UEFI是什么?UEFI一般指統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口,統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（英語：Unified Extensible Firmware Interface，縮寫UEFI）是一種個(gè)人電腦系統(tǒng)規(guī)格，用來定義操作系統(tǒng)與系統(tǒng)固件之間的軟件界面，作為BIOS的替代方案�？蓴U(kuò)展固件接口負(fù)責(zé)加電自檢（POST）、聯(lián)系操作系統(tǒng)以及提供連接操作系統(tǒng)與硬件的接口。

UEFI的前身是Intel在1998年開始開發(fā)的Intel Boot Initiative，后來被重命名為可擴(kuò)展固件接口（Extensible Firmware Interface，縮寫EFI）。Intel在2005年將其交由統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口論壇（Unified EFI Forum）來推廣與發(fā)展，為了凸顯這一點(diǎn)，EFI也更名為UEFI（Unified EFI）。UEFI論壇的創(chuàng)始者是11家知名電腦公司，包括Intel、IBM等硬件廠商，軟件廠商Microsoft，及BIOS廠商AMI、Insyde及Phoenix。

規(guī)格

可擴(kuò)展固件接口（EFI）最初是由英特爾開發(fā)，于2002年12月英特爾釋出其訂定的版本——1.1版，之后英特爾不再有其他關(guān)于EFI的規(guī)范格式發(fā)布。有關(guān)EFI的規(guī)范，英特爾已于2005年將此規(guī)范格式交由UEFI論壇來推廣與發(fā)展，后來并更改名稱為Unified EFI（UEFI）。UEFI論壇于2007年1月7日釋出并發(fā)放2.1版本的規(guī)格，其中較1.1版本增加與改進(jìn)了加密編碼（cryptography）、網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證（network authentication）與用戶接口架構(gòu)（User Interface Architecture）。

2009年5月9日，發(fā)布2.3版本。

統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）的產(chǎn)生

眾所周知，英特爾在近二十年來引領(lǐng)以x86系列處理器為基礎(chǔ)的PC技術(shù)潮流，其產(chǎn)品如CPU，芯片組等在PC生產(chǎn)線中占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)的位置。因此，不少人認(rèn)為此舉顯示英特爾公司欲染指固件產(chǎn)品市場的野心。事實(shí)上，EFI技術(shù)源于英特爾安騰處理器（Itanium）平臺(tái)的推出。安騰處理器是英特爾瞄準(zhǔn)服務(wù)器高端市場投入近十年研發(fā)力量設(shè)計(jì)產(chǎn)生的與x86系列完全不同的64位新架構(gòu)。在x86系列處理器進(jìn)入32位的時(shí)代，由于兼容性的原因，新的處理器（80386）保留16位的運(yùn)行方式（實(shí)模式），此后多次處理器的升級(jí)換代都保留這種運(yùn)行方式。甚至在包含EM64T技術(shù)的至強(qiáng)系列處理器中，處理器加電啟動(dòng)時(shí)仍然會(huì)切換到16位的實(shí)模式下運(yùn)行（BIOS）。英特爾將這種情況歸咎于BIOS技術(shù)的發(fā)展緩慢。自從IBM PC兼容機(jī)廠商通過凈室的方式復(fù)制出第一套BIOS源程序，BIOS就以16位匯編代碼，寄存器參數(shù)調(diào)用方式，靜態(tài)鏈接，以及1MB以下內(nèi)存固定編址的形式存在十幾年。雖然由于各大BIOS廠商近年來的努力，有許多新元素添加到產(chǎn)品中，如PnPBIOS、ACPI、傳統(tǒng)USB設(shè)備支持等等，但BIOS的根本性質(zhì)沒有得到任何改變。這迫使英特爾在開發(fā)新的處理器時(shí)，都必須考慮加進(jìn)使性能大大降低的兼容模式。用一個(gè)比喻來講：這就像保時(shí)捷新一代的全自排跑車，被人套上去一個(gè)蹩腳打檔器。

