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.
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.
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.
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 EFI используется для выбора и загрузки ОС, исключая потребность в специализированном механизме загрузки (загрузчик ОС является приложением EFI).
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.
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 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.
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.
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,
EFI поддерживает графические меню и некоторые возможности, например, осуществленные Aptio или Great Wall UEFI.
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.
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.
UEFI BIOS – программное решение, представляющее собой альтернативу системы BIOS, к которой давно привыкло большинство пользователей компьютеров. Нельзя сказать, что это совсем свежая разработка. Работы по созданию интерфейса между ОС и микропрограммами, ответственными за низкоуровневые функции «железа», начались во второй половине 90-х годов. Первоначально этот интерфейс носил название Intel Boot Initiative. Чуть позже название было изменено на EFI.
Первая спецификация этого интерфейса, выпущенная компанией Intel в 2000-ом году, продемонстрировала его явные преимущества перед классическим BIOS . Поэтому его поддержка есть в большинстве современных материнских плат. Сегодня мы поговорим об особенностях и преимуществах UEFI . Но для этого нужно сначала разобраться, что такое BIOS .
Это программное решение, встроенное в микросхему на материнской плате. Эта микропрограмма обеспечивает обмен данными между комплектующими элементами компьютера и операционной системой. То есть, за счет BIOS Windows имеет возможность работать с оперативной памятью, материнской платой, процессором, видеокартой и другими компонентами.
BIOS инициализируется намного раньше загрузки Windows . На микропрограмму возлагается задача по проверке всех систем компьютера, которые мы перечислили выше. Кроме того, BIOS задает им нужные параметры функционирования.
В том случае, если во время процедуры POST выявляется неисправный компонент компьютера, то BIOS передаст через маленький динамик кодовую последовательность звуковых сигналов, по которой пользователь может определить, какая именно деталь неисправна.
Тому есть несколько причин:
По этим причинам ведущие бренды обеспечивают поддержку UEFI в современных материнских платах.
UEFI в отличие от BIOS является не микропрограммой, а миниатюрной операционной системой
, но при этом она очень многое взяла от своей предшественницы. Задачи UEFI точно такие же, как у БИОС – взаимосвязь программного обеспечения и «железа» компьютера. Новый интерфейс точно так же проверяет оборудование перед запуском загрузчика Windows .
К основным преимуществам UEF I можно отнести:
Новый интерфейс поддерживает управление мышкой.
Он интуитивно понятен и поддерживает множество языков. Его настройка не вызывает никаких проблем.
Что касается “ Secure Boot ”, то эта процедура до сих пор считается сомнительным преимуществом. Как уже говорилось выше, если не отключить ее, то установка каких-либо операционных систем, кроме Windows 8 и 10, будет невозможна.
Есть мнение, что Microsoft активно продвигает процедуру “ Secure Boot ” в целях борьбы с конкурентами , ведь на новые компьютеры нельзя установить не только старые операционные системы Windows , но и ОС сторонних разработчиков. Кто-то скажет, что для решения проблемы достаточно отключить эту процедуру, но тогда пользователь будет лишен всех преимущества работы с жесткими дисками, имеющими GUID.
На все обвинения Microsoft отвечает однотипно – протокол был разработан для безопасности пользователей. И парировать эти слова нечем, ведь “ Secure Boot ” действительно обеспечивает высокий уровень защиты.
Сегодня пользователь можно столкнуться с разными версиями UEFI
. Дело в том, что разработкой интерфейса занимаются производители персональных компьютеров. Поэтому UEFI от разных брендов отличается по внешнему виду и функционалу. Например, во время запуска компьютера пользователь может не увидеть меню для доступа к настройкам интерфейса. Как правило, доступ к ним пользователь позднее может получить непосредственно из ОС Windows . При этом пользователь может исправить ситуацию, выбрав во вкладке «Параметры» режим «Особые варианты загрузки». После перезагрузки при старте будет появляться меню доступных режимов загрузки.
