Многие современные производители компонентов для персональных компьютеров и программ стараются обеспечить поддержку своими продуктами интерфейса UEFI. Это программное решение должно стать прекрасной альтернативой уже успевшей стать привычной системе BIOS.

В чем же заключается специфика рассматриваемого программного обеспечения? Какие варианты его использования возможны? И что представляет собой UEFI? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Что такое UEFI?

Под UEFI понимается особый интерфейс, который устанавливается между инсталлированной на компьютере операционной системой и программным обеспечением, обеспечивающим функционирование различных аппаратных компонентов компьютера. Некоторые именуют этот интерфейс BIOS Uefi. С одно стороны, даже в этом названии заключена ошибка. Ведь BIOS функционирует совершенно по другим принципам. UEFI является разработкой компании Intel, а BIOS представляет собой программное обеспечение, поддерживаемое различными брендами. Назначение BIOS и UEFI в принципе одно и тоже. Но формально сочетание BIOS UEFI является некорректным, но в то же время оно не противоречит логике программно-аппаратных алгоритмов управления ПК.

Отличия UEFI от BIOS

Прежде всего следует уделить внимание главному – отличиям между классическим UEFI и чистым BIOS. UEFI сегодня позиционируется как программное решение, являющееся неплохой альтернативой BIOS. Многие производители материнских плат для ПК пытаются обеспечить своим устройствам поддержку программного обеспечения, разработанного Intel. Отличия UEFI от BIOS можно легко обнаружить, рассмотрев минусы второй системы. Первый минус заключается в том, что BIOS не дает возможности обеспечить полноценное использование дискового пространства на больших жестких дисках, объем которых превышает 2 Тб.

Это связано с тем, что всего несколько лет назад такие объемы жестких дисков казались недостижимыми. Поэтому производители ПК не обращали особое внимание на соответствующий недостаток системы BIOS. Сегодня жесткий диск объемом от 2 Терабайт и более уже никого не удивит. Производители персональных компьютеров уже почувствовали необходимость перехода на UEFI. Учитывая современные технологические тренды, эту необходимость нельзя назвать необъективной.

Другая особенность BIOS заключается в поддержке ограниченного количества разделов на жестком диске. UEFI же имеет возможность работать со 128 разделами. В структуре новой разработки Intel создана таблица разделов GPT, с помощью которой можно задействовать все технологические преимущества UEFI. Несмотря на все рассмотренные отличия новой среды и традиционной системы BIOS, основные функции их совпадают. Фактических различий между этими системами, на самом деле, не так уж много. Исключение составляет разве что алгоритм обеспечения безопасности, реализованный в UEFI. Специалисты считают, что новая платформа дает возможность быстрее загружать операционные системы. Другие считают, что это актуально только для операционной системы Windows 8.

Рассмотрим более детально систему безопасности, использованную в UEFI.

Технология безопасности среды UEFI

Системы UEFI опережают BIOS с точки зрения безопасности. Сегодня существуют уникальные вирусы, которые обладают способностью внедрятся в саму микросхему, в которой прописаны алгоритмы BIOS. В результате становится возможной загрузка операционной системы с расширенными правами пользователя. Это открывает широкие возможности для несанкционированного доступа. В новом программном решении от Intel также реализован режим безопасной загрузки, который предусматривает алгоритм под названием Secure Boot.

Данный алгоритм основан на использовании ключей особого типа, которые сертифицированы самыми крупными брендами IT-индустрии. На самом деле сегодня не так много таких компаний. Если говорить о поддержке соответствующей опции производителями ОС, то на сегодняшний день ее обеспечивает только Microsoft в Windows 8. Также совместимость с данным алгоритмом безопасности на сегодняшний день реализована в некоторых версиях Linux.

Преимущества системы UEFI

Все перечисленные выше недостатки BIOS систем можно причислить и к достоинствам UEFI. Но есть у новой системы целый ряд важнейших преимуществ. Рассмотрим их подробнее. Во-первых, система обладает простым и интуитивно понятным интерфейсом. В UEFI реализована функция поддержки мыши, что для BIOS не свойственно. Кроме того, многие версии UEFI поддерживают русифицированный интерфейс. Алгоритмы, используемые в новом программном решении, дают возможность осуществлять загрузку ОС намного быстрее, чем при использовании BIOS. Так, например, операционная система Windows 8 на ПК с UEFI при адекватной производительности CPU и других ключевых компонентов загружается в течении 10 секунд.

К другим значимым преимуществам UEFI можно также отнести более простой и удобный, по сравнению с BIOS, механизм обновления. Еще одна полезная опция, реализованная в UEFI – это наличие собственного менеджера загрузки. Его можно задействовать в том случае, если на персональном компьютере установлено несколько операционных систем.

Теперь технологические преимущества программного интерфейса UEFI ясны. Сегодня наиболее популярные производители аппаратных компонентов для персональных компьютеров стараются обеспечить совместимость «железа» с системой UEFI. Как полагают эксперты в сфере IT, переход на новую систему может привести к новому технологическому тренду. Для ведущих производителей программного обеспечения и аппаратных компонентов возможности, предлагаемые разработчиком UEFI компанией Intel кажутся весьма привлекательными. Кроме того, технологические опции UEFI сегодня полностью поддерживаются крупнейшим брендом на рынке ОС.

Secure Boot

Проведем более детальное рассмотрением преимуществ Secure Boot – технологии безопасности, поддерживаемой системой UEFI. В чем заключается основная концепция?