然而，安騰處理器并沒有這樣的顧慮，它是一個(gè)新生的處理器架構(gòu)，系統(tǒng)固件和操作系統(tǒng)之間的接口都可以完全重新定義。并且這一次，英特爾將其定義為一個(gè)可擴(kuò)展的，標(biāo)準(zhǔn)化的固件接口規(guī)范，不同于傳統(tǒng)BIOS的固定的，缺乏文檔的，完全基于經(jīng)驗(yàn)和晦澀約定的一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)�；�于EFI的第一套系統(tǒng)產(chǎn)品的出現(xiàn)至今已經(jīng)有五年的時(shí)間，如今，英特爾試圖將成功運(yùn)用在高端服務(wù)器上的技術(shù)推廣到市場占有率更有優(yōu)勢的PC產(chǎn)品線中，并承諾在2006年間會(huì)投入全力的技術(shù)支持。

比較統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）和BIOS

二者顯著的區(qū)別就是UEFI是用模塊化，C語言風(fēng)格的參數(shù)堆棧傳遞方式，動(dòng)態(tài)鏈接的形式構(gòu)建的系統(tǒng)，較BIOS而言更易于實(shí)現(xiàn)，容錯(cuò)和糾錯(cuò)特性更強(qiáng)，縮短了系統(tǒng)研發(fā)的時(shí)間。它可以運(yùn)行于x86-64、IA32、IA64等架構(gòu)上（在個(gè)人電腦上通常是x86-64平臺(tái)），突破傳統(tǒng)16位代碼的尋址能力，達(dá)到處理器的最大尋址。它利用加載EFI驅(qū)動(dòng)程序的形式，識(shí)別及操作硬件，不同于BIOS利用掛載真實(shí)模式中斷的方式增加硬件功能。后者必須將一段類似于驅(qū)動(dòng)程序的16位代碼（如RAID卡的Option ROM）放置在固定的0x000C0000至0x000DFFFF之間存儲(chǔ)區(qū)中，運(yùn)行這段代碼的初始化部分，它將掛載實(shí)模式下約定的中斷向量向其他程序提供服務(wù)。例如，VGA圖形及文本輸出中斷（INT 10h），磁盤訪問中斷服務(wù)（INT 13h）等等。由于這段存儲(chǔ)空間有限（128KB），BIOS對(duì)于所需放置的驅(qū)動(dòng)程序代碼大小超過空間大小的情況無能為力。另外，BIOS的硬件服務(wù)程序都以16位代碼的形式存在，這就給運(yùn)行于增強(qiáng)模式的操作系統(tǒng)訪問其服務(wù)造成了困難。因此BIOS提供的服務(wù)在現(xiàn)實(shí)中只能提供給操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序或MS-DOS類操作系統(tǒng)使用。而UEFI系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序可以由EFI Byte Code（EBC）編寫而成，EFI Byte Code是一組專用于EFI驅(qū)動(dòng)程序的虛擬機(jī)器語言，必須在EFI驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行環(huán)境（Driver Execution Environment，或DXE）下被解釋運(yùn)行。采用EBC編寫的EFI驅(qū)動(dòng)程序擁有向下兼容性，打個(gè)比方說，一個(gè)帶有EFI驅(qū)動(dòng)程序的擴(kuò)展設(shè)備，既可以將其安裝在安騰處理器的系統(tǒng)中，也可以安裝于支持UEFI的64位/32位PC系統(tǒng)中，而它的EFI驅(qū)動(dòng)不需要重新編寫。這樣就無需對(duì)系統(tǒng)升級(jí)帶來的兼容性因素作考慮。另外，由于EFI驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)簡單，所有的PC部件提供商都可以參與，情形非常類似于現(xiàn)代操作系統(tǒng)的開發(fā)模式，這個(gè)開發(fā)模式曾使Windows在短短的兩三年時(shí)間內(nèi)成為功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越的操作系統(tǒng)�；�于EFI的驅(qū)動(dòng)模型可以使UEFI系統(tǒng)接觸到所有的硬件功能，在操作系統(tǒng)運(yùn)行以前瀏覽萬維網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)圖形化、多語言的BIOS設(shè)置界面，或者無需運(yùn)行操作系統(tǒng)即可線上更新BIOS等等不再是天方夜譚，甚至實(shí)現(xiàn)起來也非常簡單。這對(duì)基于傳統(tǒng)BIOS的系統(tǒng)來說是件難以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，在BIOS中添加幾個(gè)簡單的USB設(shè)備支持都曾使很多BIOS設(shè)計(jì)師痛苦萬分，更何況除了添加對(duì)無數(shù)網(wǎng)絡(luò)硬件的支持外，還得憑空構(gòu)建一個(gè)16位模式下的TCP/IP協(xié)議棧。

