bios,几乎和pc有着同样的寿命,当年康柏第一台“克隆”pc诞生的时候,它为了简化启动的设置,引入了固化程序的概念,在启动时负责将pc初始化,然后再将控制权交给磁盘上的操作系统。而今天,“康柏”这个品牌已经消失,而bios却作为无心插柳柳成荫之作,延续至今。
bios伴随了我们十几年,在这么长的日子里,硬件升了一代又一代,电脑换了一台又一台,唯一不变的,就是bios。bios默默伴随着我们这帮从刚学会打abcd的毛头孩子长大成人,当我们都变了,它却还是它 初的模样。
风华已去,佳人已老,bios在十几年的守护中,一步步逐渐落后于硬件的发展,趋于落寞,垂垂老暮。bios在pc启动时,将pc初始化,然后控制权交给磁盘上的操作系统,在后面的阶段,用户的感觉是在通过操作系统直接和硬件对话,可实际上,操作系统想要与硬件进行沟通,仍然必须通过bios。
我们熟悉的bios操作界面
bios的全称是basic input/output system,中文名是基本输入输出系统。bios即是操作系统和计算机硬件之间通讯的桥梁,更是充当翻译的角色,从dos时代起,微软的操作系统一直都是建立在“中断”这个概念上的,程序的切换依靠中断,系统的开关依靠中断,甚至我们按下了机箱上“reset”键强制重启电脑,也还是中断在后台的作用。为了延续整套的16位中断系统,无论是cpu开发还是软件升级,都得考虑中断模式。
在x86系列处理器进入32位时代后,由于兼容性的原因,新的处理器保留了16位的运行方式,此后多次处理器的升级换代都保留了这种运行方式。甚至在含64位扩展技术的至强系列处理器中,处理器加电启动时仍然会切换到16位的实模式下运行。bios程序以16位汇编代码、寄存器参数调用方式、静态链接以及1mb以下内存固定编址的形式存在了十几年,虽然各大bios厂商近年来努力得对其进行改进,加入了许多新元素到产品中,如acpi、usb支持等,但bios的根本性质没有得到任何改变,16位的运行工作环境是其 为致命的缺点。
现有的bios不但在工作方式存在令人不满之处,在工作能力上,也令人颇有微词。bios发展到现在,用来存放bios程序的芯片 大不过2mb,换成实际字节就是256kb,面对这个数值,即使你想为bios编写一些新的功能,bios芯片中也不会有足够的空间让你写入。这也是bios这十几年来一直停滞不前的原因之一。
所以bios经过了这些年的辉煌期,已经逐渐脱离了时代的发展,成为了pc功能和性能进一步提升的瓶颈,只有寻求bios的接任者。而bios,必将在璀璨光环的环绕中,落下帷幕,成为历史的记录。
efi接过接力棒
efi的英文全称是extensible firmware interface,中文名是可扩展固件接口,早在2006年的上半年,intel曾经在idf上进行过efi的演示。要使用efi系统,必须主板和操作系统都支持efi功能,目前支持efi功能的操作系统有mac os x、vista和server 2003。
efi在开机时的作用和bios一样,就是初始化pc,但在细节上却又不一样。bios对pc的初始化,只是按照一定的顺序对硬件通电,简单地检查硬件是否能工作,而efi不但检查硬件的完好性,还会加载硬件在efi中的驱动程序,不用操作系统负责驱动的加载工作。 efi的 革命之处,是颠覆了bios的界面概念,让操作界面和windows一样易于上手。在efi的操作界面中,鼠标成为了替代键盘的输入工具,各功能调节的模块也做的和windows程序一样,可以说,efi就是一个小型化的windows系统。
对于操作系统来说,如果主板使用的是bios,那么操作系统就必须面对所有的硬件,大到主板显卡,小到鼠标键盘,每次重装系统或者系统升级,都必须手动安装新的驱动,否则硬件很可能无法正常工作。而基于efi的主板则方便很多,因为efi架构使用的驱动基于efi byte code。efi byte code有些类似于java的中间代码,并不由cpu直接执行操作,而是需要efi层进行翻译。对于不同的操作系统来说,efi将硬件层很好地保护了起来,所有操作系统看到的,都只是efi留给efi byte code的程序接口,而efi byte code又直接和windows的api联系,这就意味着无论操作系统是windows还是linux,只要有efi byte code支持,只需要一份驱动程序就能吃遍所有操作系统平台。
更为神奇的是,efi byte code驱动还能绕过操作系统,直接安装在efi环境中,这样对硬件的控制就由efi层负责,efi向操作系统直接提供硬件操作的接口,不需要操作系统再调用驱动。这种方式的优点是不需要进入操作系统,只需要进入efi界面,更新驱动程序就可以完成,而且不需要对每一个操作系统进行驱动升级,只要efi界面中升级一次,所有上层的操作系统都可以直接调用新的efi接口。
efi在开机之始就能够驱动所有的硬件,网络当然也不会例外,所以在efi的操作界面中,程序可以直接连接上互联网,向外界求助操作系统的维修信息或者在线升级驱动程序。
更方便的编程方式
有人会问:既然efi功能那么强大,那它存放在什么地方?是存放在原来的bios芯片中吗?答案当然是no。bios芯片只有256kb,远远不够efi使用。efi是以小型磁盘分区的形式存放在硬盘上的。efi的安装,必须在支持efi功能的主板上,使用光驱引导系统,然后对磁盘进行efi化的处理,这个处理的过程,主要就是划分efi独用的磁盘空间。
efi的存储空间大约为50mb到100mb,具体视驱动文件多少而定。在这部分空间中,包含以下几个部分:
1. pre-efi初始化模块
2. efi驱动执行环境
3. efi驱动程序
4. 兼容性支持模块(csm)
5. efi高层应用
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