Альтернативный вариант для доступа к настройкам UEFI – нажатие клавиши ESC на клавиатуре при старте компьютера.
UEFI может работать в двух режимах :
Существует третий режим работы UEFI – гибридный, но он пока реализован на малом числе моделей компьютеров.
Еще одна важная особенность UEFI – она не распознает файловую систему NTFS . То есть, нельзя устанавливать ОС с флешек, форматированных в NTFS . Некоторые компьютерные специалисты считают это недостатком нового интерфейса.
Устанавливать Windows через UEFI немного сложнее, чем через БИОС. Сначала пользователю нужно создать загрузочную флешку.
Если пользователь намерен устанавливать Windows 10, то для создания и настройки флешки можно использовать официальную утилиту от Microsoft Media Сreation Tool. Использовать ее очень просто: нужно вставить флешку разъем компьютера запустить утилиту, которая определит все съемные носители в системе и предложит выбрать необходимый вариант. Далее, пользователю нужно будет провести примитивную настройку: выбрать разрядность операционной системы и язык.
Загрузочную флешку можно также сделать с помощью сторонних утилит. Это ненамного сложнее.
Следующий шаг – настройка UEFI БИОС к установке. Для доступа к настройкам интерфейса нужно при запуске компьютера нажать F 2 или Delete . После запуска меню нужно выбрать подраздел «Дополнительно». Во вкладке « boot » нужно выбрать режим поддержки USB с полной инициализацией. На вкладке “ Secure Boot ” не забудьте выбрать режим “ Windows UEFI mode ”. В завершении настройки нужно установить приоритет использования загрузочных устройств. Из имеющегося списка следует выбрать флешку с дистрибутивом ОС.
После этого можно устанавливать Windows .
Если во время установки Windows 8 или 10 появляется сообщение о неправильной настройке secure boot , то, вероятнее всего, пользователь забыл включить процедуру “ Secure Boot ” в UEFI БИОС. Для исправления ошибки достаточно включить режим защищенной загрузки.
При установке Windows 7 через UEFI БИОС пользователь может столкнуться с 2-мя проблемами:
После предварительной настройки UEFI включения и отключения необходимых функций можно приступать к установке ОС с флешки, CD или DVD .
Персонального компьютера, несмотря на постоянные обновления, «двойные» реализации и прочие новшества, по сути, так и оставался наиболее устаревшим компонентом современных компьютеров. Начиная с самых первых ПК в BIOS ничего кардинально не менялось. Его долгое время всерьез не трогали производители, опасаясь за то, что нарушится преемственность базовых функций, необходимых для правильного функционирования старых операционных систем.
Но старые системы ушли в прошлое, а те, что все еще используются, можно запускать с помощью программных эмуляторов. Поэтому бороться со старыми привычками BIOS стало не особо нужно. В самом деле, при загрузке с помощью BIOS не получить даже отображения национальных алфавитов, не говоря уже о поддержке сетевых устройств, оптимальных режимов работы оборудования, удобных решений по обновлению и т.п.
Рассказ о том, что такое UEFI, лучше начать с истории возникновения данной технологии.
История UEFI начинается в середине 90-х годов. Уже тогда для мощных серверных платформ было недостаточно возможностей стандартного BIOS. Поэтому для первых систем Intel-HP Itanium была разработана новая технология, которая получила название Intel Boot Initiative. Немного позже название было сменено на EFI или Extensible Firmware Interface.
Первой официальной спецификацией стала EFI 1.02, которая появилась на свет 12 декабря 2000 года. В начале 2002 года появилась спецификация 1.10. А уже в 2005 году был сформирован альянс компаний под названием Unified EFI Forum или UEFI Forum, а сама технология сменила название с EFI на UEFI. Сейчас разработкой UEFI занимается UEFI Forum, в состав, которого входят такие компании как AMD, Apple, Dell, HP, American Megatrends, IBM, Intel, Lenovo, Insyde Software, Microsoft и Phoenix Technologies. Последней спецификацией UEFI является спецификация под номером 2.3.1, которая была опубликована альянсом UEFI Forum в апреле 2011 года.
