Прощаемся с BIOS, встречаем UEFI - готова ли ваша система к жёстким дискам нового поколения?
логотип, подтверждающий, что в Вашей системе используется Unified Extensible Firmware Interface (UEFI)
Дни старого доброго BIOS сочтены. Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) представляет собой более мощную версию, которая лучше соответствует требованиям современного разнообразного "железа". По своей сути, UEFI является интерфейсом, который отвечает за предзагрузочное окружение операционной системы. Мы вкратце ознакомились с UEFI и обнаружили некоторые проблемы.
Возможно, вы уже слышали об UEFI или EFI, который стал первой реализацией. Intel представила EFI в 2003 году с архитектурой Itanium IA64 под названием Boot Initiative. Концепция затем была передана Unified EFI Forum, который доработал и стал продвигать новый стандарт для всей индустрии. AMD, AMI, Apple, Dell, HP, IBM, Insyde, Intel, Lenovo, Microsoft и Phoenix - все эти компании сегодня можно назвать лидерами рынка. BIOS построен на архитектуре x86 в 16-битном реальном режиме, однако UEFI добавляет полную аппаратную независимость и разделение интерфейса на загрузочные службы и runtime-службы. Целью является высокая степень стандартизации, и вместе с тем предоставление достаточной гибкости для производителей, чтобы они дифференцировали свои продукты.
Лет 25 назад BIOS предназначался для запуска операционной системы. Первый компьютеры использовали перфокарты в качестве загрузочного средства, после чего они были заменены ROM с простым интерпретатором. Сегодня можно выбирать множество загрузочных средств, таких как дискеты, жёсткие диски, оптические приводы и сетевые ресурсы. Но работа с компонентами всё равно выполняется операционной системой через драйверы устройств, в то время как EFI обеспечивает поддержку драйверов, независимых от ОС, с помощью собственной модели драйверов.
Конечно, попытки изменить изначальный принцип BIOS уже предпринимались. IBM представила модифицированный дизайн системы PS/2 ещё в 1988 году, частично чтобы сбросить с рынка компьютеры с клонированным BIOS. 32-битную архитектуру Multi Channel Architecture (MCA) с ABIOS можно рассматривать как способ обхода реализаций клонированных BIOS. Следующая технология Advanced RISC Computing (ARC) нацелилась на объединение загрузочных окружений платформ MIPS и Alpha в 1990-х годах, но ей не хватило эволюционного развития, расширяемости и возможности увеличения числа платформ. PowerPC и SPARC представили собственные решения Open Firmware (OF) и Common Hardware Reference Platform (CHRP), своего рода ответ на ACPI.
Но в конечном итоге BIOS по-прежнему с нами, и эта технология делает то же самое, что и последние 25 лет: гарантирует, что ваша операционная система сможет загрузиться. Технология BIOS никогда не предусматривала современного разнообразия "железа". BIOS по-прежнему ограничена 16-битным интерфейсом и программными прерываниями, маршрутизацией прерываний и таймерами максимальной точности, ограниченным исполняемым пространством ROM (1 Мбайт) и размером образа, ограниченным числом инициализируемых устройств (что критично для серверной сферы), собственным расширениями и отсутствующей модульностью - и это только часть проблем.
Операционные системы начали поддерживать новый дизайн интерфейса платформ в 2007 году, но большинство версий Windows, таких как Vista with SP1 и Server 2008, предлагают поддержку только в 64-битных версиях. К сожалению, как мы обнаружили, поддержка UEFI в индустрии всё ещё слабая, и в сфере накопителей по-прежнему есть свои недостатки.
Чем может быть полезна UEFI?EFI - это программный интерфейс, который работает между операционной системой и прошивкой платформы, что позволяет заменить BIOS. На самом деле, EFI достаточно сложный, чтобы можно было называть его похожим на собственную ОС. Он не только предлагает поддержку драйверов, интерфейсов и служб, но также имеет оболочку, в которой пользователи могут выполнять приложения посредством интерфейса командной строки.