Secure Boot представляет собой протокол безопасной загрузки, предназначением которого является защита системы от проникновения вредоносных программ и вирусов. Ключи, используемые в этой технологии, для полноценного задействования должны быть сертифицированы. Сегодня этому критерию удовлетворяет лишь малая часть всех брендов, выпускающих ПО.

К ним относится компания Microsoft, которая и реализовала поддержку таких алгоритмов в операционной системе Windows 8. В ряде случаев это обстоятельство может значительно осложнить процесс инсталляции иных операционных систем на персональных компьютерах, работающих под управлением системы UEFI. В случае переустановки Windows, UEFI возможно еще будет проявлять некую лояльность, но только в том случае, если версия устанавливаемой операционной системы максимально приближена к инсталлированной производителем.

Следует также отметить, что с функцией Secure Boot совместимы и некоторые дистрибутивы Linux. Даже в том случае, если загрузка новой операционной системы будет запрещена, в структуре UEFI прописана возможность отключения алгоритма Secure Boot. Конечно, в этом случае загрузку операционной системы уже нельзя будет считать безопасной. Но тем не менее соответствующую опцию можно активировать в любой момент.

Операционные системы, совместимые с UEFI

В редких случаях возможна установка альтернативных операционных систем с поддержкой Secure Boot. Так, например, теоретически можно установить операционную систему Windows 7 на ноутбук с поддержкой UEFI BIOS. В общем же случае вероятность удачной установки альтернативных операционных систем невысока. Как уже было отмечено выше, некоторые дистрибутивы Linux совместимы с UEFI.

Особенности настройки

Далее рассмотрим нюансы настройки нового программного решения. К интересным опциям можно отнести эмуляцию BIOS. Для чего это нужно? В некоторых версиях UEFI реализованы алгоритмы, обеспечивающие управление ПК в соответствии с механизмами, которые задействовал исторический предшественник UEFI. Данный режим в зависимости от используемого ПК может именоваться по-разному. Как правило, он называется Launch CSM или Legacy. С установкой UEFI в стандартном режиме загрузки не должно возникнуть никаких сложностей.

Особенности доступа к UEFI

Еще один примечательный факт, который нельзя оставить без внимания – это огромное количество версий UEFI. В персональных компьютерах, выпущенных разными брендами, они могут существенно отличаться. Уровень доступности отдельных функций на разных компьютерах также может отличаться. Например, часто бывает так, что при загрузке ПК не выводится меню, с помощью которого пользователь может попасть в настройки UEFI. В этом случае в Windows предусмотрена возможность загрузки необходимых опций. Во вкладке «Параметры» необходимо активизировать «Особые варианты загрузки». После этого необходимо перезагрузить компьютер. На экране появятся варианты загрузки.

Существует также альтернативный способ для обеспечения доступа к опциям UEFI. Он работает на многих персональных компьютерах. В самом начале загрузки необходимо нажать Esc. После этого откроется меню, о котором шла речь выше.

Особенности работы в разных режимах

Обратите внимание, при изменении режима работы UEFI с обычного на Legacy желательно при первой же возможности вновь включать интерфейс UEFI со всеми опциями. Иначе операционная система может не запуститься. На многих персональных компьютерах подобной проблемы не возникает. Это связано с тем, что производители внедряют в структуру управления особые алгоритмы, которые позволяют автоматически активировать режим UEFI. На некоторых моделях реализован гибридный режим, при помощи которого запускается модуляция BIOS. Отличия в версиях UEFI предполагают также невозможность отключения Secure Boot в режиме штатной работы.

Загрузочные флэшки UEFI

В некоторых ситуациях может возникнуть необходимость загрузить операционную систему с флэшки. Главная трудность здесь состоит в том, что флэшки, формат которых отличен от FAT32, не распознаются. У этой проблемы есть решение. Все загрузочные флэшки Windows по умолчанию форматируются в файловой системе NTFS. UEFI эту файловую систему не распознает. Поэтому основная задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствующему аппаратному компоненту форматирование в системе FAT32. Многие IT –специалисты считают эту файловую систему устаревшей. Однако актуальность соответствующего стандарта можно оценить по его применению в UEFI.

Флэшка для загрузки в UEFI

Что необходимо сделать, чтобы загрузочная флэшка без проблем распознавалась UEFI? Во-первых, желательно, чтобы емкость носителя составляла не менее 4 Гб. Во-вторых, необходимо удалить с флэшки всю информацию. Необходимым компонентом для создания загрузочной флэшки является дистрибутив операционной системы Windows.

Подготовка флэшки

Если все вышеперечисленные элементы присутствуют, можно приступать. Флэшку необходимо вставить в USB-порт компьютера. После этого в интерфейсе Windows открываем командную строку. Пользователь должен обладать правами администратора. Далее через командную строку запускаем программу DISKPART. Затем необходимо ввести команду list disk.

Отобразиться список дисков, присутствующих в вашей системе. Найдите в нем свою флэшку. Выберете диск командой select disc x, где x – порядковый номер. Чтобы отформатировать выбранный носитель, достаточно выполнить команду Clean. Далее на диске необходимо сделать первичный раздел. Сделать это можно при помощи команды create partition primary. Путем ввода команды active данный раздел необходимо сделать активным. После этого перечень разделов можно вывести на экран путем ввода команды list volume.

Выбираем нужный нам раздел командой select volume x, где x – порядковый номер раздела. Чтобы отформатировать его в системе FAT32, вводим команду format fs=fat 32. Теперь флэшке нужно назначить букву. Делается это при помощи команды assign. После этого можно выйти из командной строки.

