Say Goodbye To Your BIOS: Olá, UEFI!

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por Patrick Schmid e Achim Roos
Traduzido pelo google

O dia do bom e velho BIOS são numerados. A Unified Extensible Firmware Interface (EFI) vai apresentar uma solução mais potente, capaz de lidar melhor com as exigências de hardware diferentes de hoje. Em poucas palavras, a EFI é uma interface que cuida de entregar o ambiente de pré-arranque para o sistema operacional. Nós demos uma rápida olhada UEFI e encontrei alguns problemas iminentes.


Você já deve ter ouvido falar UEFI (ou EFI, o que foi a abordagem inicial). Intel EFI iniciado em 2003 com a arquitetura Itanium IA64 sob o título Boot Initiative. O conceito foi entregue ao Unified EFI Forum, que conseguiu e promoveu o novo padrão para toda a indústria. AMD, AMI, Apple, Dell, HP, IBM, Insyde, Intel, Lenovo, Microsoft, Phoenix e são os principais membros de hoje. Um BIOS depende de modo a arquitetura x86 de 16-bits reais, mas introduz UEFI independência completa de hardware e interfaces divididos em serviços de boot e runtime. Destinam-se a padronização de alta, enquanto a introdução de flexibilidade suficiente para os fabricantes para diferenciar seus produtos.
O BIOS: Antique e ainda prevalece


Cerca de 25 anos atrás, o BIOS foi projetado para lançamento de sistemas operacionais. Os primeiros computadores usados cartões perfurados como meta lançar antes que estes foram substituídos por ROMs com intérpretes de base. Hoje podemos escolher uma pletora de metas, incluindo disquetes, discos rígidos, unidades ópticas e locais de rede. Entretanto, a operação componente real ainda está sujeito ao sistema operacional em particular através de drivers de dispositivo, enquanto EFI permite OS-suporte de driver independente através do seu modelo próprio condutor.

 

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Houve várias tentativas de modificar o conceito inicial da BIOS. A IBM introduziu um projeto de sistema modificado, o PS / 2, em 1988, em parte para lutar contra os clones do BIOS. Its 32-bit Multi Channel Architecture (MCA) com ABIOS pode ser visto como uma maneira de contornar as implementações copycat BIOS. Advanced RISC Computing (ARC), que visa unir os ambientes de inicialização do MIPS e plataformas Alpha na década de 1990, mas faltou um caminho evolutivo, extensibilidade e diversidade possível do sistema. PowerPC e SPARC têm Open Firmware (OF) e Comum Hardware Reference Platform (CHRP), que tipo de trabalho contra a ACPI não abraçá-la.


No final, o BIOS ainda está aqui e ainda faz o que tem feito nos últimos 25 anos: garantir que o seu sistema operativo consegue arrancar. Ela nunca foi concebido para a diversidade enorme de hoje do hardware. Ainda é preso com 16-bit e interfaces de interrupções de software, roteamento de interrupção e temporizadores a máxima precisão, o espaço limitado execução ROM (1 MB) e tamanho da imagem, um número limitado de dispositivos initializeable (o que é crítico no espaço do servidor), extensões proprietárias, e falta de modularidade, só para citar alguns problemas.


Suporte UEFI


Os sistemas operacionais começaram a apoiar o projeto de interface da plataforma, até 2007, mas a maioria das versões do Windows, como o Vista com SP1 e Windows Server 2008, apenas ofereceu apoio a 64-bit. Infelizmente, descobrimos que o apoio da indústria para UEFI ainda é muito fraco, e há algumas lacunas no final de armazenamento.

 

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EFI é uma interface de software que opera entre o sistema operacional e do firmware da plataforma, permitindo que ele seja capaz de substituir o BIOS. Por uma questão de fato, EFI é complexo o suficiente para ser chamado de "OS-like." Isso não só oferece suporte de controlador, interfaces e serviços, mas também tem um escudo que permite aos usuários executar aplicações em uma interface de linha de comando.


