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CSS与EFI(UEFI)新一代BIOS技术
来源: 作者: 阅读: 发布时间:2008-06-27
 虽然BIOS一路演进到具有ACPI支持能力,但本质上的变化并不大,业界也一直酝酿着要做改变的声音。不过,BIOS由于在业界已经根深蒂固、并不能说改就改,因此,直到近年来才有所谓的 CSS (Core System Software)和EFI(UEFI)。

1、CSS技术

  CSS是在2003时由 微软和BIOS供货商Phoenix共同制定,当时号称所谓真正图形接口BIOS,被誉为将取代传统BIOS的新希望。从本质上,CSS是直接嵌入微软操作系统中的软件,微软长久以来就一直希望能跳过BIOS直接控制硬件,但从来没有真的成功过。就算Window NT已将许多BIOS工作纳入核心,但像磁盘控制等功能,仍然无法不靠BIOS来完成。通过直接纳入Windows底层的CSS BIOS,上层图形接口用户就可以直接访问并管理所有硬件资源。

  从技术角度来看,CSS在操作系统高度和硬件结合的优势下,比传统BIOS具有较佳数字安全、网络管理等好处;Phoenix在CSS架构下建立了许多现在颇为热门的信赖式运算与核心码,就是一种与操作系统结合的软件。正因为CSS BIOS是操作系统的一部分,所以包括病毒攻击等防护,都可以靠系统中的防毒软件来完成。在微软的理想中,CSS BIOS将融入数字版权管理系统,自动对软件的版权直接进行检测,以此防止软件盗版。

  而对用户来说,CSS的最大好处在于将电脑操作变得更加简单可靠,同时拥有着更高的安全性能。例如,CSS BIOS软件检测到病毒复制,修改硬件资源的时候会发出警报来通知上层界面,而上层界面就可以通过操作来进行调整或修复起到防止病毒的作用。除此以外,CSS技术将具有更强的可维护性,配置管理界面都有大幅度的改善,这样的BIOS或者只是Windows中的一个组件,只需要打开控制面板做出相应的调整就可以简单明了地调整硬件设置,并且即时生效。此外,微软官方表示CSS BIOS还将集成数字版权管理系统(DRM),在此功能上,BIOS将自动对软件的版权直接进行检测,也是防止盗版的重要手段之一。

  虽然听起来不错,但CSS也有许多缺点。首先,CSS只是把放在Flash等非挥发内存中的固件,换成软件的型式存在操作系统中,本质上的变革有限。其次,操作系统直接包含BIOS能力固然可强化对硬件的控制能力,但假若恶意程序取得操作系统掌控权,就能直接对系统安全做出更具破坏力的动作,或更容易对电脑使用者的动作进行监视、窃取数据。同时CSS BIOS技术赋予管理者的权限过大,使得通过电脑偷窥用户如何使用电脑在技术上成为简单的事情,而且就算是用户使用盗版软件,对用户进行惩罚的也应该是执法或相应的部门,而不是操作系统。

  当然,CSS BIOS能否成为BIOS的最大挑战者,在于整个市场的接受力度。尽管Phoenix是目前最大的BIOS供货商,但在包括Intel、微软、其它BIOS业者和软/硬件制造商都表态支持UEFI的状态下,CSS也许只能成为Phoenix BIOS的一种特色,而无法成为标准。

2、EFI/UEFI技术

  EFI的出现第一次被正式提出,是在2000年的Intel春季IDF上,经过几次修订,现在已经到了EFI 1.10版,而2.0版正由UEFI这个组织制定中(故EFI也现称为UEFI)。EFI早在2000年时由Inetl提出的标准,从某个角度来讲,Intel在当时推出EFI主要为将来电脑固件能兼容于各种不同架构平台布局;例如EFI可运用在Itanium、Pentium甚至XScale平台上。最初,共同发展EFI的业者包括Intel、AMI和台湾业者Insyde,后来由于EFI确实具有足够的前瞻性,产业间成立了UEFI(Unified EFI)论坛,共同开发适用于各平台的PC固件标准。基本上,UEFI是基于原有的EFI 1.10为基础,正在进行UEFI 2.0的制定工作。