一些人認(rèn)為BIOS只不過是由于兼容性問題遺留下來的無足輕重的部分，不值得為它花費(fèi)太大的升級(jí)努力。而反對(duì)者認(rèn)為，當(dāng)BIOS的出現(xiàn)約制了PC技術(shù)的發(fā)展時(shí)，必須有人對(duì)它作必要的改變。

統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）和操作系統(tǒng)

UEFI在概念上非常類似于一個(gè)低階的操作系統(tǒng)，并且具有操控所有硬件資源的能力。不少人感覺它的不斷發(fā)展將有可能代替現(xiàn)代的操作系統(tǒng)。事實(shí)上，EFI的締造者們?cè)诘谝话嬉?guī)范出臺(tái)時(shí)就將EFI的能力限制于不足以威脅操作系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。首先，它只是硬件和預(yù)啟動(dòng)軟件間的接口規(guī)范；其次，UEFI環(huán)境下不提供中斷的機(jī)制，也就是說每個(gè)EFI驅(qū)動(dòng)程序必須用輪詢（polling）的方式來檢查硬件狀態(tài)，并且需要以解釋的方式運(yùn)行，較操作系統(tǒng)下的機(jī)械碼驅(qū)動(dòng)效率更低；再則，UEFI系統(tǒng)不提供復(fù)雜的緩存器保護(hù)功能，它只具備簡單的緩存器管理機(jī)制，具體來說就是指運(yùn)行在x64或x86處理器的64位模式或保護(hù)模式下，以最大尋址能力為限把緩存器分為一個(gè)平坦的段（Segment），所有的程序都有權(quán)限訪問任何一段位置，并不提供真實(shí)的保護(hù)服務(wù)。當(dāng)UEFI所有組件加載完畢時(shí)，便會(huì)啟動(dòng)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)程序，如果UEFI固件內(nèi)置EFI Shell，也可以啟動(dòng)EFI Shell命令提示（部分UEFI固件內(nèi)置EFI Shell），在這里，用戶可以調(diào)入執(zhí)行EFI應(yīng)用程序，這些EFI程序可以是OEM提供的硬件檢測軟件，OEM提供的備份軟件，引導(dǎo)管理軟件，操作系統(tǒng)的啟動(dòng)程序等等，也可以加載EFI分區(qū)（ESP）中的EFI驅(qū)動(dòng)程序（如文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序）。EFI應(yīng)用程序和EFI驅(qū)動(dòng)程序可以是PE格式的.efi文件，可用C語言編寫。在UEFI引導(dǎo)模式下，操作系統(tǒng)的啟動(dòng)程序也是EFI應(yīng)用程序，啟動(dòng)程序的EFI文件存儲(chǔ)在EFI系統(tǒng)分區(qū)（ESP）上。理論上來說，對(duì)于EFI應(yīng)用程序的功能并沒有任何限制，任何人都可以編寫這類軟件，并且效果較以前MS-DOS下的軟件更華麗，功能更強(qiáng)大。一旦引導(dǎo)軟件將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，所有用于引導(dǎo)的服務(wù)代碼將全部停止工作，部分運(yùn)行時(shí)，代服務(wù)程序還可以繼續(xù)工作，以便于操作系統(tǒng)一時(shí)無法找到特定設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，該設(shè)備還可以繼續(xù)被使用。

