UEFI是什么?UEFI一般指統一可擴展固件接口,統一可擴展固件接口（英語：Unified Extensible Firmware Interface，縮寫UEFI）是一種個人電腦系統規格，用來定義操作系統與系統固件之間的軟件界面，作為BIOS的替代方案�？蓴U展固件接口負責加電自檢（POST）、聯系操作系統以及提供連接操作系統與硬件的接口。
UEFI的前身是Intel在1998年開始開發的Intel Boot Initiative，后來被重命名為可擴展固件接口（Extensible Firmware Interface，縮寫EFI）。Intel在2005年將其交由統一可擴展固件接口論壇（Unified EFI Forum）來推廣與發展，為了凸顯這一點，EFI也更名為UEFI（Unified EFI）。UEFI論壇的創始者是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。
規格
可擴展固件接口（EFI）最初是由英特爾開發，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于EFI的規范格式發布。有關EFI的規范，英特爾已于2005年將此規范格式交由UEFI論壇來推廣與發展，后來并更改名稱為Unified EFI（UEFI）。UEFI論壇于2007年1月7日釋出并發放2.1版本的規格，其中較1.1版本增加與改進了加密編碼（cryptography）、網絡認證（network authentication）與用戶接口架構（User Interface Architecture）。
2009年5月9日，發布2.3版本。
統一可擴展固件接口（UEFI）的產生
眾所周知，英特爾在近二十年來引領以x86系列處理器為基礎的PC技術潮流，其產品如CPU，芯片組等在PC生產線中占據絕對領導的位置。因此，不少人認為此舉顯示英特爾公司欲染指固件產品市場的野心。事實上，EFI技術源于英特爾安騰處理器（Itanium）平臺的推出。安騰處理器是英特爾瞄準服務器高端市場投入近十年研發力量設計產生的與x86系列完全不同的64位新架構。在x86系列處理器進入32位的時代，由于兼容性的原因，新的處理器（80386）保留16位的運行方式（實模式），此后多次處理器的升級換代都保留這種運行方式。甚至在包含EM64T技術的至強系列處理器中，處理器加電啟動時仍然會切換到16位的實模式下運行（BIOS）。英特爾將這種情況歸咎于BIOS技術的發展緩慢。自從IBM PC兼容機廠商通過凈室的方式復制出第一套BIOS源程序，BIOS就以16位匯編代碼，寄存器參數調用方式，靜態鏈接，以及1MB以下內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品中，如PnPBIOS、ACPI、傳統USB設備支持等等，但BIOS的根本性質沒有得到任何改變。這迫使英特爾在開發新的處理器時，都必須考慮加進使性能大大降低的兼容模式。用一個比喻來講：這就像保時捷新一代的全自排跑車，被人套上去一個蹩腳打檔器。
然而，安騰處理器并沒有這樣的顧慮，它是一個新生的處理器架構，系統固件和操作系統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可擴展的，標準化的固件接口規范，不同于傳統BIOS的固定的，缺乏文檔的，完全基于經驗和晦澀約定的一個事實標準�；贓FI的第一套系統產品的出現至今已經有五年的時間，如今，英特爾試圖將成功運用在高端服務器上的技術推廣到市場占有率更有優勢的PC產品線中，并承諾在2006年間會投入全力的技術支持。
比較統一可擴展固件接口（UEFI）和BIOS
二者顯著的區別就是UEFI是用模塊化，C語言風格的參數堆棧傳遞方式，動態鏈接的形式構建的系統，較BIOS而言更易于實現，容錯和糾錯特性更強，縮短了系統研發的時間。它可以運行于x86-64、IA32、IA64等架構上（在個人電腦上通常是x86-64平臺），突破傳統16位代碼的尋址能力，達到處理器的最大尋址。它利用加載EFI驅動程序的形式，識別及操作硬件，不同于BIOS利用掛載真實模式中斷的方式增加硬件功能。后者必須將一段類似于驅動程序的16位代碼（如RAID卡的Option ROM）放置在固定的0x000C0000至0x000DFFFF之間存儲區中，運行這段代碼的初始化部分，它將掛載實模式下約定的中斷向量向其他程序提供服務。例如，VGA圖形及文本輸出中斷（INT 10h），磁盤訪問中斷服務（INT 13h）等等。