efi：启动加载器与硬件抽象层软件详解

efi（extensible firmware interface）是现代计算机操作系统的一种标准启动加载器和硬件抽象层。它允许操作系统在启动过程中加载和管理各种硬件设备，从而实现跨平台兼容性和硬件独立性。

一、efi 简介

efi 是 x86 架构上的一个行业标准，用于替代传统的 mbr（master boot record）作为启动加载器。mbr 是一种固件，它包含引导程序，用于从硬盘上的某个位置读取操作系统文件并执行。而 efi 则是一种更灵活、可扩展的启动加载器，它可以支持多种类型的硬件设备，如固态硬盘（ssd）、光盘驱动器（cd/dvd）、网络接口卡（nic）、音频设备等。

二、efi 架构

1. mbr：传统的启动加载器，只支持 mbr 格式的硬盘。

2. csm：控制模块（control and status module），负责与 mbr 通信，实现系统启动。

3. csr：控制状态寄存器，记录系统启动信息。

4. cr2：控制寄存器，记录系统启动状态。

5. es：扩展存储，用于存储启动时所需的数据。

6. edi：扩展设备初始化接口，用于初始化外设。

7. efci：扩展功能控制器接口，用于管理硬件功能。

8. efi 分区：一个或多个 efi 分区，用于存储不同类型设备的固件。

三、efi 功能

1. 跨平台兼容性：由于 efi 是基于标准的，因此可以在不同的计算机硬件上运行相同的操作系统，从而实现跨平台兼容性。

2. 硬件独立性：由于 efi 依赖于硬件设备，而不是特定的固件，因此可以在不同的硬件平台上运行相同的操作系统，从而实现硬件独立性。

3. 硬件驱动支持：efi 提供了一套统一的硬件驱动接口，使得不同类型的硬件设备可以相互兼容。

4. 安全性能：efi 提供了一些安全特性，如加密启动、访问控制等，以提高系统的安全防护能力。

四、efi 实现方式

1. mbr：在传统 mbr 中，操作系统被安装在硬盘的第一个扇区，通过 mbr 来引导系统启动。

2. csm：csp 是 csm 的缩写，它是 efi 的一部分，负责与 mbr 通信，实现系统启动。

3. csr：csr 是 csm 的寄存器，记录了系统启动信息，包括操作系统版本、内核版本、处理器架构等。

4. cr2：cr2 是 csm 的寄存器，记录了系统启动状态，包括系统是否已准备好运行、是否有中断请求等。

5. es：es 是 efi 的扩展存储区，用于存储启动时所需的数据。

6. edi：edi 是 efi 的扩展设备初始化接口，用于初始化外设。

7. efci：efci 是 efi 的扩展功能控制器接口，用于管理硬件功能。

8. efi 分区：efi 分区是一个或多个 efi 分区，用于存储不同类型设备的固件。

五、efi 应用示例

以 Windows 为例，Windows 操作系统需要通过 efi 来引导启动。在安装 Windows 时，会创建一个 efi 分区，并将 Windows 的安装文件放在该分区中。当计算机启动时，efi 分区会被加载到内存中，然后通过 efi 分区中的文件来启动 Windows 操作系统。

六、总结

efi 是一种先进的启动加载器和硬件抽象层标准，它提供了跨平台兼容性、硬件独立性、硬件驱动支持和安全性能等优点。通过 efi，可以实现不同计算机硬件之间的无缝对接，从而为用户提供更加便捷、高效的操作系统使用体验。