本文主要分为如下几个部分：
1， EFI Overview ：主要从整体上去描述一下什么是EFI。以及应用EFI对我们可能带来的好处。
2， Framework ： 从原理，架构等几个方面重点介绍了EFI规范的一种标准实现Intel Platform Innovation Framework for EFI（以下简称Framework）。
3， Development Tools ：重点介绍了目前由AMI提供的开发工具Visual eBIOS。并简单探讨了Insyde公司的相关工具。 同时还介绍了American Arium公司提供的硬件仿真器以及调试软件Source Point。
4， EFI Development : Applications & Drivers ：详细探讨了EFI开发的一些细节问题。并分析了一个简单的EFI Applications。同时还探讨了EFI Drivers。
5， EFI Shell ：探讨了EFI Shell。
以上是主要的几个讨论方向，具体还会细分，详见正文部分。
1，EFI Overview EFI综述
1．1 Problems on legacy BIOS 传统BIOS所面临的难题
在仔细的探讨EFI之前，我们先来回顾一下什么是BIOS。BIOS是英文Basic Input/Output System的缩写，意为基本输入输出系统。从IBM于上世纪八十年代初推出了全世界第一台PC机开始，BIOS就成了个人计算机必备的系统软件，用于管理基本的硬件，提供各种中断调用，引导操作系统等等。可以看出，BIOS对于个人计算机来说，是非常重要的系统软件，没有BIOS的计算机是无法运行的。
传统上的BIOS经过了长达20多年的时间，基本上没有大的特别的改进，在操作系统已经完全32位化的今天，BIOS仍然停留在16位实模式时代。我们知道，在这个模式下，IA32架构的CPU只能访问1MB的基本内存，这就大大的***了程序员的创造性。同时，各种板卡上的BIOS在映射到系统内存中的时候，受到128Kbytes的大小***。这使得一台计算机不能安装太多的板卡，否则他们的BIOS的容量将很容易突破128Kbytes，但是在一些服务器上，安装很多板卡已经很常见。
同时由于BIOS一般选择采用汇编语言直接开发，使得开发入门难度很大。很多初级工程师甚至无法完成这样的任务。并且各个公司之间的代码不兼容，严重阻碍了其发展。
1．2 Intel’s solutions ：EFI Intel的解决方案：EFI
EFI是Intel为了解决上述的BIOS难题而推出一项新技术，旨在向业界提供一种在未来20年内仍然可以应用的BIOS架构。EFI是Extensible Firmware Inte***ce的缩写。中文意思是可扩展固件接口。由于目前习惯上叫做EFI，本文将继续称其为EFI而不是它的中文译名。
正如它的名字一样，EFI并不是一套软件，而是一整套定义的很好的接口。它是一种规范，Intel目前已经正式发布了EFI Specification Revisions 1.10。任何人都可以按照EFI写出自己的实现来。而Intel也为我们准备好了一个标准的实现：Intel Platform Innovation Framework for EFI（以下简称Framework）。更加值得一提的是，Framework在BSD协议的规范下，已经实现了开放源代码，这为我们今后开发在EFI之上的应用提供了充分的技术保障。
1．3 Benefits of the EFI EFI的优点
EFI设计的充分原则就是屏蔽掉下层的硬件，事实上通过我们的分析，EFI已经很有操作系统的味道，EFI大概包括如下的几个部分：
1） Pre-EFI基础代码
2） 针对特定芯片的Pre-EFI模块
3） DXE基础代码
4） DXE驱动（Framework）
5） DXE驱动（硬件）
6） 兼容性支持模块CSM（可选，只支持IA32）
EFI通过上述的这些组成部分，提供了以往BIOS可以提供的全部功能，并且做了大量的更新。同时在容量上也做的相当的完美，可以放入4MB的Flash中。而启动速度和唤醒速度也符合HDG标准。
更加重要的是，EFI要求使用C语言作为开发语言，这样一来，使得我们可以更加容易的加入到BIOS的开发中来，同时也容易实现模块化与标准化。完全模块化的一个好处就是那些ODM或者OEM们可以方便添加他们想要的功能到EFI上。对我们而言，好处也是不言自明的，如果我们决定开始基于EFI的项目，那么我们可以在EFI中添加属于我们自己的模块，更加方便我们的用户的定制，甚至为用户提供个性化服务提供了可能。
1．4 Supported OS 操作系统系统支持情况
目前正式宣布支持EFI的操作系统包括Microsoft Windows Longhorn以及部分Linux。目前Longhorn已经进入了Beta1测试阶段，Intel也在一个DEMO中展示了用EFI来引导Longhorn的实际情况。同时展示的还有如何用EFI去引导RedHat Linux（需要借助一个第三方的开源软件ELILO）。至于其他的操作系统如Windows XP等，则暂时还不能支持EFI，所以只得使用CSM来达到引导目的。
2， Framework
2．1 Framework Overview 架构综述
简单的说，Framework就是EFI的一种实现，由Intel完成。完全实现了EFI Specification Revisions 1.10中提及的各项功能。开发者可以基于Framework，开发出各种EFI应用来。同时也可以为Framework新增新的功能。
2．2 Benefits of using the Framework 使用Framework的好处
最大的好处可以大大减轻我们的劳动量，我们只把注意力集中到最需要注意的地方上去，既然已经有了EFI的实现，并且是开源的实现，那么自然不需要我们再次实现一次。此外，Framework的其他一些好处还包括：
1） 跨平台Cross platform 目前Framework可以支持Intel IA32/64，XScale等硬件平台。同时我们注意到，Framework并不排斥其他平台，他拥有极高的可移植特性。