EFI contém informações do sistema organizados em tabelas, e oferece serviços de boot e tempo de execução para o sistema operacional. Boot serviços incluem inicialização, serviços de arquivo e textual e gráfica do usuário consoles. Runtime serviços incluem data, hora e serviços NVRAM. Para permitir ou facilitar a comunicação entre dispositivos, todos os drivers EFI e componentes se comunicam através de protocolos especificado. Drivers também são importantes, pois o ambiente driver de dispositivo EFI, a EFI Byte Code (EBC), é um processador de um ambiente independente, que permite tanto a inicialização de dispositivos e operação (com excepção da OS-hardware específico com a funcionalidade e os requisitos específicos de apoio driver , tais como gráficos de alta cartões de final).

Longe estão os dias em que você precisava de software gerenciador de boot para iniciar sistemas operacionais diferentes. EFI implementa seu gerenciador de boot próprio para cuidar do presente trabalho. Os construtores de sistemas têm novas oportunidades também, porque as extensões EFI podem ser adicionados a partir de vários locais não-volátil. Isto significa que um fabricante de PCs poderia usar placa desejada pelo cliente ea plataforma ao adicionar recursos adicionais do sistema via EFI através de uma partição do disco rígido do sistema ou, eventualmente, até mesmo através de downloads da Internet.


Boot Camp da Apple, que permite aos usuários instalarem uma próxima versão do Windows para uma instalação existente do Mac OS em um modo não-destrutivo, na verdade, utiliza implementação da Intel EFI em Macs com processador Intel em vez de Open Firmware. Esta está disponível desde abril de 2005 e não é tão fácil de retirar em plataformas x86 PC.

Desde Plataforma de inicialização EFI (PI) recurso oferece uma compatibilidade Mode Support (CSM) através do qual se pode publicar interfaces adicionais, também é possível prestar um legado de tempo de execução da BIOS. Dado os benefícios, isso torna muito atraente para os fabricantes a adotar UEFI rapidamente. No entanto, um amplo apoio hoje existe na maior parte em papel.

 

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Página da Wikipédia EFI mostra uma lista de EFI-toting sistemas, em 2008, da IBM, HP e Compaq, adiciona mais de 2009 sistemas da IBM e Dell, e refere-se aos sistemas mencionados em um documento do Fórum UEFI. A lista de 2008 também menciona placas-mãe MSI com ClickBIOS. Uma vez que estamos mais perto da componente de empresas do que para integradores de sistemas, nós decidimos olhar em volta e sentir uma sensação de onde os vendedores de placa-mãe são grandes com as suas ambições EFI.


Asus:


"Nós oferecemos uma solução para a EFI P5Q Deluxe, mas ela ainda está em estado beta. Será depened a demanda pública se vamos ou não adicionar atualizações EFI para plataformas adicionais. "


Software Asus EFI para a P5Q Deluxe está disponível aqui. A discussão sobre a Asus fóruns ainda contém uma grande quantidade de relatos sobre este bug, no entanto.


Foxconn:


"Atualmente, nossos conselhos não use o Unified Extensible Firmware recurso INTERACE e não temos produtos em desenvolvimento que utilizam este tipo de BIOS".


Gigabyte:


"Estamos trabalhando para possivelmente UEFI trazendo aos nossos produtos, mas não temos um prazo ainda."


Intel:


"Um número crescente de plataformas será o equipamento com UEFI, ao invés de uma BIOS convencional."