Запись дистрибутива

После проведения всех выше описанных действий можно скопировать на флэшку дистрибутив Windows.

Новые компьютеры используют прошивку UEFI вместо традиционного BIOS. Обе эти прошивки являются низкоуровневым программным обеспечением, которое запускается при загрузке ПК перед загрузкой операционной системы, но UEFI - более современное решение, поддерживающее большие жесткие диски, более быстрое время загрузки, больше функций безопасности и удобные графические и мышиные курсоры.

Мы видели, что более новые ПК, которые поставляются с UEFI, по-прежнему называются «BIOS», чтобы не запутать людей, привыкших к традиционному компьютеру. Даже если ваш компьютер использует термин «BIOS», современные ПК, которые вы покупаете сегодня, почти наверняка поставляются с прошивкой UEFI вместо BIOS.

Что такое BIOS?

BIOS - это сокращение от базовой системы ввода-вывода. Это низкоуровневое программное обеспечение, которое находится в чипе на материнской плате вашего компьютера. BIOS загружается при запуске компьютера, он отвечает за пробуждение компонентов вашего компьютера, обеспечивает правильную работу, а затем запускает загрузчик, который загружает Windows или любую другую установленную вами операционную систему.

Вы можете настроить различные параметры на экране настройки BIOS. Здесь находятся такие параметры, как аппаратная конфигурация вашего компьютера, системное время и порядок загрузки. Вы можете получить доступ к этому экрану, нажав на конкретную клавишу - разную на разных компьютерах, но часто Esc, F2, F10 или Delete - во время загрузки компьютера. Когда вы сохраняете настройку, она сохраняется в памяти самой материнской платы. Когда вы загружаете компьютер, BIOS конфигурирует ваш компьютер с сохраненными настройками.

Перед загрузкой операционной системы BIOS проходит через POST или самотестирование при включении питания. Он проверяет правильность конфигурации вашего оборудования и правильную работу. Если что-то не так, вы увидите сообщение об ошибке или услышите загадочную серию звуковых кодов. Вам нужно будет узнать, что означают разные последовательности звуковых сигналов в руководстве к компьютеру.

Когда компьютер загружается, после завершения POST-BIOS он ищет главную загрузочную запись (MBR), хранящуюся на загрузочном устройстве, и использует ее для запуска загрузчика.

Вы также можете увидеть акроним CMOS, который расшифровывается как Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. Это относится к аккумуляторной памяти, в которой BIOS хранит различные настройки на материнской плате. Это на самом деле не точное определение, поскольку этот метод был заменен флэш-памятью (также называемой EEPROM) в современных системах.

Почему BIOS устарел

BIOS существует уже давно и не сильно развился. Даже компьютеры MS-DOS, выпущенные в 1980-х годах, имели BIOS!

Конечно, с течением времени BIOS эволюционировал и улучшался. Были разработаны некоторые расширения, включая ACPI, расширенный интерфейс настройки и питания. Это позволяет BIOS более легко настраивать устройства и выполнять расширенные функции управления питанием, например, «сна». Но BIOS не улучшался почти столько же, сколько другие технологии ПК со времен MS-DOS.

Традиционный BIOS по-прежнему имеет серьезные ограничения. Он может загружаться только с дисков объемом 2,1 ТБ или менее. Сейчас стали распространяться накопители на 3 ТБ, и компьютер с BIOS не может с них загрузиться. Это ограничение связано с тем, как работает основная загрузочная запись BIOS.

BIOS должен работать в режиме 16-разрядного процессора и иметь только 1 МБ пространства. У него возникают проблемы с инициализацией сразу нескольких устройств, что приводит к замедлению процесса загрузки при инициализации всех аппаратных интерфейсов и устройств на современном ПК.

BIOS нуждается в замене в течение длительного времени. Intel приступила к работе над спецификацией Extensible Firmware Interface (EFI) еще в 1998 году. Apple выбрала EFI, когда в 2006 году она переключилась на архитектуру Intel на своих Маках, но другие производители ПК не последовали этому примеру.

В 2007 году производители Intel, AMD, Microsoft и ПК согласовали новую спецификацию Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). Это общепромышленный стандарт, управляемый сообществом унифицированных расширенных интерфейсов микропрограмм, и не только Intel. Поддержка UEFI появилась в Windows с Windows Vista Service Pack 1 и Windows 7. Подавляющее большинство компьютеров, которые вы можете купить сегодня, теперь используют UEFI, а не традиционный BIOS.

Как UEFI заменяет и улучшает BIOS

UEFI заменяет традиционный BIOS на ПК. Невозможно перейти с BIOS на UEFI на существующем ПК. Вам нужно купить новое оборудование, которое поддерживает и включает UEFI, как это делают большинство новых компьютеров. Большинство реализаций UEFI обеспечивают эмуляцию BIOS, поэтому вы можете выбрать установку и загрузку старых операционных систем, которые ожидают BIOS вместо UEFI, поэтому они обратно совместимы.

Этот новый стандарт позволяет избежать ограничений BIOS. Прошивка UEFI может загружаться с дисков объемом 2,2 ТБ или больше - фактически теоретический предел составляет 9,4 Зеттабайт. Это примерно в три раза превышает расчетный размер всех данных в Интернете. Это потому, что UEFI использует схему разделения GPT вместо MBR. Он также загружается более стандартизированным способом, запускает исполняемые файлы EFI, а не запускает код из главной загрузочной записи диска.

