UBIOS誕生：中國固件標(biāo)準(zhǔn)的變革之路
從物理插線到國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，計算機(jī)啟動固件的演進(jìn)歷程
自1946年以來，計算機(jī)系統(tǒng)的底層啟動方式經(jīng)歷了漫長的變革歷程。最早期，ENIAC等電子計算設(shè)備需要用戶手動撥動開關(guān)、插拔連接線以完成程序設(shè)定。這種方式耗時巨大，且每次變換任務(wù)都需要重新布線，極其低效。那時，計算結(jié)果只能在儀表板上通過指示燈或打印機(jī)讀取，離我們今天開機(jī)即用、數(shù)據(jù)可快速存儲的體驗相去甚遠(yuǎn)。
1975年，IBM首次提出BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）概念，它讓計算機(jī)有了“自檢”“啟動”這一核心能力，使硬件得以與操作系統(tǒng)順暢對接。盡管BIOS大大推進(jìn)了計算機(jī)普及，但其以匯編語言為主、架構(gòu)單一、擴(kuò)展能力有限，很快暴露出啟動速度慢、硬盤容量受限（例如早年僅支持最多2TB硬盤）等問題。
為了解決傳統(tǒng)BIOS的局限，1998年Intel發(fā)起EFI開發(fā)計劃，2005年聯(lián)合業(yè)界各大廠商推出UEFI（統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口）。UEFI以支持多平臺架構(gòu)、更快啟動速度、更優(yōu)異的硬件兼容性、多樣的安全特性等優(yōu)勢，逐步成為PC、服務(wù)器領(lǐng)域的固件新標(biāo)準(zhǔn)。UEFI生態(tài)繁榮的背后，也因追求“兼容所有可能硬件”的目標(biāo)，代碼體量膨脹，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對資源有限的終端設(shè)備和嵌入式場景而言，反而變得過于臃腫，效率受損。
此外，UEFI的設(shè)計初衷，無可避免地受惠于Intel、微軟等國際巨頭主導(dǎo)，這不僅導(dǎo)致其生態(tài)體系對特定x86/ACPI架構(gòu)依賴較重，同時對國產(chǎn)軟硬件支持偏弱，使其成為推進(jìn)自主可控、國產(chǎn)替代路上的“技術(shù)壁壘”。
UBIOS：面向未來的國產(chǎn)固件標(biāo)準(zhǔn)
對于國產(chǎn)信息產(chǎn)業(yè)來說，固件標(biāo)準(zhǔn)的突破已成燃眉之需。近期，全球計算聯(lián)盟（GCC）推出的《統(tǒng)一基本輸入輸出系統(tǒng)（UBIOS）基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)范》，首次為中國帶來完整、可擴(kuò)展、標(biāo)準(zhǔn)化的本土固件體系。這意味著國產(chǎn)服務(wù)器、PC、嵌入式設(shè)備等硬件平臺，終于有了貫穿研發(fā)、生產(chǎn)、認(rèn)證到維護(hù)的技術(shù)底座。
與傳統(tǒng)BIOS和UEFI不同，UBIOS標(biāo)準(zhǔn)從一開始就對準(zhǔn)Chiplet、異構(gòu)計算等新型SoC架構(gòu)發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代芯片正逐步由單一大芯片轉(zhuǎn)向多個小芯片（Chiplet）和多種類型IP模塊（如既有依賴主控的“死IP”，也有自帶固件的小型MCU“活I(lǐng)P”）。原有固件標(biāo)準(zhǔn)由于寄存器驅(qū)動分散、接口不統(tǒng)一、驗證和協(xié)同效率低下，難以適配這些變革。
UBIOS開創(chuàng)性地提出“服務(wù)化”理念，在固件層面定義了Call ID Service（CIS）、Notify ID Information（NII）等接口，將各模塊的功能抽象成統(tǒng)一、可尋址的“服務(wù)”。開發(fā)者只需接入標(biāo)準(zhǔn)號，無需關(guān)注具體芯片廠商或硬件寄存器地址，大幅提升兼容性和易維護(hù)性。
UBIOS還運(yùn)用了虛擬總線承載技術(shù)，允許不同物理層（如PCIe、USB）在統(tǒng)一架構(gòu)下協(xié)作，實現(xiàn)即插即用、熱拔插和系統(tǒng)動態(tài)擴(kuò)展。有關(guān)芯片新增安全、網(wǎng)絡(luò)等功能，也僅需升級傳輸層協(xié)議，無需重構(gòu)產(chǎn)品固件或系統(tǒng)接口。
在安全性方面，UBIOS支持原生國密算法、嵌入可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）及動態(tài)密鑰管理，多維防范供應(yīng)鏈威脅，對應(yīng)國產(chǎn)操作系統(tǒng)（如麒麟、openEuler等）的定制化安全需求，無需再經(jīng)過微軟簽名或遵循UEFI的ACPI、GPT等專有機(jī)制。
同時，兼容性方面UBIOS支持UEFI載荷，現(xiàn)有老版本UEFI可以借助轉(zhuǎn)換層無縫過渡，保障軟硬件廠商平滑切換、減少遷移成本，為生態(tài)穩(wěn)定發(fā)展提供有力后盾。
國產(chǎn)固件生態(tài)的“厚積薄發(fā)”
UBIOS不僅是技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的躍遷，更代表著中國信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)話語權(quán)與研發(fā)主動權(quán)的重大進(jìn)步。隨著這一標(biāo)準(zhǔn)落地，未來無論是在服務(wù)器、PC，還是物聯(lián)網(wǎng)、芯片與整機(jī)協(xié)同領(lǐng)域，都將逐步實現(xiàn)底層軟硬一體、操作系統(tǒng)和硬件解耦的國產(chǎn)統(tǒng)一模式。
可以預(yù)見，UBIOS將推動國產(chǎn)芯片與操作系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新，提升全棧自主可控能力，加速產(chǎn)業(yè)鏈自主替代。它不僅僅是固件標(biāo)準(zhǔn)，更是中國計算產(chǎn)業(yè)走向高質(zhì)量發(fā)展的里程碑和新起點(diǎn)。