 

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No entanto, descobrimos que a Intel introduziu limitações a partições maiores que 2 TB. Embora UEFI poderia ter uma inicialização do sistema operacional de uma partição deste tipo grande ao usar o GPT (GUID Partition Table) em vez da MBR, a Intel afirma que o "RAID ROM de opção só permitirá um volume RAID a ser de arranque se for <2TB. "

MSI:


"MSI enviado um UEFI habilitado com ClickBIOS plataforma baseada no chipset P45, mas o produto atingiu fim da vida. "

Moving On


Entendemos que esta área ainda é novo, mas parece que os fabricantes de placa-chave não são muito receptivos à interface do sistema, obviamente desejável. Os processos por trás destas decisões são, sem dúvida, complexo, e nós não queremos a sobrevalorizar este ainda. Mas também acreditamos que é sobre o tempo para a indústria de olhar seriamente em fazer a troca. Não deveria ser pelo menos um compromisso claro de fazer certas plataformas expansível até UEFI quando necessário. Caso contrário, eu não gostaria de comprar uma motherboard cara sabendo que o apoio poderá não durar muito.


EFI recursos baseados, tais como a funcionalidade integrada de overclocking, pode ainda ser desenvolvido, por isso decidimos não olhar para motherboards diferentes, com o apoio UEFI e fazer julgamentos com base em soluções prematuro ou hesitante. Mas há um cenário que vai realmente exigir UEFI logo: se você deseja inicializar a partir de uma partição que é maior do que 2 TB, você precisa positivamente EFI e GPT.


Aparelhos para que potencialmente exceder 2 TB de capacidade, utilizando a tecnologia RAID já cruzar essa linha, quando utilizado como eSATA-se os volumes de inicialização. Portanto, decidimos escolher uma das implementações mais avançadas UEFI e olhar para saber se estamos ou não podiam trabalhar nele com unidades do sistema de alta capacidade.

 

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Nós escolhemos uma motherboard Intel desktop de olhar para as capacidades de armazenamento da execução UEFI existentes. O DP55KG foi o produto da Intel previsto para a mídia, quando lançou sua plataforma P55, LGA 1156 interface, e os processadores Core i5/i7. É uma solução moderna que aproveita todos os recursos do chipset P55 (e ele fez bem em nosso recente ajuntamento de US $ 200 - $ 250 placas-mãe). A Intel não gastou muito esforço para o melhoramento visual possível para os menus de configuração do sistema através UEFI, e deixou o estilo de menu familiar inalterada. Estamos bem com isto, embora, desde a plataforma totalmente implementa UEFI 2,1. Outros fornecedores, como a Asus ea MSI, parece que se concentraram em detalhes visuais mais características úteis. A placa vem com um flash EEPROM 16Mb com suporte a ACPI 3.0b eo "Platform Innovation Framework para EFI Plug & Play".

Se você ligar quatro discos rígidos para a portas SATA/300 ICH10R para criar uma matriz RAID grande, você vai correr em problemas. Embora seja fácil criar uma matriz de grandes dimensões (utilizamos duas unidades de disco rígido de 2 TB), você não consegue iniciar a partir deles, se você usar Matriz Intel solução RAID. Isto é, hoje, não crítico, mas discos rígidos maiores estão a caminho e irá criar esses problemas em breve. Por isso, decidiu usar uma caixa de armazenamento externo da LaCie para os nossos testes. Isto oferece 3 TB de capacidade no modo RAID 5 através de uma conexão eSATA.


UEFI Definições

Nós mudamos a funcionalidade de arranque EFI no menu de configuração do sistema de DP55KG Intel.

On-Board RAID: Sem suporte para arranque em partições> 2 TB

Colocando vários grandes discos rígidos em RAID 0 para criar uma matriz RAID grande vai inutilizá-lo se você pretende instalar o seu sistema operacional em que a matriz. Dois terabytes é o limite introduzido pela Intel Matrix Storage Manager.

Reduzir o tamanho dos resultados da matriz em que esta se torne inicializável.

Intel usando on-board RAID solução não permitem que você crie uma partição de grandes dimensões que poderia funcionar como uma unidade do sistema. Precisávamos mudar para um 2TB dedicado + drive para os nossos testes.