UEFI может работать в 32-разрядном или 64-разрядном режиме и имеет большее адресное пространство, чем BIOS, что означает, что процесс загрузки выполняется быстрее. Это также означает, что экраны настройки UEFI могут быть более гладкими, чем экраны настроек BIOS, включая поддержку графики и курсора мыши. Однако это не является обязательным. Многие ПК по-прежнему поставляются с интерфейсными настройками текстового режима UEFI, которые выглядят и работают как старый экран настройки BIOS.

UEFI упакован с другими функциями. Он поддерживает Secure Boot, что означает, что операционная система может быть проверена на достоверность, чтобы гарантировать, что вредоносное ПО не повлияло на процесс загрузки. Он может поддерживать сетевые функции прямо в самой прошивке UEFI, которая может помочь в удаленной диагностике и настройке. В традиционном BIOS вы должны сидеть перед физическим компьютером, чтобы его настроить.

Это не просто замена BIOS. UEFI - это, по сути, крошечная операционная система, которая работает поверх прошивки ПК, и она может сделать намного больше, чем BIOS. Она может храниться во флэш-памяти материнской платы или загружаться с жесткого диска или сетевого ресурса при загрузке.

Различные ПК с UEFI будут иметь разные интерфейсы и функции. Это все зависит от производителя ПК, но основы будут одинаковыми на каждом ПК.

Как получить доступ к настройкам UEFI на современных ПК

Если вы обычный пользователь ПК, переход на компьютер с UEFI не будет заметным изменением. Ваш новый компьютер будет загружаться и завершаться быстрее, чем это было бы с BIOS, и вы можете использовать диски размером 2.2 ТБ и более.

Если вам нужно получить доступ к настройкам нижнего уровня, может быть небольшая разница. Вам может потребоваться открыть экран настроек UEFI через меню опций загрузки Windows, а не нажатием на клавишу во время запуска вашего компьютера. Теперь, когда ПК загружается так быстро, производители ПК не хотят замедлять процесс загрузки, ожиданием нажатия клавиши. Тем не менее, мы также видели ПК с UEFI, которые позволяют вам получить доступ к BIOS таким же образом, нажав клавишу во время процесса загрузки.

Хотя UEFI - это большое обновление, оно в значительной степени находится на заднем плане. Большинство пользователей ПК никогда не заметят (или не обратят внимания) на то, что их новые ПК используют UEFI вместо традиционного BIOS. Но они будут работать лучше и поддерживать более современное оборудование и функции.

Большинство пользователей обновили свои компьютеры: приобрели новые системным блоки, материнские платы или ноутбуки в последние года четыре.

Примечательностью новых машин является то, что устаревшая система ввода-вывода больше не используется, её место заняла усовершенствованная прошивка под названием UEFI.

Она обладает огромными количеством преимуществ над BIOS, которые сегодня и рассмотрим.

Более подробно же остановимся на : узнаем, что это и почему его так не любят пользователи.

Эволюция системного программного обеспечения

Более двух десятилетий в качестве ПО низкого уровня, используемого при старте компьютера для тестирования его оборудования, передачи управления железом главной , которая выбирает и запускает загрузчик нужной операционной системы, использовался BIOS.

C его помощью пользователи могут управлять огромным количеством параметров аппаратных компонентов.

CMOS – электронный элемент с независимым питанием в виде батарейки, где и хранится вся текущая конфигурация компьютера.

BIOS появился еще в конце 80-х годов. Да, он регулярно усовершенствовался и обновлялся, модифицировался под потребности пользователей и разработчиков, давая им возможность управлять режимами работы оборудования и электропитанием, но всему когда-то приходит конец. Тем более, что система ввода/вывода – тот компонент, который меньше всего претерпел изменения за почти три десятка лет в области информационных технологий.

BIOS обладает массой недостатков:

• он не поддерживает загрузку из жестких дисков объёмом больше 2 ТБ – купили вы новый винчестер на 3 или 4 ТБ, а установить операционную систему на него не сможете, это технологическое ограничение главной загрузочной записи (никто в 80-х и не подумывал, что HDD могут быть столь неимоверного объема);
• BIOS функционирует в 16-ти битном режиме (при том, что фактически все современные процессоры являются 64 и 32-х битными) при использовании всего 1024 КБ памяти;
• процесс одновременной инициализации нескольких устройств поддерживается, но он весьма неотлажен и проблематичен, что снижает скорость запуска компьютера (каждый аппаратный компонент и интерфейс инициализируется отдельно);
• БИОС – рай для пиратов – он не имеет никаких защитных механизмов, что позволяет загружать любые операционные системы и драйверы, в том числе с изменённым кодом и неподписанные (нелицензионные).

Первая версия UEFI разработана корпорацией Intel для Itanium, но позже была портирована на IBM PC.

Это самостоятельная операционная система с графическим интерфейсом, состоящая из множества модулей и имеющая неограниченный доступ к ресурсам аппаратных компонентов.

