(来源:雷科技)
近日,全球计算联盟正式发布、实施《统一基本输入输出系统(UBIOS) 基础架构规范》团体标准,标准号为 T/GCC 3007—2025。
全球计算联盟(Global Computing Consortium,GCC),由计算领域的技术提供者、生产商、系统集成商、企业用户、科研院所等共同发起,行业会员单位包括华为、中国移动、蚂蚁集团等,其中华为是最高等级的「白金会员」。而此番发布、实施的《统一基本输入输出系统(UBIOS) 基础架构规范》团体标准,起草单位包括中国电子技术标准化研究院以及华为、统信、软通等公司。
按照一位参与早期标准制定讨论和部分审核过程的人员话讲,「这一标准的发布,意味着中国终于拥有了第一个完整、标准化、可扩展的国产固件体系标准」。在计算架构日益多元化的今天,这一标准的实施,可为 BIOS 构建提供一个来自中国的标准化框架,提升兼容性与稳定性。
BIOS,即基本输入输出系统,最早出现在 1975 年的 CP/M 操作系统中。上世纪 80 年代,伴随 IBM PC 及其兼容机的流行,BIOS 成为业界标准的一种固件接口,并进入公众视野。
作为存储于主板芯片的固件,BIOS 是计算机启动时运行的第一个重要程序,负责硬件初始化和检测,并为加载操作系统做准备。换言之,BIOS 为计算机提供最底层、最直接的硬件设置和控制。基于此,BIOS 被誉为「操作系统的灵魂引导者」以及「基础软件中的基础软件」。
目前市面上绝大多数计算机设备,采用的是 UEFI(统一可扩展固件接口)标准,这是传统 BIOS 的替代版本。进入新世纪,英特尔牵头确立的 UEFI 标准,在得到系统厂商微软,BIOS 厂商 AMI、系微(Insyde)、Phoenix 等,以及众多设备厂商的响应后,成为新的 BIOS 主流标准。最近十多年,UEFI 标准顺势扩展到 ARM 通用系统、更新兴的 RISC-V 计算以及国产龙芯架构等领域。
目前的主流 PC 设备市场中,BIOS 这一块全部基于 UEFI 标准,不管联想、戴尔还是惠普。按照品类来分的话,台式机主板和 DIY 设备领域由 AMI 方案(AMI Aptio V)主导,笔记本设备领域基本由系微方案(InsydeH2O)垄断。服务器和嵌入式系统等领域,则可看到市场份额被大幅挤压后的 Phoenix 方案。
然而,经过二十年沉淀,UEFI 标准的诸多问题逐渐显现,例如「参考实现 Tiano 代码臃肿」「效率低」「模块耦合性高」「扩展性差」等。同时,不管是传统 BIOS,还是 UEFI 标准,无不深度依赖于微软和英特尔主导的生态体系。
近年来,我国全力攻坚科技硬件和软件系统「自主可控」,如此重要和基础的一种固件接口,也必然将迎来属于我们自己的新标准。只是这一刻,等待的时间已经够久了。
首先需要明确的是,华为作为企业代表,牵头起草的国产 UBIOS 标准,并不是基于 UEFI 的「魔改」,可以说和其毫无关系,而是一个可以和其并列的固件接口体系标准,一个更新一代的体系标准。
UBIOS 标准,规定了计算系统中基本输入输出系统(BIOS)、操作系统(OS)、基板管理控制器(BMC)、外设板卡等各组件间以及 BIOS 内部固件间的交互方式,包括交互架构、交互通道、接口形式等。
相比目前业界普遍采用的 UEFI 标准,国产 UBIOS 标准的最大亮点,莫过于其名称中带有的「统一」二字。
为适应芯片异构化、BIOS 多固件化、外设智能化而设计,UBIOS 标准统一了 BIOS 与 OS 之间、BIOS 与外设之间以及 BIOS 内部固件间的交互方式,进而延伸到与 BIOS 关联的其他部件,如 BMC 固件、EC 固件。
同时,针对基于 UEFI 标准设计固件存在的「效率低」「模块耦合性高」「扩展性差」等病症,UBIOS 标准给出了系统级的解决方案。
解决「效率低」「模块耦合性高」,UBIOS 标准创新性地提出了统一虚拟总线(UVB)的概念,以简化 BIOS 内部多固件及 BIOS 与周边组件之间的复杂交互,使各组件都可基于相同的接口定义进行交互。而且,不论是对称、还是非对称(常见于异构计算集群)的多域系统,均可通过 UVB 互联。
解决「扩展性差」,UBIOS 标准专门针对未来异构计算、Chiplet(芯粒)先进封装与互连技术等,进行了一次从底层理念出发的重构。
这样讲,是不是很华为风?除了面向未来的统一性、低耦合、可扩展性、原生异构支持,UBIOS 标准的核心设计理念还包括分布式,是不是更加华为风?UBIOS 标准,支持分布式架构与软硬芯协同的固件框架。
不难看出,在华为全面发力自研鸿蒙系统的同时,其对操作系统之下最重要的固件层,也有着不少想法,并在刚刚发布、实施的国产 UBIOS 标准中倾注了自己的大量心血。
然而,团体新标准的发布、实施,只是国产 BIOS 开始尝试「自主可控」的第一步,后续国产 PC 生态厂商的响应和适配更关键。
新标准有了,BIOS 生态的方案厂商、芯片厂商、设备厂商,是不是也该动起来了。尤其是作为新标准企业牵头方的华为,是不是该在旗下后续的鸿蒙电脑新品中,开始逐渐采用基于 UBIOS 标准的 BIOS 新设计方案和技术呢?
在新的标准、方案、技术、产品和生态逐一形成后,国产「自主可控」的 BIOS 才算真正建立起来。
从操作系统层到固件层,完整、成熟的国产软件栈体系,以及国产底层操作系统的完全「自主可控」,期待能在不远的未来实现。
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