作為UEFI/BIOS圈的業內人士，我十分驚訝的看到，UEFI和BIOS的概念在很大程度上還是模糊不清的。甚至 @木頭龍 這樣的硬件圈資深知友也讓我來介紹一下。我剛好借此此題來系統總結UEFI和BIOS的區別，和未來PC啟動固件的走向。
就本題而言，我可以負責任的說，UEFI和傳統BIOS在啟動引導過程原理上 沒有本質區別 ！為什麽這麽說呢？那為什麽還要發明UEFI？UEFI將要向何處去？這些問題如同人類宗教起源的靈魂三問「我是誰，從哪裏來，將向哪裏去一樣「，會將看問題的深度提高到另一個層次。幸運的是，這些問題相對靈魂三問來講，有確定的答案，今天我就帶大家一起來探索一下。如果對這些問題不感興趣的同學，讀到這裏也就可以結束了。
UEFI和BIOS啟動過程有什麽不同嗎？
有些同學說起UEFI和傳統的BIOS區別，會如數家珍般的羅列MBR、PEI、DXE、UEFI分區啊這些東西，實際上這些全部是軟件層面的抽象，本身並沒有奇特的東西。傳統BIOS也可以做出改變支持PEI/DXE和UEFI分區等等，UEFI固件也可以支持支持傳統BIOS的環境，兩者並沒有功能上本質的區別。
實際上PC的啟動固件的引導流程從IBM PC機誕生第一天起，就沒有本質改變過 。如果我們透過SEC、PEI、DXE和BDS等等復雜的術語看幕後隱藏的本質，就會發現無論傳統BIOS還是UEFI，陽光之下沒有什麽新鮮的東西，啟動本身無外乎三個步驟：
1.Rom Stage ：在這個階段沒有記憶體，需要在ROM上執行程式碼。這時因為沒有記憶體，沒有C語言執行需要的棧空間，開始往往是組合語言，直接在ROM空間上執行。在找到個臨時空間（Cache空間用作RAM，Cache As Ram, CAR）後，C語言終於可以粉墨登場了，後期用C語言初始化記憶體和為這個目的需要做的一切服務。
2. Ram Stage : 在經過 ROM階段的困難情況後，我們終於有了可以大展拳腳的記憶體，很多額外需要大記憶體的東西可以開始執行了。在這時我們開始進行初始化芯片組、CPU、主機板模組等等核心過程。
3. Find something to boot Stage : 終於要進入正題了，需要啟動，我們找到啟動器材。就要列舉器材，發現啟動器材，並把啟動器材之前需要依賴的節點統統打通。然後開始移交工作，Windows或者Linux的時代開始。
這就是傳統BIOS和UEFI的啟動過程，在剝去了術語後，主幹的三個步驟從來沒有變化過。熟悉嵌入式系統開發的同學會發現，大多數嵌入式系統啟動也大致是這些個步驟，從某種意義上講，PC啟動過程並沒有什麽特殊的。
傳統BIOS盡管開始全部用組合語言完成，但後期也部份引入了C語言，這些步驟完全是一樣的。什麽MBR分區啊，UEFI分區都是枝節問題，都是技術上可以做到的，沒有什麽是UEFI可以做，傳統BIOS不可以做到的。那麽問題來了，為什麽UEFI會替代傳統BIOS，UEFI展現了什麽獨特的魅力嗎？要理解這一點，我們先要看看PC啟動固件到底問什麽必須。
為什麽需要BIOS和UEFI？
與大多數人基本的概念不同，在某種意義上來說，X86體系比ARM體系更加開放。X86是很多小夥伴一起玩，以生態圈的概念提供產品，並對自己那部份負責；而ARM體系雖然也依賴生態圈，但最終有個大Boss統合整個生態鏈，提供最後產品並對該產品負總責。
X86生態圈玩家眾多，有OS 廠商（OSV）定期釋出作業系統，如Windows，Ubuntu；芯片廠商提供CPU，如Intel, AMD；主機板廠商（OEM）提供電腦主機板；獨立硬件供應商（IHV）生產擴充套件板卡如顯卡等等PCIE擴充套件卡，再如記憶體廠家推出一代一代不同的記憶體條等等。