Особенности новой EFI с графическим интерфейсом:

• её код написан полностью на , что позволяет увеличить производительность во время загрузки ПК посредством задействования возможностей 64-разрядных центральных процессоров;
• адресного пространства операционной системы хватает для поддержки 8*10 18 байт дискового пространства (такого запаса хватит на несколько десятилетий) при том, что весь объем цифровой информации на данный момент почти на три порядка ниже;
• адресация оперативной памяти – теоретические расчёты показывают, что UEFI позволит устанавливать до 16 эксабайт оперативной памяти (на 9 порядков больше, чем в мощных современных ПК);
• ускоренная загрузка ОС осуществляется благодаря параллельной инициализации аппаратных компонентов и загрузке драйверов;
• драйверы подгружаются в оперативную память ещё до запуска операционной системы, причём они не являются платформозависимыми;
• вместо старой схемы разметки разделов используется прогрессивная GPT, однако для её задействования придётся ;
• удобная и симпатичная графическая оболочка поддерживает управление посредством мыши;
• есть встроенные утилиты для диагностики, изменения конфигурации и обновления прошивок аппаратных компонентов;
• поддержка макросов в формате.nsh;
• модульная архитектура – позволяет загружать собственные драйверы или скачанные из интернета;
• одно из самых значимых и важнейших изменений (в частности для Microsoft), которые привнесла UEFI – наличие . Она вызвана оберегать Bootloader от выполнения вредоносного кода, защитить операционную систему от вирусов ещё до её запуска посредством эксплуатации цифровых подписей.

О последней функции поговорим подробнее.

Secure Boot

Название технологии переводится как «безопасная загрузка» и представляет собой протокол, который является составляющей спецификации графической EFI.

Рис.4 – Проверка режима работы Secure Boot через командную строку в Windows 10

EFI (E xtensible F irmware I nterface) — интерфейс по централизации оборудования в момент включения системы. Регулирует процессы, происходящие между операционной системой и микропрограммами, осуществляющими управление низкоуровневыми функциями оборудования. EFI загружает компьютер, а впоследствии передает управление загрузчику операционной системы. Является логической заменой интерфейса BIOS , традиционно исользующегося IBM PC-совместимыми компьютерами.

Компания Intel разработала первую спецификацию EFI. Позднее, интерфейс поменял название: последняя версия стандарта именуется UEFI (U nified E xtensible F irmware I nterface). На сегодняшний день, стандарт UEFI разрабатывается ассоциацией Unified EFI Forum.

Стандарт EFI имеет поддержку графического меню, а также некоторых дополнительных возможностей (к примеру, Aptio или Great Wall UEFI).

История

Первоначально, стандарт EFI предназначался для использования в первых системах Intel-HP Itanium, появившихся в середине 90-х годов. Те ограниченные возможности, которые демонстрировал PC-BIOS (16-битный код, адресуемая память 1 Мбайт, ограничения аппаратного характера IBM PC/AT и прочее) были неприемлемы для использования в больших серверных платформах, а ведь Itanium планировался именно для таковых.

Примечательно, что EFI изначально носил название Intel Boot Initiative , это уже позже он был переименован.

Спецификации

История стандарта EFI началась с выхода версии 1.01, но она не увидела широкого применения, посколько была быстро снята с рынка в связи с юридическими проблемами, связанными с использованием торговой марки.

Поздее, 1 декабря 2002 года была представлена версия EFI 1.10, включавшая в себя модель драйвера EFI, а также несколько «косметических» улучшений, в сравнении с версией 1.02.

В 2005 году компания Intel отнесла спецификацию EFI к организации UEFI Forum, которая впоследствии стала отвечать за дальнейшее развитие интерфейса. Тогда же стандарт EFI был переименован в Unified EFI (UEFI), для того, чтобы подчеркнуть произошедшее изменение. Примечательно, что, несмотря на смену названия, в большинстве документов по сей день свободно применяются оба термина.

7 января 2007 года организация UEFI Forum выпустила версию 2.1 UEFI, в которой была внедрена улучшенная криптография, функция установления подлинности сети, а также обновленная архитектура пользовательского интерфейса.

Интерфейс EFI содержит в себе таблицы, в которых включено множество различных данных: информация о платформе, загрузочные и runtime-сервисы, доступные для загрузчика операционной системы и самой операционной системы. Некоторые расширения BIOS (ACPI или SMBIOS) также включены в EFI - в них не обязателен 16-разрядный runtime-интерфейс.

Сервисы

EFI определяет сервисы загрузки, включающие поддержку:

• текстовой и графической консоли;
• блоков;
• файловых сервисов;

также интерфейс определяет runtime-сервисы (дата, время и память).

Драйверы устройств

Стандарт EFI, помимо стандартных, архитектурно-зависимых драйверов, определяет также и независимую от платформы среду драйверов. эта среда носит название EFI Byte Code (EBC). Спецификация UEFI требует от системного программного обеспечения интерпретатор для любых образов EBC, загруженных (фактически или потенциально) в среду.

Так, EBC вполне можно соотнести с независимым от аппаратных средств Open Firmware, используемым в Apple Macintosh и Sun Microsystems SPARC компьютерах.

Часть архитектурно-зависимых типов драйверов EFI может оснащаться интерфейсами для использования операционной системы, что дает возможность самой операционной системе применять EFI в качестве базовой поддержки графики и сети до загрузки драйверов.

Менеджер загрузки

Менеджер загрузки EFI применяется в целях выбора и последующей загрузки операционной системы. Так, потребность в определенном алгоритме загрузки исключена: загрузчик является приложением EFI.

Поддержка дисков

Вдобавок к стандартному методу разметки дисков (MBR), EFI обладает поддержкой GUID Partition Table (GPT). Эта схема свободна от каких-либо специфических для MBR ограничений. Стандарт EFI не содержит в себе описание для файловых систем, но реализации EFI, как правило, имеют поддержку файловой системы FAT32 .

Оболочка

Открытая среда оболочки стандарта позволяет пользователю загружать ее в целях произведения определенных операций. Это гораздо удобнее: пользователь избавлен от загрузки непосредственно самой операционной системы. Оболочка является простым приложением EFI, которое может храниться в ПЗУ платформы (либо на отдельном устройстве, драйверы которого расположены в ПЗУ).

