ARM系統預引導固件的新機遇-UEFI

ARM處理器已經(jīng)在智能手機市場(chǎng)占主導地位，并越來(lái)越成為整個(gè)嵌入式領(lǐng)域的主流。最近，ARM處理器也進(jìn)軍服務(wù)器領(lǐng)域，追求計算連續性。

　　然而，歷史上，ARM系統沒(méi)有一個(gè)預引導固件的標準。這使得每個(gè)設計都有自己獨特的與所引導的操作系統緊密結合的模式。這種傳統的方法意味著(zhù)固件開(kāi)發(fā)者必須保持完全不同的代碼庫，即使系統可能使用的外圍設備(網(wǎng)絡(luò )，SATA接口，USB控制器等)和整個(gè)設計功能集是相同的。傳統的ARM設計依賴(lài)諸如UBoot，Redboot，或專(zhuān)有軟件啟動(dòng)軟件包。

　　如何有效地開(kāi)發(fā)生產(chǎn)這些產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足快捷上市需求已成為一個(gè)挑戰。很有必要用某種形式的融合固件基礎設施來(lái)實(shí)現代碼重用的最大化，使這些產(chǎn)品可在有限的工程資源條件下實(shí)現更快推上市場(chǎng)，并同時(shí)添加創(chuàng )新功能。

　　統一可擴展固件接口(UEFI)對ARM系統的預引導固件是一個(gè)新機遇。 UEFI負責定義操作系統和系統固件之間以及固件驅動(dòng)程序和系統固件之間的接口。此外，UEFI的平臺初始化(PI)負責定義固件到芯片之間和固件內部的接口。 UEFI是處理器架構無(wú)關(guān)。

　　ARM公司，蘋(píng)果，惠普和微軟的專(zhuān)家們一起確定了UEFI的ARM綁定。這樣，使用UEFI就可以最大限度地實(shí)現不同設計間的代碼重用，包括那些使用不同的處理器架構的設計。

　　歷史

　　在UEFI之前，有EFI(可擴展固件接口)。EFI最初創(chuàng )立于1998年，為的是讓使用英特爾安騰處理器的系統擺脫BIOS對設計大型計算機的束縛，例如，BIOS對原有8259中斷控制器的依賴(lài)，僅有64K的IO端口空間，僅有192K的OptionROM執行空間，單一的PCI段組。所有這些都影響系統的可擴展性。我們也預見(jiàn)到將要遇到的2.2TB主引導記錄(MBR)硬盤(pán)驅動(dòng)器分區限制，并定義了新的GUID分區表(GPT)格式。

　　在擺脫束縛的同時(shí)，EFI還采用了一個(gè)模塊化的，靈活的可擴展體系結構，并使用高層次的編程語(yǔ)言。創(chuàng )建EFI時(shí)就考慮到它應與處理器架構無(wú)關(guān)，當時(shí)就支持安騰，x86和一個(gè)與處理器無(wú)關(guān)的字節代碼，叫EFI字節代碼(EBC)。

　　EFI是一個(gè)英特爾公司擁有的規范定義操作系統和系統固件之間，以及設備引導驅動(dòng)程序和系統固件之間的接口。英特爾還創(chuàng )建了“框架”來(lái)定義系統固件內部接口以使EFI的實(shí)現進(jìn)一步模塊化。

　　2005年，計算機行業(yè)決定組建UEFI論壇來(lái)規范EFI和“框架”所涵蓋的接口。英特爾貢獻了EFI和“框架”規范給UEFI論壇作為新的起點(diǎn)。名稱(chēng)從EFI變?yōu)閁EFI(U為統一的縮寫(xiě))標志著(zhù)定義、推廣和使用的任務(wù)從此落在業(yè)界的肩膀上。

　　Figure 1: The UEFI Forum

　　由UEFI論壇定義的第一個(gè)規范(UEFI 2.0)在A(yíng)MD和英特爾的幫助下定義了x64處理器的綁定。 “框架”也演變成了平臺初始化(PI)規范。UEFI的ARM綁定作為UEFI 2.3規范的一部分于2009年公布。

　　開(kāi)源社區“tianocore.org”于2004年開(kāi)始，采用BSD許可證。隨著(zhù)ARM綁定的公布，蘋(píng)果和惠普向tianocore.org貢獻了UEFI的參考實(shí)現，其中對Beagle Board(beagleboard.org)的一個(gè)實(shí)現，使硅片供應商可為他們的硬件提供UEFI的驅動(dòng)程序。 ARM公司近日貢獻了使用Cortex A9 多核處理器的Versatile Express參考平臺的核心代碼，以及

　　· 修復了ARM GCC工具鏈的構建環(huán)境

　　· ARM的RealView仿真底板代碼的更新

　　· 新的包含ARM參考平臺通用組件的ArmPlatformPkg

　　· 支持TrustZone控制器

　　· 支持多核

　　· 支持PL18x MMC卡控制器

　　· 一個(gè)特制的啟動(dòng)設備選擇BDS庫以支持直接啟動(dòng)Linux

　　有關(guān)在A(yíng)RM上實(shí)現UEFI的優(yōu)越性和UEFI論壇組織結構的詳細說(shuō)明，請見(jiàn)下回分解。

　　現在我將探討它，特別是在A(yíng)RM的系統上的優(yōu)越性。我也會(huì )更詳細地描述UEFI論壇的組織結構。