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1 Page 1 of 7 Computer Reseller News Home» Hardware Das BIOS ist tot, es lebe UEFI: Alles, was Sie über UEFI-BIOS wissen müssen von magnus.de Die Branche hat sich darauf geeinigt, mit dem alten BIOS eines der letzten Überbleibsel aus der Anfangszeit der PCs abzulösen. Der Nachfolger UEFI bietet deutlich mehr Möglichkeiten und wird spätestens mit Windows 8 zur Pflicht für alle neuen PCs. Höchste Zeit also, sich intensiv damit auseinander zu setzen. Das traditionelle BIOS ist einer der letzten nahezu unveränderten Dinosaurier aus PC- Urzeiten und inzwischen merklich in die Jahre gekommen. So ist beispielsweise die Bedienung der Setup-Screens nach heutigen Standards wenig komfortabel, dazu kommen noch technische Limitationen, etwa bei der maximalen Größe der Boot-Festplatte. Die Lösung, mit der die Branche diese Probleme nun endlich beseitigen will, 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 und Netbooks wird Windows 8 natürlich auch weiterhin das herkömmliche BIOS unterstützen. Grundsätzlich verfügt jeder PC 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 solche eigene Firmware. Der Firmware auf dem Mainboard fällt dabei eine zentrale Rolle zu, sie stellt einen primären Instruktionssatz bereit, der beim Booten des Rechners abläuft und die restliche Hardware erkennt sowie initialisiert. Danach übergibt die Firmware die Kontrolle an das Betriebssystem oder an eine Pre-OS-Anwendung wie etwa einen Bootmanager. DIE EVOLUTION DER FIRMWARE 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

2 Page 2 of 7 individuellen Erweiterungen sein eigenes Süppchen kocht. Asus setzt bei den neuen Mainboards mit UEFI- Firmware auf einen komplett grafischen Setup- Für Rechner mit anderen Screen. Hier der Advanced-Modus. 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 veröffentlicht. EINE FRAGE DER KOMPATIBILITÄT 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 Der Setup-Screen von Aptio, der UEFIwerden bei MBR durch 32-Bit-Werte Implementierung von AMI, ähnelt einem beschrieben, GPT nutzt dafür 64-Bit-Werte, traditionellen BIOS-Setup allerdings mit Maustheoretisch könnte daher eine GPT-Platte Unterstützung. bis zu 9,4 Zettabyte groß sein. Das entspricht 9,4 Milliarden Terabytes, dem Mehrfachen des weltweiten kompletten Datenaufkommens des Jahres 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. DIE STRUKTUR VON UEFI Im Prinzip besteht ein UEFI-BIOS aus zwei Komponenten, für die auch zwei unterschiedliche Spezifikationen existieren: der UEFI Platform Initialization (PI) und dem eigentlichen Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). Die erste Komponente ist für einen sicheren Boot und die Initialisierung von CPU, Chipsatz und Mainboard zuständig, die zweite für das Laden der UEFI-eigenen Gerätetreiber, die UEFI- Interfaces und das Laden des Betriebssystems oder von Pre-Boot-Tools.

3 Page 3 of 7 Das UEFI-Treiber-Modell macht es möglich, beim Start des Rechners zunächst nur die für den Boot absolut notwendigen I/O-Geräte zu aktivieren, was den Start des Betriebssystems erheblich beschleunigt. Die restlichen Geräte werden dann bei Bedarf erst durch das Betriebssystem aktiviert. Bei einem traditionellen BIOS müssen PCI- oder PCI-Express- Erweiterungskarten über ein groß dimensioniertes ROM verfügen, das separate Treiber für alle unterstützen Prozessorarchitekturen enthält. Eine UEFI-Firmware enthält dagegen einen EFI Byte Code (EBC) Interpreter. Daher muss das ROM der Erweiterungskarte nur noch ein kompaktes EBC-Image enthalten, das auf allen Systemen mit UEFI-Firmware läuft. Bei zukünftiger Hardware, die ein traditionelles BIOS nicht mehr unterstützen müssen, können so die Option-ROMs auf den Karten kleiner ausfallen, zudem ist die Unterstützung verschiedener Plattformen mit unterschiedlichen Prozessorarchitekturen einfacher. Windows 