Кроме того, пользователь может применять оболочку и для выполнения иных приложений EFI (например, настройка или установка операционной системы, либо же диагностика, конфигурация или обновление прошивки). Также в функции оболочки входит проигрывание CD/DVD-носителей, без загрузки операционной системы. Кроме того, оболочка EFI позволяет командно произвести операции копирования или перемещения файлов и каталогов, при условии, что работа производится в поддерживаемых файловых системах. Можно также осуществлять загрузку/выгрузку драйверов. Ну, и наконец, оболочка может использовать полный TCP/IP стек.

Оболочка EFI имеет поддержку сценариев в виде файлов с расширением .nsh (аналог пакетного файла в DOS).

Названия команд зачастую заимствуются от интерпретаторов командной строки (COMMAND.COM или Unix shell). Оболочка EFI в полной степени может выступать альтернативой и полноценным аналогом интерпретатора командной строки, либо текстового интерфейса BIOS.

Расширения

Расширения EFI загружаются почти с любого энергонезависимого устройства хранения данных, которое подключено к ПК.

Реализация

Intel Platform Innovation Framework

Intel Platform Innovation Framework («инновационный инструментарий Intel») представляет собой набор спецификаций, выпущенных компанией Intel при сотрудничестве с EFI. В данном случае, EFI определяет интерфейс между операционной системой и аппаратно-программным обеспечением, а на инструментарий возлагается определение применяемой для создания встраиваемого программного обеспечения структуры. Это определение производится на более низком уровне, в сравнении с функциями, заложенными в EFI.

К примеру, в инструментарий входят все этапы, которые необходимо преодолеть для корректной инициализации компьютера с момента включения. Такие внутренние возможности интегрированного программного обеспечения не являются частью спецификации EFI, однако они включены в разработанную ассоциацией UEFI спецификацию инициализации платформы (Platform Initialization Specification). Данный инструментарий опробован на платформах XScale, Itanium и IA-32.

Совместимость с операционной системой, в случае с платформой x86, достигается благодаря применению модуля поддержки совместимости (CSM), содержащего в себе 16-битную программу (CSM16), которая реализуется производителем BIOS. Также в нее входит специальный слой, в функции которого входит связь CSM16 с инструментарием.

Компания Intel является автором уникальной реализации для инструментария, имеющей кодовое название «Tiano». Это полная реализация встраиваемого программного обеспечения с поддержкой EFI. В ней отсутствует традиционная 16-битная часть CSM, однако она обеспечивает интерфейсы, которые необходимы для дополнений, реализуемых изготовителями BIOS. Компания Intel не распространяет полную реализацию Tiano среди конечных пользователей. Часть этой реализации была выпущена в виде исходных текстов TianoCore проекта, подобно EFI Developer Kit (EDK). Данная реализация включает EFI и часть кода инициализации аппаратных средств, но вместе с тем, в ней скрыты характерные особенности самого встраиваемого программного обеспечения.

Построенные на стандарте EFI продукты можно приобрести через независимых производителей BIOS (к примеру, American Megatrends (AMI) и Insyde Software). Часть реализаций полностью основана на Tiano, другая часть - соответствует спецификациям, однако не строится на реализации Intel.

Платформы, применяющие EFI; сопутствующий инструментарий

В 2000 году, компания Intel разработала системы, построенные на платформе Itanium. Они имели поддержку EFI 1.02.

В 2002 году, компания Hewlett-Packard выпустила системы, построенные на платформе Itanium 2. Они имели поддержку версии EFI 1.10, и имели возможность загружать операционные системы Windows, Linux, FreeBSD и HP-UX.

Системы Itanium или Itanium 2, выпускаемые вместе с интегрированным EFI-совместимым программным обеспечением, обязаны соответствовать спецификации DIG64.

В ноябре 2003 года, компания Gateway обнародовала систему Gateway 610 Media Center, которая являлась первой x86-системой, построенной на базе Windows. В ней использовалось встраиваемое программное обеспечение, которое было основано на инструментарии, InsydeH2O от Insyde Software. Поддержка BIOS реализовывалась благодаря модулю поддержки совместимости (CSM).

Январь 2006 года, компания Apple представляет свои первые ПК Macintosh, построенные на платформе Intel. Системы применяют EFI и сопутствующий инструментарий, взамен Open Firmware, который применяли на предыдущих системах PowerPC-платформы.

5 апреля 2006 года, компания Apple представляет продукт Boot Camp, являющийся стандартным пакетом, позволяющим создавать диск с драйверами Windows XP. Кроме того, новый пакет содержал в себе инструмент разметки дисков, позволяющий установить Windows XP, оставив при этом работоспособным действующий Mac OS X. Кроме того, вышло обновление встраиваемого программного обеспечения. В нем была добавлена поддержка BIOS для реализации EFI. Последующие линейки моделей компьютеров Macintosh выпускались с обновленным и встраиваемым программным обеспечением. Так, на сегдняшний день, все компьютеры Macintosh имеют возможность загружать BIOS-совместимые операционные системы.

Фирменные «интеловские» системные платы производятся, в основном, со встраиваемым программным обеспечением, построенным на основе инструментария (к примеру, DP35DP). Так, в 2005 году было выпущено свыше 1 млн. систем Intel. Производство новых сотовых телефонов, настольных ПК и серверов, работающих на инструментарии, стартовало в 2006 году. Вот, например, все системные платы, построенные на наборе системной логики Intel 945, применяют в своей работе инструментарий. Впрочем, во встраиваемом программном обеспечении, как правило, не включена поддержка EFI, оно ограничивается лишь поддержкой BIOS.

