電子發燒友網報道（文/黃山明）BIOS（Basic Input/Output System）作為計算機啟動和運行過程中至關重要的固件，可以被認為是計算機啟動的“基石”，它在計算機硬件和操作系統之間起到橋梁作用。

而在過去的二十年更成熟的UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）替代了傳統的BIOS，但隨著時間流逝，UEFI的諸多問題逐漸顯現。近年來，業內呼吁推出全新的BIOS標準。在此背景下，近期全球計算聯盟（GCC）發布了團體標準《統一基本輸入輸出系統（UBIOS）基礎架構規范》（T/GCC 3007-2025）。至此，中國終于擁有了第一個完整、標準化、可擴展的國產固件體系標準。

從插線板到UBIOS，計算機固件的世紀進化之路

1946年，計算機被剛發明之時，最初的程序主要是通過物理插線板或開關手動設置的，每次更換程序都要重新接線。而最初的幾十年，計算機也沒有操作系統，用戶需要手動輸入機器指令。

以ENIAC這臺現代計算機的鼻祖為例，由于沒有操作系統，每次計算都要人工設置初始參數，電子管來實現運算，計算完成后，結果會通過機器上的指示燈或打印機輸出，無法像現在這樣直接存儲到硬盤。

這就導致這臺計算機的整機重約30噸，占地167平方米，包含1.8萬個電子管、7萬個電阻和1萬個電容，是當時體積最龐大的電子設備。

直到1975年，IBM推出了BIOS，才真正讓計算機有了引導程序，或者說有了BIOS才能讓計算機真正的“開機”了。但BIOS由于技術較老，啟動速度慢，對硬盤分區大小有限制，早期更是最多只能使用2TB，限制了計算機的發展。

因此到了1998年，Intel為了解決傳統BIOS的技術局限，啟動了一個名為“Intel Boot Initiative”的項目，旨在開發全新的固件接口標準，并在2000年發布了EFI 1.0版本，最初只為Intel的安騰（Itanium）處理器設計，但市場反響有限。

后來到2005年，Intel將EFI規范移交給新成立的UEFI 論壇（Unified EFI Forum），該論壇由AMD、微軟、蘋果、惠普等11家行業巨頭共同組成。為體現跨平臺統一性，EFI正式更名為UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）。更名后，UEFI被定位為跨架構標準（可以支持x86、ARM、RISC-V等），突破了單一廠商限制。

現代計算機普遍采用UEFI，它功能更強大、界面更友好、支持更大硬盤、更快啟動，并具備網絡、圖形、安全啟動等高級特性。當然，由于習慣，人們通常也會講UEFI固件稱為“BIOS”。

但是二十年過去，UEFI的局限逐漸顯現，例如作為開發UEFI固件基礎框架的TianoCore，為了兼容各種硬件，積累了大量適配不同平臺的代碼和模塊，導致整體代碼量達到數百萬行，異常臃腫，同時效率低、模塊耦合性高、不適合異構計算和Chiplet等等。

尤其是UEFI的設計初衷本身是服務PC和服務器，其架構相對龐大，對資源受限的嵌入式設備，例如物聯網設備、小型工控機而言，存在過度設計的問題，占用了過多的內存和存儲資源，不如那些輕量級固件高效。

并且UEFI自設計起便根植于Intel與Microsoft主導的生態之中，盡管后來ARM、RISC-V乃至國產的LoongArch都已經加入到這一標準，但仍然顯得較為生澀。過去在全球化的背景下，這種表現無可厚非，但在如今全面要求自主可控的趨勢下，UEFI成為國產替代中的一座“大山”。

近期，由GCC主導的團體標準《統一基本輸入輸出系統（UBIOS）接口規范》，這一標準的確立，標志著中國終于擁有了第一個完整、標準化、可擴展的國產固件體系標準，為基礎輸入輸出系統構建提供標準化框架，提升系統兼容性與穩定性。

中國自己的BIOS

UBIOS標準的起草單位包括中國電子技術標準化研究院、華為等，與UEFI不同的是，UBIOS針對未來異構計算、Chiplet等先進芯片技術的發展趨勢，進行了一次從底層理念出發的重構。

近年來，隨著芯片設計從單一大Die轉向多Chiplet和異構集成，現代SoC包含大量功能IP模塊，有些是“死IP”，即無固件，依賴CPU和BIOS配置的IP，有些是“活IP”，也就是那些自帶MCU和固件，可自主運行的IP。

傳統BIOS/UEFI對死IP需逐個填寄存器驅動，導致驗證周期長、接口不統一、協同效率低；而各IP固件之間及與BIOS的通信也缺乏標準，多依賴低效的Mailbox機制。

UBIOS在設計之初便面向這一趨勢，解決了三個核心問題，一是為各類IP提供一致的固件開發與加載框架；二是定義IP固件之間、IP與主固件之間的高效、可靠通信通道；三是支持IP在集成前獨立驗證，縮短SoC整體開發周期，增強系統自洽性與可維護性。

簡而言之，UBIOS通過固件層面的統一架構與標準化通信，有效支撐了Chiplet時代異構IP的高效協同與快速集成。

并且UBIOS定義了Call ID Service（CIS）和Notify ID Information（NII）接口，將功能抽象為“服務”，組件間通過Message ID交互，而非直接依賴硬件寄存器操作。也就是說，UBIOS將硬件地址的硬編碼變成了功能號碼的軟編碼，接口一旦標準化，那么硬件想怎么換就怎么換。

打個比方，就好像把“功能”變成像端口號一樣標準化的數字，開發者只要知道“0x1203”就能調用網絡協議棧，而不用關心它是Intel網卡、Realtek小芯片，還是BMC里的獨立MCU實現的。

UBIOS還采用虛擬總線承載，UVB支持多種物理實現（如PCIe、USB），通過UVB over X協議屏蔽底層差異，實現跨平臺兼容。這樣就能讓固件團隊不再為“PCIe版”“SMBus版”各維護一份代碼。并且支持熱插拔零成本，卡插進去，UVB自動分配節點號，OS通過標準ID立即找到服務。哪天要加 MACsec、要加TEE通道，只改UVB傳輸層，應用層紋絲不動。

并且相比UEFI，UBIOS原生支持ARM、RISC-V及國產LoongArch架構，提供標準化HAL，減少對x86/ACPI的依賴。同時在Secure Boot基礎上，新增TEE集成和動態密鑰管理，支持國密算法，防御供應鏈攻擊。

也可以不再強制依賴 ACPI、GPT、微軟簽名等 UEFI 生態組件，可根據國產操作系統（如 openEuler、麒麟、統信 UOS）需求靈活定制啟動流程和安全策略。

與此同時，UBIOS還通過UEFI Payload兼容現有UEFI應用，利用UEFI2UBIOS Thunk轉換層實現舊固件無縫遷移，降低過渡成本。

總結

UBIOS的出現，標志著中國在基礎軟件底層實現了從跟隨到引領的關鍵跨越。它不僅解決了UEFI在異構計算、安全可控、架構僵化等方面的瓶頸，更構建了一個 開放、自主、面向未來的國產固件生態基座，為國產芯片、操作系統、整機廠商提供了統一的底層支撐，是實現信息技術全棧自主可控的重要一環。