UEFI固件區(qū)分架構(gòu)，在UEFI引導(dǎo)模式下，通常只能運(yùn)行特定架構(gòu)的UEFI操作系統(tǒng)和特定架構(gòu)的EFI應(yīng)用程序（EBC程序除外）。比如，采用64位UEFI固件的PC，在UEFI引導(dǎo)模式下只能運(yùn)行64位操作系統(tǒng)啟動(dòng)程序；而在Legacy引導(dǎo)模式（即BIOS兼容引導(dǎo)模式）下，通常不區(qū)分操作系統(tǒng)的比特?cái)?shù)，既可以運(yùn)行16位的操作系統(tǒng)（如DOS），也可以運(yùn)行32位或64位的操作系統(tǒng)，和BIOS一樣。

統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）的組成

一般認(rèn)為，UEFI由以下幾個(gè)部分組成：

Pre-EFI初始化模塊

EFI驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行環(huán)境

EFI驅(qū)動(dòng)程序

兼容性支持模塊（CSM）

EFI高層應(yīng)用

GUID磁盤分區(qū)表

在實(shí)現(xiàn)中，統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）初始化模塊和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行環(huán)境通常被集成在一個(gè)只讀存儲(chǔ)器中。Pre-EFI初始化程序在系統(tǒng)開機(jī)的時(shí)候最先得到執(zhí)行，它負(fù)責(zé)最初的CPU，芯片組及存儲(chǔ)器的初始化工作，緊接著載入EFI的驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行環(huán)境（DXE）。當(dāng)DXE被載入運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)便具有了枚舉并加載其他EFI驅(qū)動(dòng)程序的能力。在基于PCI架構(gòu)的系統(tǒng)中，各PCI橋及PCI適配器的EFI驅(qū)動(dòng)程序會(huì)被相繼加載及初始化；這時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)而枚舉并加載各橋接器及適配器后面的各種總線及設(shè)備的EFI驅(qū)動(dòng)程序，周而復(fù)始，直到最后一個(gè)設(shè)備的EFI驅(qū)動(dòng)程序被成功加載。正因如此，EFI驅(qū)動(dòng)程序可以放置于系統(tǒng)的任何位置，只要能保證它可以按順序被正確枚舉。例如一個(gè)具PCI-E總線接口的RAID存儲(chǔ)適配器，其EFI驅(qū)動(dòng)程序一般會(huì)放置在這個(gè)設(shè)備的匹配PCI規(guī)范的擴(kuò)展只讀存儲(chǔ)器（PCI Expansion ROM）中，當(dāng)PCI總線驅(qū)動(dòng)程序被加載完畢，并開始枚舉其子設(shè)備時(shí)，這個(gè)存儲(chǔ)適配器旋即被正確識(shí)別并加載它的EFI驅(qū)動(dòng)程序。部分EFI驅(qū)動(dòng)程序還可以放置在某個(gè)磁盤的EFI系統(tǒng)分區(qū)（ESP）中，只要這些驅(qū)動(dòng)程序不是用于加載這個(gè)磁盤的驅(qū)動(dòng)的必要部件。在EFI規(guī)范中，一種突破傳統(tǒng)MBR磁盤分區(qū)結(jié)構(gòu)限制的GUID磁盤分區(qū)系統(tǒng)（GPT）被引入，新結(jié)構(gòu)中，磁盤的主分區(qū)數(shù)不再受限制（在MBR結(jié)構(gòu)下，只能存在4個(gè)主分區(qū)），另外EFI/UEFI+GUID結(jié)合還可以支持2.1 TB以上硬盤（有測試顯示，3TB硬盤使用MBR，并且安裝Windows 6.x 64位系統(tǒng)，只能識(shí)別到2.1TB），并且分區(qū)類型將由GUID來表示。在眾多的分區(qū)類型中，EFI系統(tǒng)分區(qū)可以被UEFI固件訪問，可用于存放操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序、EFI應(yīng)用程序和EFI驅(qū)動(dòng)程序。EFI系統(tǒng)分區(qū)采用FAT文件系統(tǒng)，容量較小，在Windows操作系統(tǒng)下，默認(rèn)是隱藏的。UEFI固件通過運(yùn)行EFI系統(tǒng)分區(qū)中的啟動(dòng)程序啟動(dòng)操作系統(tǒng)。CSM是在x86平臺(tái)UEFI系統(tǒng)中的一個(gè)特殊的模塊，它將為不具備UEFI引導(dǎo)能力的操作系統(tǒng)（如Windows XP）以及16位的傳統(tǒng)Option ROM（即非EFI的Option ROM）提供類似于傳統(tǒng)BIOS的系統(tǒng)服務(wù)。Secure Boot和CSM不兼容，因此在UEFI固件設(shè)置中打開CSM前，需要在UEFI固件設(shè)置中關(guān)閉Secure Boot。 [2]