С 2005 года стандарт EFI стали внедрять в не-ПК архитектуры (например, встраиваемые системы, построенные на базе XScale). В EDK включена отдельная цель NT32, допускающая встраиваемое программное оебспечение EFI и его приложения в приложения Windows. В 2007 году компанией Hewlett-Packard был представлен принтер серии 8000. Это был первый принтер, оснащенный встраиваемым программным обеспечением, совместимым с EFI. В 2008 году компанией MSI была представлена линейка системных плат, построенных на чипсете Intel P45, они обладали поддержкой EFI.

Операционные системы

• С 2000-х годов, операционные системы GNU/Linux нередко применяли EFI для загрузки.
• С 2002 года, операционные системы HP-UX стали применять EFI в качестве загрузочного механизма в системах, построенных на платформе IA-64. Операционные системы OpenVMS применяли стандарт с начала 2005 года.
• Компания Apple взяла на вооружение стандарт EFI, выпустив линейку компьютеров, построенных на архитектуре Intel. Mac OS X 10.4 (Tiger) для Intel и Mac OS X 10.5 (Leopard) имели поддержку EFI v1.10 не только в 32-разрядном режиме, но и в 64-разрядных центральных процессорах. Так, посредством загрузчика EFI, установка Microsoft Windows 7 на компьютеры Apple осталась невозможной, поскольку этой операционной системе необходимо наличие UEFI или еще более новой версии.
• Microsoft Windows имеет поддержку EFI для 64-разрядных архитектур. Компания Microsoft отмечает, что отсутствие поддержки EFI на 32-разрядных центральных процессорах возникла ввиду недостаточного участия со стороны производителей ПК. Миграция Microsoft к 64-разрядным операционным системам не позволяет использовать EFI 1.10, поскольку 64-разрядные расширения не поддерживаются окружением процессора. Поддержка x86-64 включена в UEFI 2.0. Itanium версии Windows 2000 (Advanced Server Limited Edition и Datacenter Server Limited Edition) имеют поддержку EFI 1.1.Windows Server 2003 для IA-64, 64-разрядная версия Windows XP и Windows 2000 Advanced Server Limited Edition, заточенные специально под семейство процессоров Intel Itanium, имеют поддержку EFI, определенную для данной платформы спецификацией DIG64. Разработчики компании Microsoft внедрили поддержку UEFI в 64-разрядных операционных системах Windows начиная с Windows Server 2008 и Windows Vista Service Pack 1.

Недостатки

Стандарт EFI попал под оглушительные шквалы критики за усложнение системы. Многие эксперты отмечали, что EFI не дает операционной системе ключевых преимуществ, но при этом существенно ее усложняет. Кроме того, в пользу EFI произошел отказ от альтернативных реализаций BIOS, обладающих полностью открытыми исходными текстами (OpenBIOS и coreboot).

В сентябре 2011 года компанией Microsoft было объявлено, что условия сертификации совместимых с Microsoft Windows 8 компьютеров могут привести к последующему производству устройств, которые не под каким предлогом не будут поддерживать какую‐либо другую операционную систему. Компания Microsoft пояснила, что поставщиками может быть реализована возможность добавления других подписей. Чуть позднее это было сделано обязательным требованием сертификации. Впрочем, что касается устройств на ARM, то в их случае требование следующее: полностью отключить функцию «безопасной загрузки». В таком случае, установка других операционных систем также перестает быть возможной.

BIOS – хорошо известный термин в рядах владельцев компьютеров, который используется уже на протяжении многих лет. Осенью 2017 года Intel сообщила о своих планах полностью отказаться от BIOS на всех своих платформах до 2020 года. Вместо BIOS теперь будет использоваться только UEFI, что может навести многих на логичный вопрос: чем UEFI лучше BIOS и какая вообще между ними разница?

Чип BIOS на материнской плате Gigabyte.

UEFI и BIOS относятся к разряду так называемого «низкоуровневого» программного обеспечения, которое стартует еще до того, как компьютер начнет загружать операционную систему. UEFI - это более современное решение и оно поддерживает большое количество удобных функций, полезных на современных компьютерах. Часто бывает так, что производители называют UEFI на своих компьютерах традиционным словом “BIOS”, чтобы не заплутать пользователя. Все же между UEFI и BIOS большая разница, а современные компьютеры в основном комплектуются именно UEFI.

Что такое BIOS

BIOS – это сокращенно “Basic Input -Out System ” или "базовая система ввода-вывода" . Она живет на специальном чипе внутри материнской платы (на фото выше) и не зависит от того, установлен ли в компьютер жесткий диск. При включении компьютера первым делом включается BIOS. Эта система ответственна за «пробуждение» хардверных компонентов вашего компьютера, проверку их нормального функционирования, активацию загрузчика и дальнейшего старта операционной системы.

Старый как мир BIOS.

Пользователь может настроить большое количество различных параметров внутри BIOS. Конфигурация компонентов, системное время, порядок загрузки и так далее. Зайти в BIOS можно при помощи специальной клавиши во время включения ПК. У разных компьютеров она может быть разной. К примеру, Esc, F2, F10 или Delete. Производитель сам решает, какую выбирать. После изменения настроек все параметры записываются в саму материнскую плату .