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EFI/UEFI架构图

  在UEFI的架构中间绿色的H型区块部分,包括平台驱动程序、UEFI驱动程序、兼容性支持模块和最底层"准UEFI模块"等,就是BIOS业者所提供的程序范围。在Intel的定义里,准UEFI模块即与现有BIOS相当。

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UEFI的启动画面

  UEFI的最大特点,采用模块化设计的UEFI BIOS,基本上区分成硬件控制和OS软件两大模块,前者只要是相同版本的UEFI BIOS,就会有相同的功能,后者则是给厂商用C语言撰写应用功能的开放接口。通过这个开放接口,厂商就可以自行编写出各种功能的插件(Plug-in),像是类似Ghost的系统备份/还原插件、类似IE的浏览器插件、类似Anti-Virus的防病毒插件等功能来增加自家产品的功能特色。从前面的内容来看,UEFI BIOS完全不同于传统BIOS的样貌,几乎就是一个专用的微型操作系统。而随着UEFI BIOS内建功能的多样化,它的数据体积自然是不容小视,再加上扩展性的需要,UEFI BIOS将不再是存放在主板上的只读存储器中,而是在硬盘划分出一块FAT 32格式的扇区(ESP;UEFI BIOS System Partition),来存放UEFI BIOS的相关数据。

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UEFI的设置画面

  可以说,UEFI系统的固件就相当于一个简单的操作系统,在开机程序完成后,使用者可选择执行UEFI Shell当做命令接口,或指定任一其它操作系统。这种情形就有点像早期的DOS一样,Windows只是另一个使用者接口系统。包括AMI和Insyde,现在的UEFI BIOS都是以Intel所撰写的UEFI功能核心Framework(开发代号为Tiano)为基础,再加挂其编写的架构模块。甚至于微软的下一代操作系统Longhorn,也在IDF中宣布支持UEFI,按照微软的计划,未来所有新的操作系统都将支持UEFI。在模块化分工的概念下,加入一个新的中介接口的确能将系统变动带来的其它改变减至最少。

  因为UEFI的这种架构特性,所以很多人认为在UEFI成为电脑固件后,对BIOS厂商和微软都是威胁----BIOS业者将不再有绝对的主控地位,而用户在开机后执行系统的选择性增加,就不见得一定得依赖微软的Windows了。不过,UEFI BIOS也象CSS一样存在不少缺点。比如真正的UEFI是在硬盘中隔离出一个区域来作为存储空间的,如果硬盘这一小块空间出现物理损坏,后果怎样?由于UEFI更像是种软件,所以对病毒、外部程序侵入的防御能力就比传统的BIOS削弱了不少。再说,现在会用C语言来编程的人不少,可能很多人都可以很容易破译UEFI,这对UEFI的安全性提出了更高的要求。

结语

  从传统BIOS的角度来看,目前市场上并不需要所谓的图形化接口BIOS;主要原因是现有BIOS改成图形接口须做的工太多太复杂,且图形接口占用额外的内存空间,以使用率来讲并不符合效益。对于BIOS的未来发展方向,从电脑应用趋势变化的观点思考,BIOS能做且应该做的事远超过现有产品。

  至于CSS、UEFI对产业来说还是一个发展中的技术。不过,与需要重新开发新技术的CSS BIOS比较起来不需要投入太大资本的UEFI BIOS更加让硬件厂商动心,安全角度来分析,也是UEFI BIOS更具有优势和安全性,而且Intel官方宣布微软的下一个操作系统将会支持UEFI BIOS,与遥遥无期的CSS BIOS相比,真正取代传统BIOS的技术UEFI BIOS已经快要到来了。

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