由于這段存儲空間有限（128KB），BIOS對于所需放置的驅動程序代碼大小超過空間大小的情況無能為力。另外，BIOS的硬件服務程序都以16位代碼的形式存在，這就給運行于增強模式的操作系統訪問其服務造成了困難。因此BIOS提供的服務在現實中只能提供給操作系統引導程序或MS-DOS類操作系統使用。而UEFI系統下的驅動程序可以由EFI Byte Code（EBC）編寫而成，EFI Byte Code是一組專用于EFI驅動程序的虛擬機器語言，必須在EFI驅動程序運行環境（Driver Execution Environment，或DXE）下被解釋運行。采用EBC編寫的EFI驅動程序擁有向下兼容性，打個比方說，一個帶有EFI驅動程序的擴展設備，既可以將其安裝在安騰處理器的系統中，也可以安裝于支持UEFI的64位/32位PC系統中，而它的EFI驅動不需要重新編寫。這樣就無需對系統升級帶來的兼容性因素作考慮。另外，由于EFI驅動程序開發簡單，所有的PC部件提供商都可以參與，情形非常類似于現代操作系統的開發模式，這個開發模式曾使Windows在短短的兩三年時間內成為功能強大，性能優越的操作系統�；贓FI的驅動模型可以使UEFI系統接觸到所有的硬件功能，在操作系統運行以前瀏覽萬維網站，實現圖形化、多語言的BIOS設置界面，或者無需運行操作系統即可線上更新BIOS等等不再是天方夜譚，甚至實現起來也非常簡單。這對基于傳統BIOS的系統來說是件難以實現的任務，在BIOS中添加幾個簡單的USB設備支持都曾使很多BIOS設計師痛苦萬分，更何況除了添加對無數網絡硬件的支持外，還得憑空構建一個16位模式下的TCP/IP協議棧。
一些人認為BIOS只不過是由于兼容性問題遺留下來的無足輕重的部分，不值得為它花費太大的升級努力。而反對者認為，當BIOS的出現約制了PC技術的發展時，必須有人對它作必要的改變。
統一可擴展固件接口（UEFI）和操作系統
UEFI在概念上非常類似于一個低階的操作系統，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展將有可能代替現代的操作系統。事實上，EFI的締造者們在第一版規范出臺時就將EFI的能力限制于不足以威脅操作系統的統治地位。首先，它只是硬件和預啟動軟件間的接口規范；其次，UEFI環境下不提供中斷的機制，也就是說每個EFI驅動程序必須用輪詢（polling）的方式來檢查硬件狀態，并且需要以解釋的方式運行，較操作系統下的機械碼驅動效率更低；再則，UEFI系統不提供復雜的緩存器保護功能，它只具備簡單的緩存器管理機制，具體來說就是指運行在x64或x86處理器的64位模式或保護模式下，以最大尋址能力為限把緩存器分為一個平坦的段（Segment），所有的程序都有權限訪問任何一段位置，并不提供真實的保護服務。當UEFI所有組件加載完畢時，便會啟動操作系統的啟動程序，如果UEFI固件內置EFI Shell，也可以啟動EFI Shell命令提示（部分UEFI固件內置EFI Shell），在這里，用戶可以調入執行EFI應用程序，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，引導管理軟件，操作系統的啟動程序等等，也可以加載EFI分區（ESP）中的EFI驅動程序（如文件系統驅動程序）。EFI應用程序和EFI驅動程序可以是PE格式的.efi文件，可用C語言編寫。在UEFI引導模式下，操作系統的啟動程序也是EFI應用程序，啟動程序的EFI文件存儲在EFI系統分區（ESP）上。理論上來說，對于EFI應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，功能更強大。一旦引導軟件將控制權交給操作系統，所有用于引導的服務代碼將全部停止工作，部分運行時，代服務程序還可以繼續工作，以便于操作系統一時無法找到特定設備的驅動程序時，該設備還可以繼續被使用。
UEFI固件區分架構，在UEFI引導模式下，通常只能運行特定架構的UEFI操作系統和特定架構的EFI應用程序（EBC程序除外）。比如，采用64位UEFI固件的PC，在UEFI引導模式下只能運行64位操作系統啟動程序；而在Legacy引導模式（即BIOS兼容引導模式）下，通常不區分操作系統的比特數，既可以運行16位的操作系統（如DOS），也可以運行32位或64位的操作系統，和BIOS一樣。
統一可擴展固件接口（UEFI）的組成
一般認為，UEFI由以下幾個部分組成：
Pre-EFI初始化模塊
EFI驅動程序執行環境
EFI驅動程序
兼容性支持模塊（CSM）
EFI高層應用