 

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Nós olhamos caixa LaCie 4TB de armazenamento SATA RAID quase um ano atrás. Naquela época, como hoje, que oferece excelente capacidade de armazenamento e desempenho decente. Desde 2TB discos rígidos estão disponíveis hoje, esta unidade pode chegar a até 8GB de capacidade máxima, com seus quatro compartimentos totalmente preenchido. Nossa amostra foi equipado com drives de 1 TB, e assim atingir um total de RAID 5 de 3 TB de capacidade.


Apesar de apenas poucos usuários irão arrancar efectivamente de tal um dispositivo de armazenamento, esta é a uma das poucas opções que temos para emular uma solução de armazenamento SATA de relatórios mais de 2 TB de capacidade disponível para o sistema, o que obriga os sistemas a utilizar o GPT em vez do MBR e demonstrar se uma UEFI equipado sistema pode iniciar de fato a partir de partições maiores que 2 TB. Como já sabemos, os sistemas baseados em uma BIOS convencional definitivamente não pode.

 

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Instalação do Windows seleciona automaticamente GPT para volumes maiores do que 2 TB e permite aos usuários escolher entre MBR e GPT para capacidades sob 2TB. Isto também se aplica ao utilitário de gerenciamento de disco, se você gerenciar volumes de unidade em uma instalação existente do Windows. Muitos BIOS GPT de apoio disponíveis hoje, mas um sistema sem suporte UEFI não seria capaz de iniciar um sistema operacional de uma partição GPT uma vez que é maior do que 2 TB. Vamos ver o que acontece se você vai com o MBR convencional.

Se o apoio UEFI não está disponível, o Windows continuará automaticamente usar GPT para unidades de 2TB ou superior e oferecem a escolha entre GPT e MBR. Todos capacidade ociosa acima de 2TB não será utilizado (e continuam a ser inúteis se particionado com MBR).

Windows Vista é clara sobre isso.

Você pensaria que deveria ser possível criar uma partição adicional uma vez que um volume 2TB foi instalado em uma unidade com 2TB ou mais de capacidade. Isso não é possível, como MBR limites de todo o disco para uma partição de até 2 TB. O espaço de armazenamento resta agora é inútil. Por isso, é importante utilizar apenas GPT para unidades de grande capacidade, como você não irá enfrentar o limite de 2 TB.


Portanto, vamos seguir em frente e criar uma grande partição GPT usando o layout eo LaCie 4big unidade Quadra eSATA.

 

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Com armazenamento de particionamento GPT e MBR com ESP, MSR


Você precisa de uma versão 64-bits do Windows (XP ou Vista, ou 7) para obter suporte GPT plena para unidades que oferecem mais de 2 TB de capacidade. GPT oferece as seguintes características:

Capacidade máxima de 18 exabyte
Até 128 partições por disco
Tabelas de partição primárias e de backup disponíveis para redundância
Bem definidos e auto-identificação formato de partição
Cada partição possui um identificador único para evitar colisões identificador ( "tabela de partição GUID")


Aqui está uma visão geral de suas opções de particionamento e possíveis ações no GPT e MBR:

-------32-bit Windows --64-bit Windows

------- GPT --- MBR --- GPT --- MBR
Boot--- Não --- Sim --- Sim --- Não
Ler --- Não --- Sim --- Sim --- Sim
Escrever ----- Não --- Sim --- Sim --- Sim


Tenha em mente que o apoio UEFI torna-se relevante para unidades com capacidade de 2 TB. Ele deve estar presente para permitir o arranque de tais partições grandes, desde que outros pré-requisitos (64-bit Windows e GPT) são satisfeitas.

 

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Tenha em mente que o apoio UEFI torna-se relevante para unidades com capacidade de 2 TB. Ele deve estar presente para permitir o arranque de tais partições grandes, desde que outros pré-requisitos (64-bit Windows e GPT) são satisfeitas.


