UEFI: Der BIOS-Nachfolger

Das traditionelle BIOS ist in die Jahre gekommen. Die Bedienung der Setup-Screens ist wenig komfortabel, dazu kommen noch technische Limitationen, etwa bei der maximalen Größe der Boot-Festplatte. Die Lösung heißt UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) und wird spätestens mit Windows 8 auf allen neuen Rechnern zu finden sein.

Zwar verfügen etliche Mainboards und Notebooks heute schon über eine UEFI-Firmware, die Bedeutung des BIOS-Nachfolgers wird aber noch wachsen. Denn Microsoft macht UEFI zu einer der Vorbedingungen, die erfüllt werden müssen, wenn ein neuer Rechner ein offizielles Windows-8-Logo tragen soll.

Für die Installation auf älteren PCs, Notebooks undNetbooks wird Windows 8 natürlich auch weiterhin das herkömmliche BIOS unterstützen.

Die Evolution der Firmware

Jeder PC verfügt über eine Firmware, die in einem nichtflüchtigen Speicher auf dem Mainboard angesiedelt ist. Aber auch andere Hardware-Komponenten wie Grafikkarten oder Festplatten-Controller verfügen über eine eigene Firmware.

Die Firmware auf dem Mainboard stellt einen primären Instruktionssatz bereit, der beim Booten des Rechners abläuft und die Hardware erkennt sowie initialisiert. Danach übergibt die Firmware die Kontrolle an das Betriebssystem oder an eine Pre-OS-Anwendung wie etwa einen Bootmanager.

Bislang wurde für x86-Rechner primär ein Basic Input/Output System (BIOS) als Firmware eingesetzt. Dieses BIOS ist im Prinzip ein Relikt aus den 1970er-Jahren und in seinen Funktionen dadurch erheblich eingeschränkt.

Es unterstützt nur den 16-Bit-Modus von x86-Prozessoren und kann nur ein MByte des Hauptspeichers adressieren. Zudem existiert kein verbindlicher BIOS-Standard, was die Implementierung neuartiger Hardware erschwert, da hier jeder BIOS-Hersteller mit individuellen Erweiterungen sein eigenes Süppchen kocht.

Für Rechner mit anderen Prozessorarchitekturen wurden schon früher fortgeschrittene Firmware-Architekturen entwickelt, die einiges von dem enthalten, was heute mit UEFI möglich ist. Beispiele dafür sind ARC für Rechner mit DEC Alpha- oder MIPS-Prozessoren mit ihrer Unterstützung des FAT-Dateisystems, die bei SPARC und PowerPC verwendete OpenFirmware.

Bei PCs sollte es aber bis 2005 dauern, dass erste Schritte unternommen wurden, die Einschränkungen des BIOS zu beseitigen. In diesem Jahr wurde das Unified EFI Forum gegründet, das Standards für die UEFI-Implementierung entwickelt und veröffentlicht, aktuell wurde die Spezifikation 2.3.1 veröffentlicht.

UEFI unterstützt den 32-sowie den 64-Bit-Modus moderner x86-Prozessoren und zudem auch andere Prozessorarchitekturen wie etwa Intels Itanium (64 Bit) und neuerdings auch ARM (32 Bit). Ein zusätzlicher Vorteil ist die GPT-Unterstützung. Mit GUID Partition Table können auch Festplatten mit ihrer vollen Kapazität genutzt werden, die größer als 2,2 TByte sind. Mit dem bisherigen Master Boot Record (MBR) ist das nicht möglich.

Der Startpunkt und die Größe einer Partition werden bei MBR durch 32-Bit-Werte beschrieben, GPT nutzt dafür 64-Bit-Werte, theoretisch könnte daher eine GPT-Platte bis zu 9,4 Zettabyte groß sein. Das entspricht 9,4 Milliarden Terabytes, dem Mehrfachen des weltweiten kompletten Datenaufkommens des Jahres 2010.

Auch die bei MBR vorhandene Beschränkung auf vier primäre Partitionen pro Festplatte entfällt bei GPT. Prinzipiell können unbeschränkt viele Patitionen angelegt werden..

UEFI wird derzeit von Linux, diversen Unix-Versionen und den 64-Bit-Versionen von Windows Vista mit SP1 sowie Windows 7 unterstützt. Allerdings enthalten praktisch alle UEFI-Implementierungen ein Compatibility Support Module (CSM), mit dem das frühere BIOS emuliert wird, um prinzipiell auch die Installation älterer oder alternativer Betriebssysteme zu erlauben. Apple nutzt EFI für alle Macs auf Intel-Basis.