EFI содержит системную информацию, организованную в виде таблиц, здесь есть загрузочные и runtime-службы внутренней операционной системы. Загрузочные службы включают инициализацию, файловые службы и другие подобные, а также текстовые и графические консоли пользователя. Runtime-службы включают сервисы даты, времени и NVRAM. Для поддержки связи между устройствами все драйверы и компоненты EFI поддерживают связь через специальные протоколы. Драйверы тоже очень важны, поскольку окружение устройств EFI (EFI Byte Code, EBC), является независимым от процессора, обеспечивающим как инициализацию, так и работу устройств (за исключением специфического для ОС "железа" с особыми функциями и требованиями поддержки, например, high-end видеокарт).
Таблица разделов GUIDGUID Partition Table, аббр. GPT — стандарт формата размещения таблиц разделов на физическом жестком диске. Он является частью Расширяемого микропрограммного интерфейса (англ. Extensible Firmware Interface, EFI) — стандарта, предложенного Intel на смену отжившего BIOS, одного из последних реликтов первозданной IBM PC. EFI использует GPT там, где BIOS использует Главную загрузочную запись (англ. Master Boot Record, MBR).
В отличие от MBR, которая начинается с исполняемой двоичной программы, призванной идентифицировать и загрузить активный раздел, GPT опирается на расширенные возможности EFI для осуществления этих процессов. Однако MBR присутствует в самом начале диска (блок LBA 0) как для защиты, так и в целях совместимости. Собственно GPT начинается с Оглавления таблицы разделов (англ. Partition Table Header).
GPT использует современную систему адресации логических блоков (LBA) вместо применявшейся в MBR адресации «Цилиндр — Головка — Сектор» (CHS). Доставшаяся по наследству MBR со всей своей информацией содержится в блоке LBA 0, оглавление GPT — в блоке LBA 1, далее сама таблица разделов. В случае 64-битной версии ОС Microsoft Windows NT, за GPT зарезервировано 32 сектора или 16 384 байта (при использовании сектора размером 512, а не 4 096 байт), так что первым используемым сектором каждого жёсткого диска в ней будет блок LBA 34.
Кроме того, GPT обеспечивает дублирование — оглавление и таблица разделов записаны как в начале, так и в конце диска.
Теоретически, GPT позволяет создавать разделы диска размером до 9,4 ЗБ (9,4 × 1021 байт), в то время как MBR может работать только до 2,2 ТБ (2,2 × 1012 байт).
Основная цель помещения MBR в начало диска чисто защитная. MBR-ориентированные дисковые утилиты могут не распознать и даже переписать GPT диски. Чтобы избежать этого, указывается наличие всего одного раздела, охватывающего весь GPT диск. Системный идентификатор (англ. System ID) для этого раздела устанавливается в значение 0xEE, указывающее, что применяется GPT. Вследствие этого EFI игнорирует MBR. Некоторые 32-битные операционные системы, не приспособленные для чтения дисков, содержащих GPT, тем не менее распознают этот Системный идентификатор и представляют том в качестве недоступного GPT диска. Более старые ОС обычно представляют диск, как содержащий единственный раздел неизвестного типа и без свободного места; как правило, они отказываются модифицировать такой диск, пока пользователь явно не потребует и не подтвердит удаление данного раздела. Таким способом предотвращается случайное стирание содержимого GPT диска.
Оглавление таблицы разделов указывает те логические блоки на диске, которые могут быть задействованы пользователем (англ. the usable blocks). Оно также указывает число и размер записей данных о разделах, составляющих таблицу разделов. Так на машине с установленной 64-битной ОС Microsoft Windows Server 2003, зарезервировано 128 записей данных о разделах, каждая запись длиной 128 байт. Таким образом возможно создание 128 разделов на диске.