7 und Windows 8 unterstützen noch ein herkömmliches BIOS. Das CSM in UEFI erlaubt die Installation älterer Betriebssysteme. Über eigene Gerätetreiber kann eine UEFI-Firmware auf Komponenten wie Grafikkarte, Eingabegeräte oder Laufwerke zugreifen, was eine komfortable Bedienung mit einer grafischen Benutzeroberfläche bei hoher Display-Auflösung ermöglicht. Statt VGA wird für die grafische Darstellung der Setup-Screens ein neu entwickeltes Graphical Output Protocol (GOP) genutzt, das höhere Auflösungen, Farbtiefen und vor allem auch mehrere Grafikadapter in einem Rechner unterstützt. Allerdings gibt es auch noch UEFI-Firmwares, deren textbasierter Setup-Screen dem eines traditionellen BIOS gleicht. Mit der Unterstützung von Hot Plug Events ist ein Zugriff auf USB-Geräte wie etwa Keyboards oder Mäuse möglich, die nach dem Einschalten des Rechners eingesteckt werden, eine Fähigkeit, die ein traditionelles BIOS nicht hat. Auch der einfache Zugriff auf USB- Wechseldatenträger ist auf diesem Weg möglich. Zudem stellt UEFI einen kompletten Netzwerk- Stack für IPV4 und den neuen Standard IPV6 bereit. SHELL, APPLIKATIONEN, BOOTMANAGER Da UEFI einen größeren Speicher als 1024 KByte adressieren kann, können Applikationen wie Hardware-Test-Tools oder Flash-Programme einfach integriert werden. Durch die Netzwerkunterstützung können Firmware-Updates auch direkt vom Server des Mainboard-Herstellers geladen werden. Einige Hersteller wie MSI haben sogar einfache Spiele in die UEFI-Firmware integriert, sogar Browser sind möglich. Diese Applikationen, sie sind an der Dateiendung.EFI erkennbar, müssen nicht Über den Setup-Screen einer UEFI-Firmware können unbedingt im Flash-ROM angesiedelt sein, auch EFI-Applikationen aufgerufen werden. Sie sondern können auch von einem können auch auf der Festplatte liegen. reservierten Bereich der Festplatte oder anderen Datenträgern geladen werden. Als Dateisystem wird nur vfat unterstützt. Der Bootmanager ist bei UEFI-Systemen ebenfalls eine UEFI-Applikation, die Notwendigkeit

4 Page 4 of 7 eines separaten Bootloaders entfällt. Auf Windows-UEFI-Systemen wird der Windows-Bootloder in einer UEFI-Version installiert, die Bearbeitung des Bootmenüs erfolgt wie gewohnt mit BCDEdit. Zudem existiert mit der EFI Shell eine textbasierte, DOS-ähnliche Benutzeroberfläche, über die man auf das UEFI-Dateisystem zugreifen und UEFI-Applikationen starten kann. Kommandos können auch über Skripte aufgerufen werden, was das Management vor allem im Business-Bereich erleichtert. Wichtig für Server ist die Möglichkeit, auch über ein Netzwerk auf den Konfigurations-Screen oder die Shell einer UEFI-Firmware zugreifen zu können. AUF NUMMER SICHER Die UEFI-Spezifikation enthält auch einige Sicherheitsmechanismen, die mit der aktuellen Spezifikation noch einmal erweitert wurden. SecureBoot sorgt dafür, dass nur signierte Betriebssysteme gestartet werden, für die ein Schlüssel in der Firmware des Rechners existiert. Damit kann verhindert werden, dass ein Schädling den Bootsektor eines Rechners infiziert oder dass ein PC mit einem anderen Betriebssystem gestartet wird, um etwa den Passwortschutz oder eine Verschlüsselung auf dem eigentlich installierten OS zu knacken. Das Firmware-Upgrade-Tool von Asus in der EFI- Version: Das Programm kann auch auf USB-Sticks oder externe Platten zugreifen. Die Schlüssel werden vom Hersteller des Rechners vergeben; sie bestimmen auch, welche Schlüssel für welche Betriebssysteme vorhanden sind und ob SecureBoot abgeschaltet werden kann. Ein TPM ist für SecureBoot nicht notwendig. Er wird von dem noch sicheren MesuredBoot verwendet. Hier wird auch der Start des Betriebssystems mit überwacht und mit aufgezeichneten und im TPM gespeicherten Werten verglichen. Mögliche Schädlinge werden an der Ausführung gehindert, weitere Schritte übernimmt dann eine Anti-Malware-Software, sobald die