Ist UEFI von Windows 8 Gängelung oder Fortschritt?

Die Ablösung des BIOS durch UEFI kam schlagartig: Waren bis Oktober PCs mit UEFI und Secure Boot rar, gab es mit Einführung von Windows 8 im Oktober 2012 keine andere Hardware mehr. Tatsächlich wurden jedoch seit Anfang 2010 Rechner ausschließlich mit UEFI ausgeliefert und seit Anfang 2012 fast ausschließlich mit UEFI und Secure Boot. Das bedeutet, dass auch viele Nutzer, deren PC nicht mit Windows 8 ausgeliefert wurde, den PC in den UEFI-Modus umschalten und so von den Vorteilen des BIOS-Nachfolgers profitieren können. Andersrum lassen sich alle modernen Rechner in den BIOS-Kompatibilitätsmodus umstellen, sodass beispielsweise Windows 7 32 Bit installiert werden kann.

Eine Modernisierung der Architektur war unbedingt notwendig

Ein maßgeblicher Grund für den Erfolg des PCs war dessen magere Softwareausstattung: Statt einer aufwendigen und damit teuren Firmware mit integriertem Basic-Interpreter und eigener Shell enthielt der Personal Computer von Anfang an nur ein Basic Input Output System - abgekürzt BIOS - dessen einziger Zweck es war, das "Direct Operating System" (das Akronym wurde später zu "Disc Operating System" umgedeutet) zu laden. Geladen wurde dieses zunächst von 360 Kilobyte großen Disketten, später von wenigen Megabyte großen Festplatten, sodass Platz auf Datenträgern gespart werden musste.

Als Resultat haben bei Rechnern mit BIOS Bootcode und Partitionstabelle in den 512 Byte großen MBR zu passen. Probleme mit dieser Auslegung wurden bereits Ende der 1980er sichtbar: Weil nicht mehr als vier Partitionen möglich waren, musste mit erweiterten und logischen Partitionen ein Schema zur Schachtelung eingeführt werden, das unter anderen das Problem bereitete, dass viele Betriebssysteme nicht von logischen Partitionen starten können. Endgültig an die Grenzen stieß das MBR-Partitionierungsschema bei Festplatten mit mehr als zwei Terabyte und der (für bootfähige Systeme nötigen) Sektorgröße von 512 Byte.

Tipp: Hier klären wir über Legenden und Fakten von Secure Boot auf.

Seit rund zehn Jahren wird daher an der Alternative (U)EFI entwickelt. Das Lastenheft wies gewisse Ähnlichkeiten zu OpenFirmware oder OpenBoot älterer Apple- oder Sun-Rechner auf: Statt einfach den ersten Sektor eines Datenträgers zu lesen und auszuführen, sollte EFI Partitionstabellen und Dateisysteme lesen können und selbst Bootdateien ermitteln. Als neues Partitionierungsschema wurde GUID Partition Table (GPT) entwickelt. Es sollte in absehbarer Zeit nicht an Größenbeschränkungen stoßen und genügend Partitionen zulassen - 128 Partitionen, die je mit eigenen Flags ausgezeichnet werden und nun insgesamt 64 Kilobyte Platz auf dem Datenträger belegen, waren die Folge.

Großgeschrieben wurde auch die Erweiterbarkeit: UEFI verhält sich wie ein simples Betriebssystem und verwendet sogar ein Binärformat, das stark dem von DOS ähnelt. Programmierer können in einfacheren Hochsprachen Module für UEFI implementieren und müssen weit weniger maschinennahen Code in Sprachen wie Assembler verfassen. Es ist nun leicht umzusetzen, aus einer UEFI-Anwendung bei Beendigung zur aufrufenden Anwendung zurückzukehren - beim klassischen BIOS war dies nicht möglich. So entstanden bereits eine Reihe von Shells, vollständigen Bootloadern, aber auch erste Spiele als reine EFI-Anwendungen. Daneben bietet UEFI die Möglichkeit, beliebige Daten und Einstellungen dauerhaft zu speichern.

Ganz praktisch: Windows 8 OEM Installationen speichern den Produktschlüssel in der Regel im UEFI, das erspart bei einer Neuinstallation des Betriebssystems die Suche nach dem Product Key. Auch Shells oder Fernwartungstools im nicht-volatilen Bereich des UEFI sind möglich - bei genügendem Platz ist sogar denkbar, ein Minilinux als Notfallsystem direkt aus dem EFI heraus zu starten.

Warum gelang der Durchbruch erst nach zehn Jahren?

