отключение «безопасной загрузки» (и, соответственно, установка других ОС) должно быть невозможным.

Отличия в процессе загрузки BIOS и UEFI

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 непосредственно за 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.

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 2 32 секторам размером 512 байт, то есть максимум к 2 Тбайт (2,2 ТБ) 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 2 64 секторов, то есть способен обращаться к девяти зеттабайтам (9 млрд. терабайт).

Еще одна особенность UEFI - Безопасный протокол загрузки. Он позволяет установить один или несколько подписанных ключей в прошивку системы. После включения, “безопасной загрузки” UEFI предотвращает загрузку исполняемых файлов или драйверов, если они не подписаны одним из заранее установленных ключей. Другой набор ключей (Pkek) позволяет поддерживать связь между ОС и прошивкой. ОС вместе с набором ключей соответствия Pkek, которые организует связь с установлеными в прошивку ключами, может добавлять дополнительные ключи в так называемый “белый список” в прошивке. Естественно, помимо этого она может добавить ключи в “черный список”. Бинарники, которые отметились в черном списке ключей, естественно не будут срабатывать при загрузке.

Windows 8 совместно с UEFI 2.3.1 закрывают дыру в безопасности текущей схемы BIOS, которая позволяет любому загрузчику, в том числе содержащему руткит, загружаться раньше операционной системы. В отличие от BIOS, UEFI будет позволять загружаться только подтверждённым загрузчикам ОС в случае, если разрешена безопасная загрузка. Это означает, что вредоносное ПО в загрузчиках находиться больше не сможет. Microsoft утверждала, что возможность отключить безопасную загрузку UEFI у пользователей все же будет, если поставщики материнских плат реализуют эту функцию. Это позволит устанавливать на персональные компьютеры GNU/Linux и любые другие операционные системы, включая старые Windows. Но здесь уже начинает страдать защита и к тому же Windows 8 работать уже не будет. Позже эта возможность была запрещена для мобильных устройств.

См. также

Примечания

1. Dong Wei. Beyond BIOS (foreword). Intel Press, 2006. ISBN 978-0-9743649-0-2
2. Информация о Unified EFI Forum
3. Информация о драйвере FAT для EFI (требует регистрации)
4. Информация об оболочке EFI
5. Intel Platform Innovation Framework для EFI на сайте Intel
6. Universal Binary Programming Guidelines, Second Edition: Extensible Firmware Interface (EFI) Apple Computer
7. Framework Overview Intel
8. Information about EFI on Intel boards
9. Overview of the Intel Platform Innovation Framework
10. HP Printers
11. http://fr.msi.com/img/NEWS/P45-Leaflet_back.pdf
12. EFI version of Grub (Debian Linux) - Retrieved on 1 May 2008.
13. x86 EFI boot stub
14. Образы ядра Linux и первоначального системного окружения должны или располагаться на системном разделе EFI, или данная реализация EFI должна быть способна прочесть их с используемой данной инсталляцией Linux файловой системы
15. Microsoft Pre-OS Video
16. Extensible Firmware Interface Microsoft Windows Server TechCenter
17. Microsoft bombshell: no EFI support for Vista
18. Mary Jo Foley. Vista SP1 beta 1 to launch in mid-July . ZDNet (8 июля 2007). Архивировано из первоисточника 2 марта 2012. Проверено 20 июля 2007.
19. Intel shows PC booting Windows with UEFI firmware