BIOS также отвечает за процесс под названием POST – “Power -On Self -Test ” или "проверка при включении" . POST проверяет пригодность конфигурации компьютера и исправность хардверных компонентов. Если что-то идет не так, на экране отображается соответствующая ошибка или же компьютер начинает издавать ряд определенных звуков (также существует понятие POST-кодов и в некоторых материнских платах даже установлен соответствующий дисплей для их отображения). Интенсивность этих звуков зависит от типа ошибки, и чтобы их расшифровать, надо обратиться на сайт производителя или к руководству пользователя.

После завершения POST BIOS ищет Master Boot Record (MBR) или "главную загрузочную запись", которая сохранена на носителе компьютера. Затем инициализируется загрузчик (бутлоадер) и стартует операционная система. В BIOS также часто используется термин CMOS, что расшифровывается как «Complementary Metal -Oxide Semiconductor » или "вспомогательный металл-оксидный полупроводник ". Это обозначение специальной памяти, которая питается от встроенной в материнскую плату батарейки. Память хранит в себе различные настройки BIOS и часто для сброса параметров БИОС советуют извлечь батарейку из материнской платы. В современных компьютерах на смену CMOS пришла флеш-память (EEPROM).

Почему BIOS устарел

BIOS – это очень старая система, которая существовала еще в 1980 году (а разработана была и того раньше), на момент запуска MS-DOS. Конечно, со временем BIOS развивалась и улучшалась, но концепция и основные принципы работы остались прежними. Развитие BIOS фактически нулевое, если сравнивать его с развитием компьютеров и технологий в целом.

Традиционный BIOS имеет много серьезных ограничений. К примеру, он может запустить систему только из раздела объемом не больше 2.1 Тб (максимум 4 раздела) или меньше. В современных реалиях пользователи покупают очень емкие накопители, объем которых часто превышает 4 и даже 8 Тб. BIOS не сможет работать с таковыми носителями. Это обусловлено тем, как работает MBR (главная загрузочная запись использует 32-битные элементы). Кроме того, BIOS работает в 16-битном режиме (так как был разработано еще в 70-х годах) и имеет всего лишь 1 Мб адресуемого пространства для операции. У BIOS также проблемы с инициализацией большого количества компонентов за раз, что приводит к замедленному старту компьютера.

BIOS нуждается в замене уже на протяжении большого периода времени. Intel начала разработку EFI (Extensible Firmware Interface) еще в 1998 году и Apple перешла на использование EFI в 2006 году, когда состоялся переход на архитектуру Intel. В 2007 году Intel, AMD, Microsoft и различные производители компьютеров одобрили спецификацию UEFI – "Unified Extensible Firmware Interface " или "объединенный расширяемый интерфейс встроенного программного обеспечения ". Windows получила поддержку UEFI в Windows Vista SP1 и Windows 7. Сегодня почти все компьютеры используют UEFI вместо BIOS.

Чем UEFI лучше БИОС

UEFI устанавливается вместо BIOS на различных ПК, которые вы можете найти в магазинах электроники. Сразу же надо отметить, что пользователь не может перейти с BIOS на UEFI на существующем железе. Для этого надо приобретать новое железо, которое поддерживает UEFI. Подавляющее большинство UEFI-компьютеров включают в себя BIOS-эмуляцию (зачастую это называется Legacy BIOS) , чтобы пользователь мог установить и загрузить старую операционную систему, для работы которой нужен BIOS. Иными словами, UEFI обратно совместима.

Куда более современный и дружелюбный к пользователю интерфейс UEFI.

Новый стандарт избавился от неприятных ограничений BIOS. Компьютер с UEFI может загружаться с накопителей объемом больше 2.2 Тб. Теоретически, максимальный объем носителя для UEFI составляет 9.4 Зтб (9.4 триллиона гигабайт). Это очень много. Вся суть в том, что UEFI использует схему GPT с 64-битными элементами..

UEFI запускается в 32 и 64-битном режимах, а также имеет больше памяти для работы. Это в свою очередь конвертируется в ускоренную загрузку процессора, и удобство использования. UEFI-системы зачастую имеют красивые интерфейсы с поддержкой ввода с мыши (на скриншоте выше). Есть также и ряд других преимуществ. К примеру, UEFI поддерживает Secure Boot. Это специальная процедура, которая проверяет загружаемую операционную систему и убеждается в том, что во время ее загрузки вредоносное или просто сторонеее программное обеспечение не будет вмешиваться. Также в UEFI есть поддержка различных сетевых функций, что полезно при решении технических проблем с компьютером. В традиционном BIOS пользователь должен иметь физический доступ к компьютеру, тогда как в UEFI есть возможность удаленного доступа для конфигурации.

В целом UEFI – это такая маленькая операционная система. Она может храниться на флеш-памяти материнской платы или же ее можно загрузить из жесткого / сетевого диска. Разные компьютеры с разными UEFI имеют не менее разные интерфейсы и возможности. Все зависит от предпочтений производителя вашего компьютера.

UEFI стало большим обновлением для современных компьютеров, но подавляющее большинство пользователей вряд ли заметит какую-то существенную разницу. Да и многих этот вопрос не интересует вообще. Все же надо понимать, что приход UEFI вместо BIOS стал исключительно положительным эволюционным изменением в мире современных компьютеров, пусть даже все его прелести и новшества остаются спрятанными глубоко в материнской плате компьютера. Сейчас индустрия все еще находится в переходном состоянии от BIOS к UEFI, поэтому все прелести нового стандарта раскроются в ближайшем будущем. Чтобы ускорить этот процесс, Intel решила полностью отказаться от BIOS до 2020 года и это хорошо.