GPT Detalhes sobre o Windows x64


GPT irá instalar automaticamente a partição de sistema EFI (ESP), que contém o carregador, drivers EFI, e todos os outros arquivos necessários para a inicialização do sistema (como boot.inie HAL e NT Loader). Ele utiliza a tabela de partição GUID, em vez de o registro de inicialização mestre. O ESP é de 1% da capacidade da unidade, ou um tamanho mínimo de 100 MB e um tamanho máximo de 1.000 MB.


Sistemas GPT também será equipado com uma partição MSR, que representa a Microsoft reservados. Desde partições GPT não permitem setores ocultos, o Windows utiliza este espaço reservado para uso sistema operacional. Se você decide se converter um disco básico num disco dinâmico, o Windows irá utilizar a partição MSR, diminuir seu tamanho, e criar o banco de dados dinâmico disco usando o espaço disponível. Em unidades menores do que 16 GB, a partição MSR será apenas 32MB. Para discos maiores, consumirá 128.

Mesmo se seu sistema é compatível e de GPT-criado usando a partição necessária. você ainda vai precisar de apoio UEFI para ser capaz de arrancar a partir de um volume grande.

Você pode ir em frente e continuar a instalar o Windows na partição que não arranca, mas você foi avisado.

Se GPT e apoio UEFI estão ambos a funcionar correctamente, o Windows 7 vai criar automaticamente as partições necessárias, como a 100MB partição do sistema EFI (ESP) ea partição de 128MB Microsoft Reserved (MSR), e depois deixá-lo criar um volume de alta capacidade que é realmente de arranque.

 

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Conclusão

A indústria tem percorreu um longo caminho com UEFI. Tem havido várias abordagens para modularizar o processo de inicialização e criar um padrão flexível. Nenhum deles foi um verdadeiro sucesso, mas parece que a Intel pode ter ganhado pelo menos algum apoio com seu projeto ambicioso Itanium. EFI, que hoje é regido pela EFI Brasil Fórum da Indústria, controla as normas existentes UEFI. O Extensible Firmware Interface irá gradualmente substituir o BIOS convencional e oferecer novas interfaces para sistemas operacionais, facilitando o arranque e introduz uma grande flexibilidade através de aplicações EFI e OS-drivers de dispositivo independente.


Embora a especificação de 2,3 recente é maduro, a indústria ainda não aprovou o novo padrão. De uma perspectiva do usuário final, isso é difícil de entender. Apple, IBM, HP, e alguns outros já provaram que UEFI pode de fato ser implementada em sistemas de produção. Enquanto isso, a empresa-mãe inteira é muito bonita UEFI suporte em papel. Encontramos apenas algumas exceções que eram em sua maioria destinadas a utilizar UEFI para melhorar a aparência visual, infelizmente. Mesmo UEFI características são mais interessantes para os construtores do sistema, o novo padrão também representa a única forma de tratar adequadamente os discos rígidos que excedem a capacidade total de 2TB.

Falhamos na tentativa de obter uma 4TB RAID 0 (2 x 2 TB unidades) para trabalhar em uma DP55KG Intel, utilizando a sua on-board Matrix solução RAID. Atualmente, os limites matrizes de arranque para um máximo de 2TB. Intel auto-impostas limitações à parte, felizmente, fomos bem sucedidos na criação de uma unidade de 3TB de sistema no Windows 7 com UEFI ativado usando uma caixa de armazenamento externo, LaCie. A caixa emprega RAID internamente e, portanto, é uma demonstração perfeita do que vai acontecer uma vez discos rígidos maiores se tornam disponíveis.

Finalmente, não podemos deixar de convidar a todos para manter um olho sobre os fornecedores de plataforma e incentivá-los a trazer suas implementações UEFI até a velocidade. Ela se sente mal a compra de uma marca nova placa-mãe P55 hoje não saber se será capaz de suportar futuras capacidades de disco rígido. Tenha em mente que este é toda sobre o arranque a partir 2TB + unidades. Se a sua unidade de arranque é menor do que 2 TB, você ainda pode instalar capacidade praticamente ilimitada em unidades do sistema secundário.