DIY玩家可以自由選擇搭配合適/相容的產品搭配出自己心儀的機器，休閑上網使用者花2000多元就可以搭配出一套可用的電腦，而遊戲玩家則可能花費上萬元才能滿足遊戲配置需求。還有些品牌機廠商如Dell和聯想等，他們提供整套最終產品給使用者。但他們實際上是在所有小夥伴的零件基礎上拼湊出個產品，技術不強，話語權弱，並不能統一整個產業鏈。使用者津津樂道的反而是用的什麽CPU，安裝的什麽作業系統，用的那種顯卡等等。Windows當機、藍屏和緩慢等等時候，使用者往往會抱怨微軟和Intel，而不是品牌廠商。
ARM體系由最後品牌廠商統合整個產品，它負責打通整個產業鏈，並對其中所有部份負責，話語權極強，同時對技術也相對較強。使用者面對的具體品牌的產品，而不是碎片化的各個部份。強勢的如Apple，硬件軟件一起抓，完全組成閉環的鏈條。稍差也如華為等安卓手機，要負責安卓系統在自己手機移植部份（BSP），客戶出了問題並不會找谷歌，而會去找華為。
在X86生態圈十分強勢的微軟，自己負責作業系統開發， 跳過品牌直接服務終端使用者 ，甚至不經允許直接升級作業系統，鬧出不少風波。強勢也帶來了副作用，它要直接面對數千數萬種千奇百怪的硬件產品，如何才能用一個軟件安裝包服務於這麽多種器材呢？ 必須要一個軟件抽象層封裝這些硬件差別！
這就引出了BIOS和UEFI的最主要的功能： 初始化硬件 和 提供硬件的軟件抽象 。
在某種程度上來講，BIOS和UEFI是將作業系統BSP部份單獨封裝後下放到主機板或者BIOS提供商來完成。這在過去帶來了巨大的好處，WinXP、Win7現在還可以執行在更新的電腦硬件上，新的硬件只要自己更改一下就行了，相容性是ARM體系所不能比擬的。當然割裂的生態圈也帶來了使用者感受的千差萬別，這也受到廣泛詬病。各自為政也窒息了創新，帶來了同質化。為此，Intel越俎代庖，提出了變形本等等概念；而微軟更直接出了Surface，似乎要與過去的小夥伴爭食。其實這些都是不得已而為之，今後的發展還需要拭目以待。
arm社區最近為了進入x86的傳統優勢領域，也開始接受uefi，不過一般只在伺服器領域。個別廠商為了支持Windows而在平板等器材支持uefi，某廠商在手機上也要引入uefi。不過這些只是支流，並且他們並不吧自己叫做BIOS，而叫做Bootloader。
UEFI帶來的獨特價值
看過我的UEFI歷史的文章：
就知道UEFI是為了替代傳統BIOS而誕生。
這裏說個小插曲，很多同學都奇怪專欄為什麽有時候說BIOS是指傳統BIOS，有時似乎又涵蓋UEFI。實際上，業內人士在UEFI誕生之初，會嚴格區分兩者的區別，如果十幾年之前有人問我是不是做BIOS的，我會認真的否定：「不，我是做UEFI的，thank you very much!」
如果有人說UEFI BIOS，會被人蔑視：「BIOS就是BIOS，UEFI就是UEFI，怎麽能混為一談呢？」但在現在UEFI已經全面取代傳統BIOS，傳統BIOS已經幾乎絕跡的情況下，業內人士已經放棄吃藥，預設BIOS就是指UEFI。現在如果有人在我說出UEFI來露出癡呆的表情時，我會說：「就是BIOS啦，哈哈哈」
傳統之強大可見一斑。甚至現在的招聘JD還是說要找「BIOS工程師」。
人們總是習慣性的對新出現的東西持懷疑和否定的態度，UEFI在啟動時又還是那三個步驟，那麽UEFI一定是提供了某種特別的東西，才能讓傳統的固件工程師改換門庭。它們究竟是什麽呢?