Очевидно, что UEFI это новый шаг в развитии персональных компьютеров. Но, какие реальные преимущества представляет использование данной технологии вместо старого доброго BIOS?
Большинство современных компьютеров вместо привычной всем первичной системы ввода/вывода оснащается новейшим управляющим инструментом, получившим название UEFI. Что это такое, пока еще знают далеко не все пользователи компьютеров и ноутбуков. Далее будут рассмотрены некоторые важные аспекты, связанные с этой разработкой. Кроме того, кратко коснемся вопросов, касающихся инсталляции операционных систем через этот интерфейс с помощью загрузочных USB-носителей, а также определим, как отключить UEFI, если использование этой системы по каким-то причинам является нецелесообразным. Но для начала разберемся в первичном понимании того, что это за система.
Многие пользователи привыкли к тому, что для настройки первичных параметров компьютерной системы еще до старта ОС нужно использовать BIOS. По сути, режим UEFI, который используется вместо BIOS, представляет собой практически то же самое, но сама система выстроена на основе графического интерфейса.
При загрузке этой системы, которую, кстати, многие называют своеобразной мини-ОС, сразу же обращает внимание на себя факт поддержки мыши и возможность установки для интерфейса регионального языка. Если пойти дальше, можно заметить, что, в отличие от BIOS, UEFI может работать с поддержкой сетевых устройств и отображать оптимальные режимы работы некоторых компонентов установленного оборудования.
Некоторые данную систему называют сдвоенным термином - BIOS UEFI. Хотя это и не противоречит логике программного-аппаратного обеспечения, тем не менее такое определение является несколько некорректным. Во-первых, UEFI является разработкой корпорации Intel, а BIOS-системы разрабатываются множеством других брендов, хотя кардинально между собой не отличаются. Во-вторых, BIOS и UEFI функционируют по несколько отличающимся принципам.
Теперь еще один взгляд на UEFI. Что это в более четком понимании, можно определить, выяснив отличия этой системы от BIOS. Как считается, UEFI позиционируется как некая альтернатива BIOS, поддержка которой сегодня заявлена многими производителями материнских плат. А вот отличия лучше рассматривать на основе минусов устаревающих систем BIOS.
Самое первое отличие состоит в том, что первичные системы ввода/вывода BIOS не позволяют корректно работать с жесткими дисками, объем которых составляет 2 Тб и более, что состоит в том, что система не имеет возможности полноценного использования дискового пространства.
Второй момент касается того, что для BIOS-систем установлено ограничение по работе с дисковыми разделами, в то время как UEFI поддерживает до 128 разделов, что становится возможным, благодаря наличию таблицы разделов стандарта GPT.
Наконец, в UEFI реализованы совершенно новые алгоритмы обеспечения безопасности, что полностью исключает подмену загрузчика при старте основной ОС, предупреждая даже воздействие вирусов и вредоносных кодов, и предоставляет выбор загружаемой операционной системы без использования специфичных средств внутри загрузчиков самих ОС.
Такова система UEFI. Что это такое, уже немного понятно. Теперь посмотрим, с чего же все начиналось. Ошибочно считать, что UEFI является относительно недавней разработкой.
Создание UEFI и универсального интерфейса началось еще в начале 90-годов. Как тогда оказалось для серверных платформ Intel возможностей стандартных BIOS-систем оказалось недостаточно. Поэтому была разработана совершенно новая технология, которая впервые была внедрена в платформе Intel-HP Itanium. Сначала она называлась Intel Boot Initiative, а вскоре была переименована в Extensible Firmware Interface или EFI.
Первая модификация версии 1.02 была представлена в 2000 году, в 2002 году вышла версия 1.10, а с 2005 года новой разработкой стал заниматься сформированный тогда альянс из нескольких компаний, получивший название Unified EFI Forum, после чего и сама система стала называться UEFI. На сегодняшний день в составе разработчиков можно встретить многие именитые бренды, как Intel, Apple, AMD, Dell, American Megatrends, Microsoft, Lenovo, Phoenix Technologies, Insyde Software и др.