gestartet ist. Für die sichere Anmeldung am Rechner kann UEFI nun auch Geräte wie Fingerprint-Reader unterstützen. Dabei kann bei entsprechender Unterstützung durch das Betriebssystem auch gleich die Anmeldung des Anwenders dort mit erfolgen. Um die UEFI-Firmware selbst zu schützen, können für ein Firmware-Update nur signierte Images verwendet werden. Die Installation kann entweder über eine Applikation bei laufendem Betriebssystem und anschließendem Neustart oder von einem vorbereiteten USB-Stick erfolgen. UEFI IN DER PRAXIS Auch wenn noch textbasierte UEFI-Setup-Screens existieren, nutzen die meisten Mainboard- Hersteller die grafischen Moglichkeiten, um die Bedienung zu erleichtern. Im Detail unterscheiden sich die Ansätze von Herstellern wie Asus, Gigabyte oder MSI aber erheblich, da zwar der Unterbau von UEFI standardisiert ist, die grafische Oberfläche aber nicht. Asus hat den Setup-Screen in zwei Modi aufgeteilt: Den EZ-Screen, der nicht nur wichtige Informationen zu Prozessor und Speicher sowie Temperaturen und Lüfterdrehzahlen anzeigt,

5 Page 5 of 7 sondern auch mit der Maus ein schnelle Auswahl von Performance-Modi erlaubt. Die Auswahl des Bootlaufwerks ist einfach per Drag-und-Drop möglich. Im Advanced-Screen findet man alle Einstellungen wie etwa Übertaktungsoptionen, die auch bisher über ein herkömmliches BIOS zugänglich waren. Auch EFI-Applikationen wie die für ein Firmware-Update werden hier gestartet. Die erste UEFI-Implementierung von MSI war das grafische sehr verspielte ClickBIOS. Für die kommenden Mainboards mit Intel-X79-Chipsatz bringt MSI das ClickBIOS II, es ähnelt eher der Asus-Lösung. Allerdings hat MSI sogar einen Webbrowser sowie Live Update als UEFI- Applikationen integriert. Auch von Gigabyte kommen die neuen X79-Platinen mit einem grafischen UEFI-Setup-Screen und Maus-Bedienung. UEFI und Windows 8 In der Zukunft könnte allerdings der Wildwuchs der UEFI-Oberflächen etwas eingedämmt werden, da Microsoft für Windows-8-Rechner wenigstens eine Vereinheitlichung der Basisfunktionen anstrebt. Microsoft hat klar gestellt, dass alle neuen zertifizierten Windows-8-Rechner mit UEFI ausgeliefert werden müssen. Für das Upgrade älterer PCs oder Notebooks unterstützt Windows 8 allerdings auch das traditionelle BIOS. Denn nur auf UEFI- Systemen ist eine für Windows 8 vorgesehene Bootzeit von weniger als acht Sekunden möglich. Windows 8 macht SecureBoot obligatorisch: Es verhindert, dass ein Schädling den Bootsector einer Festplatte infizieren kann. MeasuredBoot überwacht den komplette Bootvorgang. Der Betriebssystemkern wird dabei mit einer Hibernate-Technik auf Festplatte gepuffert. Zudem bietet UEFI eine native Unterstützung für mit BitLocker verschlüsselte Festplatten und Festplatten mit eigener Verschlüsselungs-Hardware, die so mit einer höheren Leistung aufwarten können. LINUX AUSGESPERRT? Rechner mit Windows 8 müssen auch die SecureBoot-Technik in UEFI nutzen. Diese Entscheidung hat zu Kritik im Linux-Lager geführt. Der RedHat-Entwickler Matthew Garrett hat in einem Blogeintrag angemerkt, dass das dazu führen könnte, die Installation alternativer Betriebssysteme wie Linux erheblich zu erschweren, wenn die Hersteller keine Option im UEFI- Setup bereit stellen, um SecureBoot abzuschalten. Denn der aktuelle Linux-Bootloader Grub 2 steht unter der GPLv3, dessen Lizenz die Offenlegung von darin enthaltenen Schlüsseln verlangt. Laut Garrett soll zudem in naher Zukunft der Bootloader zu einem Bestandteil des Linux-Kernels werden. RedHat könnte dann zwar für die eigenen Distributionen signierte Kernel bereit stellen, die dann auch von den Rechnerherstellern unterstützt werden müssten. Die Installation eines selbst kompilierten Linux wäre aber auf einem Rechner mit SecureBoot nicht möglich. Letzlich liegt es aber an der Computerherstellern, ob man SecureBoot abschalten können wird oder nicht.

