即將換掉傳統 BIOS 的 UEFI，你懂了嗎？（一）

Intel即將在明年初，也就是最快下個月發表全新的Sandy Bridge處理器平台，在我們先前的整理報導提到，各大主機板廠商都有意願在新的P67主機板上，以新一代的EFI韌體來取代傳統的BIOS，如果你還不知道EFI是什麼，跟我們拿出2009年刊登在電腦王雜誌的專題來複習吧。

回想一下，你上次是什麼時候進入主機板BIOS選單的？對一般使用者而言，主機板BIOS的主要功能，就是讓你可以壓榨出更多硬體效能，或是去打開、關閉特定的功能才需要查看。不然就是為了讓新買的CPU可以被主機板辨識，或是修正一些bug的時候才會去更新它。

可曾想過，這個平淡無奇，又不是很好瞭解的「基本輸入／輸出系統」也慢慢開始有了變化。首先，筆者在486時代的後期看過BIOS大廠AMI曾推出師法Windows 3.1介面而且可以用滑鼠操控的版本。後來Phoenix也力圖推行當時號稱所謂「真正圖形介面BIOS」的CSS。而Intel也在推出Itanium 64位元處理器的時候，推出了開發代號為Tiano的EFI功能核心框架。不過，畢竟是人多好辦事。在後來許多業界重量級大廠紛紛表態支持EFI，並組成UEFI論壇之後，UEFI BIOS將是未來BIOS主流的趨勢在此確定。

在筆者介紹UEFI BIOS到底是啥，能做什麼之前，我們先來回憶一下電腦是怎樣開機的。畢竟，不管UEFI BIOS有多麼強大的功能，基本上還是要先讓一台電腦開機。

▲ 你看過嗎？這是AMI多年以前推出的WinBIOS設定畫面。（圖片為主機板手冊翻拍）

傳統BIOS開機流程

從你按下主機機殼上的電源鍵，到進入作業系統的期間，儲存於主機板上那顆EEPROM（電氣可抹除暨可程式化唯讀記憶體）裡的BIOS便會開始執行以下的工作：

1. 初始化：

當電腦打開，CPU會自行重置為初始狀態，準備運作。BIOS boot block（基本輸出輸入系統開機區塊）初始化階段啟動，因為此時系統記憶體中是空的，沒有內容可以執行，所以廠商讓CPU去尋找系統BIOS ROM中的reset vector（重置向量）：用一個固定的位置來啟動所謂的BIOS boot program開機程式。

一般來說程式會在記憶體的FFFF0h位址，也就是在UMA（上層記憶區域）靠結尾的地方。為避免ROM大小改變造成相容性的問題，所以一般會選擇放這裡。它的內容只有一個jump指令，進一步跳到真正的BIOS啟動程序。當然了，各家IBV （independent BIOS vender；獨立BIOS供應商）可以把程式放在不同的位置，只要透過jump來指定就可以了。

在這段期間，系統的CPU、晶片組、Super I/O和USB只有部分初始化，僅獲取足夠資料來應付萬一BIOS開機失敗，可以利用軟碟（由Super I/O控管）甚至是光碟（由晶片組的IDE/SATA）等儲存媒體來救援BIOS的boot block。

2. POST（Power On Self Test；開機自我檢測）：

然後BIOS開始施行Power-On Self Test（POST；開機自我檢測），在過程中檢查電腦各項組件及其設定，像是：中央處理器、主記憶體、鍵盤、滑鼠等等狀態。接著便尋找被內建在BIOS內部的顯示卡程序並執行。

它通常被放在記憶體C0000h的位置，作用是顯示卡的初始化，而大部分的顯示卡都會在顯示器上顯示其相關訊息。這就是為何各位在開機的時候，首先會在顯示器的畫面左上角出現有關顯示卡訊息的原因。

再下來就是讓BIOS尋找其他裝置的ROM（唯讀記憶體），看看這些設備中哪些還有個別的BIOS。如果這時有找到任何其它裝置的BIOS，它們也會被執行。

下一步BIOS會顯示啟動畫面，並開始更深入的檢測，包含我們平常可以在螢幕上看到的記憶體容量檢測。如果這時候遇到任何錯誤，就會在畫面上顯示錯誤訊息。

3. 記錄電腦系統的設定值：

到這裡還沒有結束，再來BIOS會根據自己的「系統資源表」，來對系統進行進一步的確認，看看你的電腦究竟安裝了那些系統資源或設備。有些電腦會逐步顯示這些被偵測到的設備。例如BIOS支援隨插即用，那它將會偵測和配置隨插即用裝置，並顯示由BIOS偵測到的隨插即用設備。

在這些檢測結束後，BIOS會打出一個偵測總結表於畫面上。而這個總結表在部分IBV的設定中是可以讓使用者開啟或關閉的。當然也有些IBV為加速開機把這一步直接隱藏省略。

Tips:BIOS boot block

在快閃唯讀記憶體內，通常會分成兩個區塊，一個區塊存放一般的BIOS程式碼，即所謂的code block（程式碼區塊）；另一個區塊則是存放用來開機（或急救）的程式碼，就是所謂的boot block（開機區塊）。當電源打開時，主機板會先從boot block執行，它會立即檢查code block 的程式碼是否正確，如果正確，就會轉到code block 繼續執行下去。而所謂的BIOS recovery（BIOS回復）就是利用boot block回寫動作來進行BIOS更新失敗時的救援。

4. 提供常駐程式：

提供作業系統或應用程式呼叫的中斷向量，如INT 10h（VGA圖形及文字輸出中斷）等。

5. 載入作業系統：

到這裡是系統檢測的部分，接下來BIOS便開始尋找開機裝置，使用者可以透過在BIOS的設定來決定搜尋順序，目前常見的開機設備至少包含FDD、HDD以及光碟機和USB開機裝置等多項。

找到開機裝置後，BIOS將會搜尋開機訊息以進行作業系統的開機過程。如果是找到了一個灌好OS的硬碟，它將會尋找位在硬碟第0面，第0軌，第1磁區裡的Master Boot Record（主要開機磁區）。如果它找到的是FDD，也會讀取軟碟的第1磁區。再把讀取到的資料放在記憶體7C00h的位置，跳到那裡並且執行它。自此才開始進入OS啟動階段。

• 延伸閱讀：
• 即將換掉傳統 BIOS 的 UEFI，你懂了嗎？（二）
• 即將換掉傳統 BIOS 的 UEFI，你懂了嗎？（三）
• 即將換掉傳統 BIOS 的 UEFI，你懂了嗎？（四）