導讀:2025 年 10 月 17 日,由全球計算聯盟(GCC)主導的團體標準《統一基本輸入輸出系統(UBIOS)接口規范》正式發布,標準號為 T / GCC 3007—2025。
2025 年 10 月 17 日,由全球計算聯盟(GCC)主導的團體標準《統一基本輸入輸出系統(UBIOS)接口規范》正式發布,標準號為 T / GCC 3007—2025。
這一標準的確立,標志著在計算架構日益多元化的今天,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。
UBIOS 是計算機啟動時最基礎的系統軟件,承擔著初始化硬件、引導操作系統的核心任務,是連接芯片硬件與上層軟件的橋梁。與當前業界普遍采用的 UEFI 標準不同,UBIOS 針對未來異構計算、Chiplet(芯粒)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。
《統一基本輸入輸出系統(UBIOS)接口規范》起草單位包括中國電子技術標準化研究院、華為技術有限公司、南京百敖軟件有限公司、昆侖太科 (北京) 技術股份有限公司、超聚變數字技術有限公司、四川華鯤振宇智能科技有限責任公司、天翼云科技有限公司、統信軟件技術有限公司、河南昆侖技術有限公司、軟通計算機有限公司、神州數碼集團股份有限公司、中移 (蘇州)軟件技術有限公司、寶德計算機系統股份有限公司。
《統一基本輸入輸出系統(UBIOS)接口規范》規定了計算系統中基本輸入輸出系統(BIOS)、操作系統(OS)、基板管理控制器(BMC)、外設板卡等各組件間以及 BIOS 內部固件間的交互方式,包括交互架構、交互通道、接口形式等。本文件適用于 BIOS、操作系統、BMC 和外設的設計、開發和測評。
UBIOS 定義是統一基本輸入輸出系統(Unified Basic Input Output System),一種支持分布式架構與軟硬芯協同的固件框架,包括 UBIOS 接口、統一虛擬總線(Unified Virtual Bus,簡稱 UVB)、功能標識(Function ID,簡稱 FID)、信息標識(Information ID,簡稱 IID)、組件標識(User ID)、UB 處理單元(UB Processing Unit,簡稱 UBPU)、實體(Entity)等方面的內容。
該文件是為適應芯片異構化、BIOS 多固件化、外設智能化而設計,統一了 BIOS 與 OS 之間、BIOS 與外設之間以及 BIOS 內部固件間的交互方式,進而延伸到與 BIOS 關聯的其他部件,如 BMC 固件、EC 固件。對于主流的異構 SoC,典型系統分層架構如下圖所示。
UBIOS 基礎架構包括虛擬總線以及通過虛擬總線傳輸信息的 UBIOS 接口。UBIOS 接口包括 BIOS 啟動 OS 上報信息表、BIOS 的運行時服務功能、BIOS 根據事件觸發向 OS 報告的信息、 BIOS 內部多組件間的功能調用和信息報告、BIOS 與其他組件間的功能調用和信息報告等。UBIOS 接口可分為信息上報和功能交互兩類。
UBIOS 的創新性也正體現在這里:UBIOS Interface(統一接口)和 UVB(統一虛擬總線)。
傳統固件中,各硬件模塊間調用關系復雜且緊密耦合,如同每個建筑都有獨特的鎖和鑰匙,溝通效率低且難以擴展。UBIOS 提出了統一虛擬總線(UVB)的概念,以簡化 BIOS 內部多固件及 BIOS 與周邊組件之間的復雜交互,使各組件都可基于相同的接口定義進行交互。UVB 是面向各種組件提供統一接口的、虛擬的總線。它可以通過不同的物理實體承載,SoC 內所有子系統都可連接到這個總線上,SoC 外圍部件也可與 UVB 相連。交互消息可通過總線傳遞,以達到統一各組件間的軟件交互方式的目的。
另外,在一個大型計算系統內可能存在多個小型計算系統,各小型計算系統通過互聯總線連接,每個小型計算系統都擁有自己的 SoC 芯片、BIOS、OS,這種情況在本文件中稱為多域系統。這個系統可以是對稱的,即每個域擁有相同的硬件環境、相同的 BIOS、相同的 OS 等;也可以是非對稱的,即各個域的 BIOS、OS 可以不同,常見于異構計算集群中。不論對稱還是非對稱的多域系統,均可通過 UVB 互聯。