Отдельно стоит остановиться на механизмах системы защиты. Если кто не знает, сегодня существует особый класс вирусов, которые способны прописывать собственные вредоносные коды при внедрении в саму микросхему, изменяя начальные алгоритмы системы ввода/вывода, что приводит к появлению возможности запуска основной операционной системы с расширенными правами по управлению. Именно таким образом вирусы могут получить несанкционированный доступ ко всем компонентам ОС и средствам управления ей, не говоря уже о пользовательской информации. Установка UEFI полностью исключает появление таких ситуаций за счет реализации режима безопасной загрузки под названием Secure Boot.
Не вдаваясь в технические аспекты, стоит отметить только то, что сам алгоритм защиты (безопасной загрузки) основан на использовании особых сертифицированных ключей, поддерживаемых некоторыми известными корпорациями. Но, как почему-то считается, данную опцию поддерживают только операционные системы Windows 8 и выше, а также некоторые модификации Linux.
То, что UEFI по своим возможностям превосходит BIOS, отмечается всеми специалистами. Дело в том, что новая разработка позволяет решать некоторые задачи даже без загрузки операционной системы, старт которой, кстати, при установленном оптимальном режиме работы основных «железных» компонентов вроде процессора или оперативной памяти, происходит намного быстрее. По некоторым данным, та же Windows 8 загружается в течение 10 секунд (правда, показатель этот является явно условным, поскольку нужно учитывать общую конфигурацию оборудования).
Однако поддержка UEFI имеет и ряд неоспоримых преимуществ, среди которых можно выделить следующие:
К сожалению, далеко не все операционные системы поддерживают работу с UEFI. Как уже говорилось, в основном такая поддержка заявлена для некоторых модификаций Linux и Windows, начиная с восьмой версии.
Теоретически можно установить и Windows 7 (UEFI инсталляционный дистрибутив распознает). Но вот полной гарантии, что установка будет завершена успешно, никто не даст. К тому же в случае использования Windows 7 UEFI-интерфейс и все сопутствующие возможности новой системы останутся просто невостребованными (а часто и недоступными). Таким образом, на компьютер или ноутбук с поддержкой UEFI ставить именно эту систему нецелесообразно.
Как уже было сказано выше, система безопасной загрузки основана на использовании сертифицированных ключей для предотвращения проникновения вирусов. Но такую сертификацию поддерживает ограниченное количество разработчиков.
Когда для операционной системы производится повторная установка через UEFI, проблем не будет при условии, что инсталлируемая система приближена к оригиналу установленной ранее по максимуму. В противном случае (что не редкость) может быть выдан запрет на установку. Однако и тут выход есть, поскольку сам режим Secure Boot можно отключить в настройках. Об этом будет сказано отдельно.
Самих версий UEFI существует достаточно много, и разные производители компьютерной техники устанавливают собственные варианты запуска первичной системы. Но иногда при попытке доступа к интерфейсу могут возникать проблемы вроде того, что не отображается главное меню настроек.
В принципе, для большинства компьютеров и ноутбуков с поддержкой UEFI можно использовать универсальное решение - нажатие клавиши Esc при входе в систему. Если такой вариант не срабатывает, можно воспользоваться и собственными средствами Windows.
Для этого необходимо войти в раздел параметров, выбрать меню восстановления и в строке особых вариантов загрузки кликнуть по ссылке «перезагрузить сейчас», после чего на экране появится несколько вариантов старта.
Что касается основных настроек, от стандартных систем BIOS они практически не отличаются. Отдельно можно отметить наличие режима эмулятора BIOS, который в большинстве случаев может называться либо Legacy, либо Launch CSM.