GUID磁盤分區表
在實現中，統一可擴展固件接口（UEFI）初始化模塊和驅動執行環境通常被集成在一個只讀存儲器中。Pre-EFI初始化程序在系統開機的時候最先得到執行，它負責最初的CPU，芯片組及存儲器的初始化工作，緊接著載入EFI的驅動程序執行環境（DXE）。當DXE被載入運行時，系統便具有了枚舉并加載其他EFI驅動程序的能力。在基于PCI架構的系統中，各PCI橋及PCI適配器的EFI驅動程序會被相繼加載及初始化；這時，系統進而枚舉并加載各橋接器及適配器后面的各種總線及設備的EFI驅動程序，周而復始，直到最后一個設備的EFI驅動程序被成功加載。正因如此，EFI驅動程序可以放置于系統的任何位置，只要能保證它可以按順序被正確枚舉。例如一個具PCI-E總線接口的RAID存儲適配器，其EFI驅動程序一般會放置在這個設備的匹配PCI規范的擴展只讀存儲器（PCI Expansion ROM）中，當PCI總線驅動程序被加載完畢，并開始枚舉其子設備時，這個存儲適配器旋即被正確識別并加載它的EFI驅動程序。部分EFI驅動程序還可以放置在某個磁盤的EFI系統分區（ESP）中，只要這些驅動程序不是用于加載這個磁盤的驅動的必要部件。在EFI規范中，一種突破傳統MBR磁盤分區結構限制的GUID磁盤分區系統（GPT）被引入，新結構中，磁盤的主分區數不再受限制（在MBR結構下，只能存在4個主分區），另外EFI/UEFI+GUID結合還可以支持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，只能識別到2.1TB），并且分區類型將由GUID來表示。在眾多的分區類型中，EFI系統分區可以被UEFI固件訪問，可用于存放操作系統的引導程序、EFI應用程序和EFI驅動程序。EFI系統分區采用FAT文件系統，容量較小，在Windows操作系統下，默認是隱藏的。UEFI固件通過運行EFI系統分區中的啟動程序啟動操作系統。CSM是在x86平臺UEFI系統中的一個特殊的模塊，它將為不具備UEFI引導能力的操作系統（如Windows XP）以及16位的傳統Option ROM（即非EFI的Option ROM）提供類似于傳統BIOS的系統服務。Secure Boot和CSM不兼容，因此在UEFI固件設置中打開CSM前，需要在UEFI固件設置中關閉Secure Boot。 [2]
統一可擴展固件接口（UEFI）的發展
英特爾無疑是推廣EFI的積極因素，近年來由于業界對其認識的不斷深入，更多的廠商正投入這方面的研究。包括英特爾，AMD在內的一些PC生產廠家聯合成立了UEFI論壇。另外各大BIOS提供商如Insyde，Phoenix，AMI等，他們原先被認為是EFI發展的阻礙力量，現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架構中重新找到了諸如Pre-EFI啟動環境之類的市場位置，然而隨著EFI在PC系統上的成功運用，以及英特爾新一代芯片組的推出，這一部分市場份額將會不出意料的在英特爾的掌控之中。2011年以后生產的零售主板大多數采用UEFI技術。隨后，微軟又要求，預裝Windows 8的電腦，必須采用UEFI引導模式，以及Secure Boot。部分采用EFI技術的BIOS并不支持EFI引導。
采用UEFI固件的x86/x64系統類別
類別0，這類系統使用x86 BIOS固件，只支持傳統操作系統。
類別1，這類系統采用支持UEFI和Pi規范的固件，激活CSM層功能，只支持傳統操作系統。
類別2，這類系統采用支持UEFI和Pi規范的固件，激活CSM層功能，同時支持傳統和UEFI啟動的操作系統。
類別3，這類系統采用支持UEFI和Pi規范的固件，不再提供或完全關閉CSM層功能，只支持由UEFI啟動的操作系統。
類別3+，在類別3的系統基礎上提供并激活Secure Boot功能。
微軟公司的Windows 8及之后的操作系統適用于上述所有類別的電腦，之前支持UEFI固件的操作系統適用于類別0至類別2型電腦，不支持UEFI固件的操作系統僅可用于類別0和類別1的電腦。所有支持UEFI啟動的Linux操作系統適用于類別0至類別3型電腦，多數現行分發版也支持類別3+中的Secure Boot功能，譬如Ubuntu等。 Intel計劃將于2020年推出的UEFI Class 3規范中，將Legacy BIOS界面完全舍棄，Intel旗下的所有產品將使用UEFI Class 3（有一部分產品可能是3+）。至2018年，部分x86架構設備已經徹底舍棄CSM，或者，在Legacy引導模式下，功能很有限。