Im SOHO-Bereich musste EFI fast zehn Jahre auf seinen Durchbruch warten: Während Server mit Intels glückloser Itanium-Architektur von Anfang an mit EFI ausgeliefert wurden und Apple beim Wechsel von PowerPC zu Intel ebenfalls den Wechsel von OpenBoot zu EFI vollzog, gab es im klassischen PC-Bereich keine Gründe, zu EFI zu wechseln: Zu groß war die Furcht vor Inkompatibilitäten mit älteren Betriebssystemen. Dennoch kann bereits Windows Vista das von EFI verwendete Partitionierungsschema lesen (nicht aber davon booten) und Windows 7 64 Bit wurde endlich mit voller EFI-Unterstützung ausgeliefert.

Hardwarehersteller agierten insbesondere wegen der größer werdenden Festplatten vorausschauend und liefern bereits seit mehr als drei Jahren viele Systeme mit einem vollwertigen UEFI aus, das sich jedoch im Kompatibilitätsmodus (aktiviertes "Compatibility Support Module") befindet und daher wie ein BIOS verhält. Mit Windows 8 hat Microsoft allerdings die bislang optionale EFI-Aktivierung für Hardwarehersteller, die Windows 8 vorinstalliert anbieten wollen, verpflichtend gemacht und zudem mit Secure Boot ein System eingeführt, das den Start von Bootloadern verhindert, die nicht von Microsoft signiert wurden. So wurde EFI zum zwangsläufigen Durchbruch verholfen, auch wenn viele Anwender die Vorteile nicht sahen und mögliche Restriktionen durch Secure Boot kritisch betrachteten

Für viele Anwender bietet UEFI nur wenige praktische Unterschiede

Zunächst sind für den Nutzer wenige Unterschiede sichtbar, der bisherige Splash-Screen des BIOS wurde versteckt, und UEFI startet wenige Sekunden schneller, in der Regel sind UEFI-Systeme nach zwei Sekunden im Bootloader des Betriebssystems - allerdings nur, wenn die Grafikkarte schnell initialisiert ist und Fastboot Dinge wie USB-Eingabegeräte beim Systemstart deaktiviert. Hieraus ergeben sich oft Probleme, wenn ein anderes Betriebssystem als das installierte gestartet werden soll. Eine positive Neuerung sind klar definierte Schnittstellen zwischen UEFI und Betriebssystem, worüber es möglich ist, die Bootreihenfolge oder registrierte UEFI-Bootloader zu ändern, Fastboot zu aktivieren und zu deaktivieren oder temporär in den CSM-Modus umzuschalten. Das gibt Betriebssystem- und PC-Herstellern die Möglichkeit, einheitliche grafische Tools für das Firmware-Setup der gesamten Rechnerpalette zu erstellen.

Tipp: Ratgeber zum Meistern von UEFI-Installationsproblemen

Bislang kochte jeder BIOS- und Mainboard-Hersteller sein eigenes Süppchen hinsichtlich Nutzerführung, Funktionsumfang und Sicherheit. Leider führt das nicht zwangsläufig zu einer konsistenten Einrichtung über Herstellergrenzen hinweg, und die Auswahl an Freeware- oder Shareware-Tools zur UEFI-Konfiguration ist noch nicht sehr groß - immerhin bietet Windows 8 Einsprungpunkte, um vom Betriebssystem ins UEFI-Setup zu gelangen oder das Medium für den nächsten Start auszuwählen.

Fazit: UEFI ist sinnvoll

Aus technischer Sicht war der Schritt weg von BIOS hin zu UEFI ein längst überfälliger, was zuletzt durch das Erreichen der Zwei-Terabyte-Grenze von Festplatten deutlich wurde. OEMs haben nun die Möglichkeit, Festplatten flexibler mit Restore- und Recovery-Partitionen zu versehen, ohne zwischen primären, erweiterten und logischen Partitionen jonglieren zu müssen. Dank einer besseren Anbindung der Firmware ans Betriebssystem zeichnen sich auch für den Anwender erste Bedienbarkeitsvorteile ab.

Etwas mau ist dagegen die Situation bei der oft als Argument eingebrachten Sicherheit: Die bisherigen Maßnahmen reichen nicht besonders weit - wir erwarten eigentlich, dass ein Linux-Distributor anhand einer durchgehärteten Distribution zeigt, welche Sicherheitsvorteile erzielbar sind. Wer sich nach dem "guten alten BIOS" zurücksehnt, wird sich wohl mit UEFI abfinden müssen: Nicht nur werden 64-Bit-Betriebssysteme aller Hersteller künftig UEFI bevorzugen, auch ist zu erwarten, dass die Qualität der bald obsoleten CSM abnehmen wird oder viele Hardwarehersteller ganz auf die BIOS-Emulation verzichten werden.