Кроме того, стоит обратить внимание на то, что при переходе на режим работы Legacy при первом удобном случае следует снова задействовать настройки UEFI, поскольку операционная система может и не загрузиться. Кстати сказать, отличия между разными версиями UEFI состоят в том, что в одних предусмотрен гибридный режим запуска либо эмулятора BIOS, либо UEFI, в других же такая возможность при работе в штатном режиме отсутствует. Иногда это может касаться и невозможности отключения безопасной загрузки Secure Boot.
Теперь посмотрим, как создать загрузочный USB-носитель для последующей установки операционной системы с использованием интерфейса UEFI. Первое и главное условие состоит в том, что загрузочная флешка UEFI должна иметь объем не менее 4 Гб.
Вторая проблема касается файловой системы. Как правило, Windows-системы по умолчанию производят форматирование съемных накопителей с использованием NTFS. А вот UEFI USB-носители с файловыми системами, отличными от FAT32, не распознает. Таким образом, на первом этапе следует произвести форматирование именно с применением такого параметра.
Теперь самый главный момент. Форматирование лучше всего производить из командной строки (cmd), запущенной с правами администратора.
В ней сначала вводится команда diskpart, после чего прописывается строка list disk, и командой select disk N, где N - порядковый номер USB-флешки, выбирается нужное устройство.
Далее для полной очистки используется строка clean, а затем командой create partition primary создается первичный раздел, который активируется командой active. После этого используется строка list volume, строкой select volume N (вышеуказанный порядковый номер раздела) выбирается флешка, а затем командой format fs=fat32 активируется старт процесса форматирования. По окончании процесса командой assign носителю можно присвоить определенную литеру.
После этого на носитель записывается образ будущей системы (можно использовать либо обычное копирование, либо создание загрузочной флешки в программах вроде UltraISO). При перезагрузке выбирается нужный носитель, и производится инсталляция ОС.
Иногда может появиться сообщение о том, что установка в выбранный раздел MBR невозможна. В этом случае нужно зайти в настройки приоритета загрузки UEFI. Там отобразится не одна, а две флешки. Старт загрузки нужно произвести с того устройства, в названии которого отсутствует сокращение EFI. При этом отпадает необходимость преобразования MBR в GPT.
Как оказывается, обновить прошивку UEFI намного проще, чем выполнять аналогичные операции для BIOS.
Достаточно просто на официальном сайте разработчика найти и скачать самую свежую версию, после чего запустить загруженный файл от имени администратора в среде Windows. Процесс обновления пройдет после перезагрузки системы без участия пользователя.
Наконец, посмотрим, как отключить UEFI, например, для случаев, когда загрузка со съемного носителя оказывается невозможной только по причине того, что само устройство не поддерживается.
Сначала нужно зайти в раздел безопасности Security и отключить режим безопасной загрузки Secure Boot (если это возможно), установив для него параметр Disabled. После этого в загрузочном меню Boot в строке приоритета Boot Priority следует выставить значение Legacy First. Далее из списка нужно выбрать устройство, которое будет первым для загрузки (жесткий диск) и выйти из настроек, предварительно сохранив изменения (Exit Saving Changes). Процедура полностью аналогична настройкам BIOS. Вместо команд меню можно использовать клавишу F10.
Вот кратко и все о системах UEFI, которые пришли на смену BIOS. Преимуществ у них, как уже можно было заметить, достаточно много. Многих пользователей особо радует графический интерфейс с поддержкой родного языка и возможность управления при помощи мыши. Впрочем, поклонников седьмой версии Windows придется огорчить. Ее установка в компьютерные системы с поддержкой UEFI выглядит не то что нецелесообразной, а иногда становится и вовсе невозможной. В остальном же использование UEFI выглядит очень простым, не говоря о некоторых дополнительных функциях, которые можно задействовать даже без загрузки операционной системы.
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".
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.
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:
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.
Тут я хотел бы определить достоинства интерфейса UEFI:
А теперь хотелось бы осветить недостатки технологии 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.
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 ?
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.