統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）的發(fā)展

英特爾無疑是推廣EFI的積極因素，近年來由于業(yè)界對(duì)其認(rèn)識(shí)的不斷深入，更多的廠商正投入這方面的研究。包括英特爾，AMD在內(nèi)的一些PC生產(chǎn)廠家聯(lián)合成立了UEFI論壇。另外各大BIOS提供商如Insyde，Phoenix，AMI等，他們?cè)�先被認(rèn)為是EFI發(fā)展的阻礙力量，現(xiàn)在也不斷的推出各自的解決方案。分析人士指出，這是由于BIOS廠商在EFI架構(gòu)中重新找到了諸如Pre-EFI啟動(dòng)環(huán)境之類的市場位置，然而隨著EFI在PC系統(tǒng)上的成功運(yùn)用，以及英特爾新一代芯片組的推出，這一部分市場份額將會(huì)不出意料的在英特爾的掌控之中。2011年以后生產(chǎn)的零售主板大多數(shù)采用UEFI技術(shù)。隨后，微軟又要求，預(yù)裝Windows 8的電腦，必須采用UEFI引導(dǎo)模式，以及Secure Boot。部分采用EFI技術(shù)的BIOS并不支持EFI引導(dǎo)。

采用UEFI固件的x86/x64系統(tǒng)類別

類別0，這類系統(tǒng)使用x86 BIOS固件，只支持傳統(tǒng)操作系統(tǒng)。

類別1，這類系統(tǒng)采用支持UEFI和Pi規(guī)范的固件，激活CSM層功能，只支持傳統(tǒng)操作系統(tǒng)。

類別2，這類系統(tǒng)采用支持UEFI和Pi規(guī)范的固件，激活CSM層功能，同時(shí)支持傳統(tǒng)和UEFI啟動(dòng)的操作系統(tǒng)。

類別3，這類系統(tǒng)采用支持UEFI和Pi規(guī)范的固件，不再提供或完全關(guān)閉CSM層功能，只支持由UEFI啟動(dòng)的操作系統(tǒng)。

類別3+，在類別3的系統(tǒng)基礎(chǔ)上提供并激活Secure Boot功能。

微軟公司的Windows 8及之后的操作系統(tǒng)適用于上述所有類別的電腦，之前支持UEFI固件的操作系統(tǒng)適用于類別0至類別2型電腦，不支持UEFI固件的操作系統(tǒng)僅可用于類別0和類別1的電腦。所有支持UEFI啟動(dòng)的Linux操作系統(tǒng)適用于類別0至類別3型電腦，多數(shù)現(xiàn)行分發(fā)版也支持類別3+中的Secure Boot功能，譬如Ubuntu等。 Intel計(jì)劃將于2020年推出的UEFI Class 3規(guī)范中，將Legacy BIOS界面完全舍棄，Intel旗下的所有產(chǎn)品將使用UEFI Class 3（有一部分產(chǎn)品可能是3+）。至2018年，部分x86架構(gòu)設(shè)備已經(jīng)徹底舍棄CSM，或者，在Legacy引導(dǎo)模式下，功能很有限。