一個時代結束：英特爾2020年之前淘汰PC BIOS

騰訊數碼訊（Databoy）月初時，UEFI論壇（Unified Extensible Firmware Interface）召開Plugfest會議，它是一個專註硬體互操作測試的會議，英特爾在會上宣布說，2020年之前將會淘汰徹底淘汰PCBIOS，全面向UEFI固件過渡。

BIOS就是「基本輸入/輸出系統（BasicInput/Output System）」，它是一小段代碼，植入PC主板，負責處理硬體的基本初始化、啟動任務。當我們啟動PC時，首先就是BIOS檢測硬體，比如裝有多大容量的內存，查看硬體是否健康，看看鍵盤有沒有插上，檢查完之後就會載入操作系統，運行系統。如果系統正在運行，BIOS就會提供一些基本系統服務，比如接收鍵盤輸入指令，在屏幕、硬碟上閱讀/書寫內容。

1981年，IBM推出第一台PC，當時BIOS就是PC的關鍵部分。如果企業想開發兼容PC的系統，必須讓系統兼容BIOS，為軟體提供相同的系統服務。如果不這樣做，PC軟體就無法在它們的機器上流暢運行。在早期階段，PC克隆公司必須對BIOS實施逆向工程，而且在兼容方面做得不是很好。沒幾年，固件公司Phoenix推出一個穩定、精準的逆向工程BIOS，授權給第三方使用，這樣就可以大規模生產PC克隆機了。

IBM PC的BIOS與英特爾X86處理器關係密切，它用處理器的16位實模式運行，固件本身一般用彙編程序書寫。

在過去幾年裡，BIOS服務的地位不斷下降。因為使用的是16位實模式，BIOS運行相當慢，1990年代，386推出，PC操作系統開始向32位保護模式轉移，PC用自己的32位驅動訪問硬體，不再使用BIOS系統服務。製造商漸漸將BIOS功能放進初始系統啟動程序，將任務交給運行的OS來處理。

因為BIOS是與X86配套的，也就是說其它平台會有自己的固件，這些固件無法兼容，比如SUN公司的SPARC晶元、蘋果/IBM/摩托羅拉PowerPC晶元。2000年代初，英特爾開發推廣ItaniumIA64處理器，它需要新固件，因為X86 BIOS明顯已經過時了。英特爾沒有從其它非X86固件借用技術，或者拓展技術，它為IA64機器開發了EFI（Extensible Firmware Interface）。

在X86機器上，BIOS一直苟延殘喘，延續至2000年代。最終，由於BIOS表現差、功能有限、可維護性差，所以英特爾及PC產業的其它企業開始尋找其它技術。EPI開始支持32位和64位X86系統（還有其它企業也支持EPI，比如ARM機器），此時，技術有了一個新名字，那就是UEFI。

2007年左右時，PC操作系統漸漸支持UEFI。當時微軟推出了64位X86版Windows Vista Service Pack 1系統，支持UEFI啟動。2011年英特爾推出Sandy Bridge處理器，PC硬體開始向UEFI轉移。到了今天，UEFI無處不在，基本上所有X86系統晶元都支持UEFI，不是BIOS。

雖然硬體公司起步晚一些，不過UEFI早期研發取得一些成績，硬體公司可以將成果利用起來。例如，微軟的Surface硬體可以直接從固件安裝/恢復裸機操作系統，有網路就行。如果是BIOS，要做到是不可能的。還有，UEFI的啟動速度比BIOS快很多。

既然英特爾決定在2020年之前棄用BIOS，那麼它準備怎麼辦呢？我們現在處於過渡期。雖然所有新硬體和操作系統都支持UEFI，但是老操作系統不支持啊，比如DOS、比Windows 7還老的32位Windows、比Vista還老的64位Windows。還有，一些硬體設備與BIOS高度關聯。舊BIOS有一個名叫OptionROM的擴展系統，有了它，BIOS系統服務才能識別插件硬碟控制器。和BIOS一樣，Option ROM也是用16位實模式X86代碼編寫的。

第一代UEFI固件只支持BIOS兼容程序界面，這樣就可以無縫搭配需要BIOS的硬體和軟體。後來的UEFI固件開始提供UEFI本地介面。如何應付這種局面？舊操作系統用BIOS啟動，舊硬體仍然支持BIOS，這是一個問題。新固件可以用BIOS兼容模式運行，植入CSM（Compatibility Support Module）就可以了。安裝CSM之後，現代系統可以啟動舊軟體、支持舊硬體。如果沒有CSM，只能運行UEFI原生硬體和軟體。

今天，大多PC出貨時都會禁用CSM，許多時候只是作為備用選項。也有許多獨立主板推出，供裝機用戶使用，裡面的CSM是激活的，當然，CSM也可以關閉。為什麼會有這樣的不同呢？如果想在機器上貼上Windows Logo，必須獲得微軟的認證，微軟用Secure Boot識別，還對硬體提出具體要求。有些惡意軟體會入侵系統磁碟，Secure Boot可以阻擋此類惡意軟體，不過只有CSM關閉時SecureBoot才能運行。正因如此，有許多OEM PC出貨時貼有Windows兼容標誌，CSM是關閉的。裝機用戶一般不會在意，所以出貨時主板選擇CSM模式，這種模式兼容性更強，但是安全性弱一些。

現在英特爾計劃全面拋棄CSM。這樣一來硬體就會簡單很多，因為不需要驗證CSM是否關閉；當開發者開發新網卡、磁碟控制器、視頻卡時，不必因為用戶想在新硬體上運行老軟體就提供Option ROM。如何運行老軟體，可以交給虛擬機或者其它老式模擬技術。

展望未來，淘汰CSM可能還會刺激英特爾淘汰另一門老技術。即使是英特爾最新最好的處理器，比如28核56線程Platinum 8180M（定價13011美元），啟動時也跟16位8086晶元一樣慢，用的是古老的16位處理模式。將BIOS和CSM剔除，英特爾就可以清理這些老處理器模式。

一直有傳聞說，未來的X86處理器會清除一些老技術，它可能會推出純32位、64位處理器，不再兼容16位技術，這樣就可以將BIOS完全從UEFI清理出去。

來源：arstechnica

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