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)>
\<директория вендора ОС 1> <файл-загрузчик-ОС1>.efi \<директория вендора ОС 2> Реестре поддиректорий . Вендоры, директории которых не описаны в поддиректории вендоров и которые не имеют собственных поддиректорий в папке /EFI , зачастую размещают свой загрузчик как "загрузчик по-умолчанию". К примеру, для x64 систем по пути: /EFI/Boot/bootx64.efi . Файл загрузчика (boot loader) является типовым UEFI-приложением, имеет формат PE32+ и содержит код начальной стадии загрузки операционной системы, то есть начинает процесс загрузки ОС. Его цель - подготовить структуры данных, загрузить ядро ОС в память и передать ему управление. Некоторые старые реализации UEFI были "забагованы", они попросту игнорировали список загрузки в NVRAM и грузили напрямую модули либо /EFI/BOOT/bootx64.efi . Другие же, не менее "прямые" варианты UEFI не поддерживали меню загрузки и тоже всегда загружали /EFI/Boot/bootx64.efi либо /EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi в зависимости от своих таинственных предпочтений. Загрузка в Legacy-режимеUEFI не запускает никакого кода из классического MBR, вне зависимости от того, присутствует сектор на установленных в системе носителях или нет. Исключение составляют версии UEFI с реализацией поддержки "режима совместимости". В следствии этого, для традиционной (legacy) загрузки операционных систем, совместимых со стандартом разметки MBR, в UEFI предусмотрены специальные модули, которые могут быть (по усмотрению вендора) включены в прошивку. Узнать поддерживает ли конкретно Ваша UEFI-прошивка "режим совместимости" можно поискав в интерфейсе UEFI такие параметры как Legacy , Legacy CSM , Launch CSM , CSM Boot , CSM OS , Запуск CSM или CSM Support . Надо отметить что в подавляющем большинстве прошивок данный режим присутствует, что сильно упрощает жизнь пользователей, купивших новые ноутбуки или материнские платы, но так и не изменивших своих привычек в использовании "старых" операционных системам от MS:)
Мультизагрузка в UEFIС самого начала массового распространения персональных компьютеров, время от времени вставала задача развертывания нескольких операционных систем на одном ПК, в котором мог размещаться один или несколько физических носителей. Не так давно ситуацию существенно изменило открытие технологии виртуализации, но полностью проблему это не сняло. В классическом своём понимании, применительно к станциям, загружающимся по традиционному способу PC/AT BIOS с использованием классической разметки MBR, мультизагрузка представляла собой сторонний код в главном загрузочном секторе (MBR), который загружает так называемый менеджер загрузки (мультизагрузчик), хранящий настройки для каждой установленной на компьютере операционной системы и предоставляющий меню выбора загрузки той или иной ОС. Если говорить про наше время, то есть про мультизагрузку применительно к носителя, разбитым уже при помощи GPT разметки, то теперь многое изменилось. Как мы уже отмечали, UEFI напрямую умеет работать с GPT-дисками, поэтому задача по установке нескольких операционных систем существенно упрощается. Теперь все функции мультизагрузчика берет на себя встроенный UEFI Boot Manager, принципы функционирования которого мы описали выше. Инсталлятору ОС достаточно лишь сделать то, с чем он и так прекрасно справляется: разместить загрузчик на специальный раздел ESP в "свою" иерархию директорий, после чего этот загрузчик становится "видимым" в настройках UEFI. Помимо установщика ОС, теперь и сам пользователь при помощи настроек (графического/текстового интерфейса UEFI) может вручную добавить загрузчик, находящийся на любом подключенном и видимом системой физическом носителе. Все эти добавленные различными способами загрузчики становятся доступными через Меню загрузки, которое пользователь может настраивать/вызывать непосредственно во время работы UEFI, то есть на начальной стадии загрузки ПК. Другими словами, мультизагрузка в UEFI просто вопрос запуска UEFI-приложений (загрузчиков конкретных ОС), размещающихся на подключенных носителях на специальном разделе ESP в иерархии директорий с корнем в /EFI . |