Оглавление содержит GUID (англ. Globally Unique IDentifier — Глобально Уникальный Идентификатор) диска. В нём записан свой собственный размер и местоположение (всегда блок LBA 1), а также размер и местоположение вторичного (запасного) оглавления и таблицы разделов, которые всегда размещаются в последних секторах диска. Важно, что он также содержит контрольную сумму CRC32 для себя и для таблицы разделов. Эти контрольные суммы проверяются процессами EFI при загрузке машины. Из-за проверок контрольных сумм невозможным становится применение шестнадцатеричных редакторов для модификации содержимого GPT. Всякое редактирование изменит контрольные суммы, после чего EFI перезапишет первичный GPT вторичным. Если же оба GPT будут содержать неверные контрольные суммы, доступ к диску станет невозможным.
Ушли времена, когда для старта разных операционных систем требовался определённый загрузчик. EFI реализует собственный загрузчик, отвечающий за эту задачу. У сборщиков систем появляются новые возможности, поскольку можно добавлять расширения EFI из разной энергонезависимой памяти. Это означает, что производитель ПК может использовать материнскую плату и платформу по желанию потребителя, добавляя при этом дополнительные системные функции через EFI, например, через раздел на системном жёстком диске или через закачку в Интернете.
Создаём разделы GPT и MBR с ESP, MSRЧтобы получить полную поддержку GPT для накопителей, предлагающих больше 2 Тбайт, вам понадобится 64-битная версия Windows (XP, Vista или 7). GPT предлагает следующие функции.
Максимальная ёмкость 18 экзабайт;
до 128 разделов на диске;
главная и резервная таблицы разделов для избыточности;
чётко определённый и самораспознающийся формат раздела;
каждый раздел имеет уникальный ID во избежание одинаковых идентификаторов (таблица “GUID”).
Ниже представлен обзор возможных вариантов создания разделов на GPT и MBR.
Детали GPT у Windows x64GPT автоматически установит раздел EFI System Partition (ESP), содержащий загрузчик, драйверы EFI и всю другую необходимую информацию для загрузки системы, такую как boot.ini, HAL и NT Loader. Будет использоваться GUID Partition Table вместо MBR. ESP занимает примерно 1% от ёмкости жёсткого диска или минимум 100 Мбайт и максимум 1000 Мбайт.
Системы GPT также оснащаются разделом MSR, имеющим статус Microsoft reserved (зарезервирован). Поскольку разделы GPT не позволяют использовать скрытые секторы, Windows использует это зарезервированное пространство для нужд операционной системы. Если вы захотите преобразовать простой диск в динамический, то Windows будет использовать раздел MSR, уменьшит его размер и создаст базу данных динамического диска с помощью доступного пространства. На жёстких дисках меньше 16 Гбайт под раздел MSR отводится всего 32 Мбайт. Для более крупных дисков отводится 128 Мбайт.
Если поддержка GPT и UEFI работает должным образом, то Windows 7 автоматически создаст необходимые разделы, такие как 100-Мбайт EFI System Partition (ESP) и 128-Мбайт Microsoft Reserved partition (MSR), после чего ваш ёмкий том действительно станет загрузочным.
Индустрия проделала немалый путь с UEFI. Исторически возникали разные подходы для улучшения модульности процесса загрузки и создания гибкого стандарта индустрии. Не все из них оказались успешными, но, похоже, Intel что-то сможет заполучить со своего амбициозного проекта Itanium. Технология EFI, которой сегодня занимается United EFI Industry Forum, отвечает за существующие стандарты UEFI. Extensible Firmware Interface постепенно будет заменять обычную BIOS и предлагать новые интерфейсы для операционной системы, облегчать загрузку и улучшать гибкость через приложения EFI и независимые от ОС драйверы устройств.
Без UEFI вы не сможете загружаться с разделов больше 2 Тбайт. Впрочем, если вы будете использовать загрузочный диск меньше 2 Тбайт, то дополнительные жёсткие диски можно будет подключать с любой ёмкостью.
читать полностьюТаблица разделов GUID
Автор