6 Page 6 of 7 DIE ENTSTEHUNG VON UEFI Die Ursprünge von UEFI gehen auf das Jahr 1999 zurück. Damals hat Intel die erste Spezifikation veröffentlicht, entwickelt wurde EFI für Rechner mit Intels Itanium-Prozessor. Eine Beispielimplementierung wurde unter BSD-Lizenz veröffentlicht, auf [1] sind die Open-Source-Komponenten der aktuellen Intel-UEFI-Implementierung zu finden wurde Unified EFI als Industrieforum gegründet, mit dem Ziel, EFI zu einem Industriestandard weiter zu entwickeln. Derzeit hat das UEFI-Forum etwa 160 Firmen als Mitglieder, die Führungsrolle nehmen dabei AMD, AMI, Apple, Dell, HP, IBM, Insyde, Intel, Lenovo, Microsoft und Phoenix ein, mehrere Arbeitsgruppen beschäftigen sich mit der Entwicklung von UEFI. Aktuell ist derzeit die im April veröffentlichte UEFI-Spezifikation 2.3.1, die UEFI Platform Initilization (PI) Spezifikation ist derzeit auf dem Revisionsstand 1.2 WINDOWS 7 AUF UEFI-RECHNERN INSTALLIEREN Die 64-Bit-Versionen von Windows 7 unterstützen bereits UEFI. Eine UEFI- Installation bietet sich an, wenn Windows auf einer neuen Festplatte installiert werden soll, die größer als 2,2 Terabyte ist oder wenn ein späteres Upgrade des Betriebssystems auf Windows 8 geplant ist. Die für eine UEFI-Installation nötigen Dateien sind bereits auf der Installations- Für die Installation der UEFI-Version von Windows 7 DVD vorhanden. Bei Mainboads mit UEFImuss ein optisches Laufwerk mit UEFi- Firmware taucht das optische Laufwerk zwei Kennzeichnung ausgewählt werden. Mal unter den angebotenen Boot- Laufwerken auf, einmal mit dem Zusatz "UEFI". Diesem sollte im UEFI-Setup-Screen die Priorität unter den Boot-Laufwerken zugewiesen werden. UEFI-Windows: Installation vom USB-Stick Die Windows-Installation mittels eines vorbereiteten USB- Sticks ist etwas aufwändiger, denn hier muss das Installationsmedium angepasst werden, da ein USB-Stick zu einer anderen Geräteklasse gehört, als ein optisches Laufwerk und daher eine andere EFI-Startdatei benötigt. Auf der Windows-7-DVD oder einer ISO-Datei ist die die Datei BOOTX64.EFI identisch mit CDBOOT.EFI und muss daher ausgetauscht werden. Dazu navigiert man bei einem Rechner mit 64-Bit-Windows-7 zu dem Verzeichnis %SYSTEMROOT\BOOT\EFI und kopiert die Datei BOOTMGFW.EFI in das Verzeichnis \EFI\BOOT auf dem Stick. Diese Datei ist die passende Startdatei für USB- Mass-Storage-Geräte. Dann benennt man diese Datei in BOOTX64.EFI um. Danach steht der schnellen Installation per USB-Stick nichts mehr im Wege. Festplatte: GPT statt MBR Soll ein UEFI-Windows von einem Stick installiert werden, muss die Datei BOOTMGFW.EFI aus einem installierten Windows kopiert werden. Wichtig: Die Festplatte wird bei der Einrichtung von Windows 7 im UEFI-Modus als GPT-Disk

7 Page 7 of 7 partitioniert. Dabei werden mindestens drei Partitionen angelegt: eine EFI-System-Partition im FAT-Format, eine Microsoft-Reserved-Partition und eine Windows-System-Partition. 32-Bit- Versionen von Windows können nicht auf GPT-Platten zugreifen. [1] VERWANDTE ARTIKEL Komponenten - Mainboards Asus: Erste Boards mit Intel X79-Express ( Windows 8 Bootloader-Sperre bei Windows 8 ( Windows 8 So können Sie Windows 8 gratis und gefahrlos ausprobieren ( Übergröße Terabyte So beheben Sie Probleme mit großen Festplatten ( Neue Optik, mehr Performance So wird Windows 8 aussehen ( Vergleichstest: Mainboards mit Z68 vs P67 Chipsatz Das leisten Z68-Mainboards für Intels Sandy Bridge ( Windows-Tuning Startbeschleunigung für Windows 7 (