答案就隱藏在上面一節「BIOS、UEFI的目的」中。UEFI掃除了傳統BIOS割裂的生態，打通了PC固件之間的鴻溝，並提供統一的介面給作業系統，而不關心作業系統是什麽；它能夠更好的完成PC固件的終極目的： 初始化硬件 和 提供硬件的軟件抽象，和啟動作業系統。 如果說有什麽東西幫助UEFI打敗了傳統BIOS，那這些東西就是： 標準介面、開放統一和開源了 。
傳統BIOS來自於IBM，之後就進入戰國時代，激烈的商戰讓介面統一成為了不可能做到的事，只有在面對微軟這個大使用者的時候，才勉強提供了「 相容 」的基於軟中斷的介面。它封閉、神秘和充滿各種不清不楚的預設和祖傳程式碼，在偵錯PCI的ROM時要小心各種rom之間互相踩，各種只有老師傅才知道的神奇「訣竅」。要寫個驅動，讓它在各個BIOS廠商那裏都能跑，簡直成為了一件不可能完成的任務。
UEFI [1] 由Intel推動，在一開始就將標準公開，拉上了微軟這個PC界的霸主，強勢統一了江湖。在近20年的深耕下，統一了固件啟動階段基礎框架Spec：PI Spec與作業系統的介面Spec：UEFI Spec，並將抽象硬件的原語性Spec: ACPI Spec也拉入這個大家庭，都變成UEFI Forum的一份子。
現在只要符合UEFI driver model的驅動都可以在各個BIOS上執行，打通了各個BIOS廠商之間的柵欄；與此同時，符合UEFI標準的作業系統都可以流暢的在各種主機板上執行，無論是Windows，還是Linux各種發行版，甚至是Android。實際上，PC生態圈的繁榮，和UEFI的推廣和被廣泛接受是分不開的。
值得一提的是UEFI內核的大部份程式碼是由Intel的中國工程師開發的。在大家一次次電腦的正常執行後面，有他們辛勤工作背影。他們也為固件的開源和國產化做出了自己的貢獻。程式碼已經全部開源一部份時間了，在GitHub [2] 。
UEFI將要向何處去？
在發展近20年之後，UEFI的程式碼量十分龐大。在Github上有數百萬行！簡直和一個作業系統一樣，提供各種各樣的驅動和lib，包括網絡驅動、iscsi這樣的大塊頭，藍芽和WiFi這些小眾驅動。多樣的驅動和Lib，提供了極大的靈活性，使用者可以拼接出強大的BIOS程式，但與此同時，這些龐大的程式碼，各種Lib和driver，讓理解它十分困難。看準了這個機會，以前偏居一隅的Coreboot在躍躍欲試，走出了ChromeOS的疆域，在IoT市場上開始發力，並希望染指伺服器領域。Google又提出LinuxBoot，希望在這個領域能分一杯羹。
簡單就是美，如何簡化它，如何更好地和開源社區一起愉快的玩耍，是UEFI需要解決的問題。20年之後的現在，UEFI已經變得越來越傳統， 曾經的屠龍騎士變成了惡龍 ，業界呼喚新的方案，Intel也不失時機的提出了ModernFW [3] 的概念。
在這個變化的時代，挑戰趨勢就意味著被淘汰，就如以前BIOS的霸主Phoenix一樣，作為行業一哥，拒絕變化，終被AMI超越。個人更是要順勢而為，才能事半功倍。未來在哪裏，現在就下斷言為時尚早，但可以預言的是，未來的PC啟動固件，一定會更小，更美，更簡單！
後記
最後給大家留個小思考題： 為什麽Intel、AMD這種芯片廠商會這麽關心BIOS標準？它們也不出BIOS啊？
BIOS培訓雲課堂 ：
這篇文章我會修改後釋出在我的專欄中：
並在該文中公布答案，大家也可以在這裏積極留言，好的答案會一並摘錄。
更多BIOS文章：
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參考
- ^ UEFI 官網 https://uefi.org/
- ^ EDKII https://github.com/tianocore/edk2
- ^ ModernFW https://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=ModernFW-Exciting