2） 模块化设计Model Design Framework的所有特性都在驱动程序之中实现。而Framework本身则提供了高效的管理这些驱动程序的方法。比方说，你可以load一个驱动，而不需要重新启动计算机；当你想更新已经load过的驱动，你只需简单将它unload，然后再load新的驱动就可以了。对我们开发者而言，可以通过编写我们自己的驱动，来为Framework提供我们自己需要的功能。
3） 快速的启动时间Fast Startup Time 正如EFI要求的那样，Framework的启动时间非常迅速，在这一点上，它一点也不比那些传统的BIOS落后。
此外，由于Framework是EFI的实现，所有EFI的优点应该说Framework也都具备。
2．3 The life cycle of the Framework Framework的生命周期
Framework的执行，是按照如下的顺序来的:
1） SEC ：Security。这个是系统上电后立即进入的一个阶段，在这一阶段，Intel并没有做太多的说明，相反，他们说这个阶段可以由大家按照自己的需要利用。也就是说，我们可以安排我们自己想要的任何代码在这个阶段，比如一些身份验证之类的，总之，SEC可以说给开发者带来了充分的可定***务。
2） Pre-EFI ：正如它的名字一般，这个是在真正的EFI环境之前进入的一个状态，这个状态相当重要，以至于Intel花了很多时间来向我们阐述。根据目前的信息，这个阶段大概会做很多初始化的工作，会初始化CPU，初始化主板上的一些控制器以及芯片组，更加重要的是，再这个阶段内，会使用一种技巧，来迅速的建立起C 代码的执行环境，也就是说，会建立一个堆栈。这样，以后机器就可以运行那些由C语言编写的软件了。最后PEI内核会按照一种方法来加载所有的PEIM（ Pre-EFI Module ）。PEIM是一种可以运行在这个阶段的一种模块化的程序，任何人都可以开发自己的PEIM，加载的工作由PEIM Dispatcher完成。全部加载之后，PEI会调用DXE Main并将系统控制权交给下一个阶段DXE。
3） DXE ：Driver Execution Environment。这应该说是最激动人心的阶段，在这个阶段，EFI真正的提供了一个类似OS一样的东西。在上一个阶段PEI，系统已经建立了C代码执行的环境，那么从这个阶段开始，所有的东西，都是用高级语言完成了。进入DXE后，会首先调用各种驱动，比如Video Driver，NIC Driver，Soundcards Driver，USB Driver，PCI Controller Driver等等。完成之后，就开始进行BOOT。而这就是下一个阶段了。
4） BDS ：Boot Device Select。在这里，应该会有一个选择，是进入OS呢？还是去执行那些EFI Applications ？选择完成之后，就进入下一个阶段了。
5） TSL ：Transient System Load。这个阶段会按照在BDS阶段选择的结果来做不同的事情，如果选择了进入OS，那么控制权会被传递给Final OS Loader。而如果是要去运行EFI Applications，那么控制权交给Transient OS Boot Loader，这样就会建立起一个执行环境，之后就可以执行那些EFI Applications了。目前，应该会执行一个叫EFI Shell的程序。而传统的BIOS Setup也被写成一个EFI Applications。
6） RT ：Run Time。这个阶段就是OS运行的阶段。
7） AL ：After Life。这个是OS运行之后的阶段，比如关机之类的。但OS崩溃之后也属于这个阶段，也就是说，在系统万一崩溃之后，如果使用EFI，那么还是可以做许多事情的。
以上就是Framework的执行周期。我们可以看到，Framework除了做很多传统BIOS的工作之外，还完成了很多其他的工作。比如建立起高级语言执行环境，调用设备驱动等等。最值得注意的是，甚至还有一个执行特定应用程序的机会。
3，Development Tools 开发工具
3．1 Overview 综述
目前到底使用什么开发工具还不是很明晰。在这次Training上，为了给大家演示，使用的是Microsoft Visual Studio.NET 2003。不过那编译的是一个Emulator程序，用来模拟真实的EFI环境，况且由于EFI是系统软件，不太可能直接使用类似VS.NET这样的高级开发工具。
后来在EFI Driver Development这门课程上，一位HP的工程师认为只要是C Compiler，理论上都可以开发。但是如果要编译成EBC（ EFI Byte Code ）代码的话，那么还得向Intel购买相应的编译器。(我看了下价格，一个许可证是900多美金！靠！）将代码编译成EBC代码的好处就是，不同的硬件架构可以共同使用同一套最终的二进制代码。比如，如果一个设备的Option ROM内的程序是编译成EBC的话，那么该设备就可以不做任何的修改就可以直接支持IA32/64。而事实上，我们知道，目前Intel的64位安腾处理器与32位的Pentium4处理器在指令集上是不兼容的。那么这又是为什么呢？因为Intel在Framework内，提供了一个叫做EBC Virtual Machine Driver的Protocols。正是靠它，才实现了这样一个功能。
不过一些第三方厂商到是展示了不少很不错的开发工具。主要有AMI的开发工具Visual eBIOS，Insyde公司的调式工具H2ODDT，以及American Arium的硬件调式工具以及配套的软件SourcePoint。
3．2 AMI Visual eBIOS
VEB是一款非常出色的开发工具，由著名的BIOS Venders AMI提供。他为EFI提供了大量的Value Add的工具，AMI认为，Intel的EFI仅仅只是一个骨架（Skeleton）。而他们的VEB则为其穿上了衣服，并为不同的应用目的而做了大量的个性化开发。
3．3 Insyde H2ODDT
由于Insyde公司之前很少进入中国市场，所以我们对其产品了解不深，这款软件从介绍上看，似乎是专门用于调式Framework的。其余的详细细节还有待继续研讨。
3．4 American Arium
American Arium是老牌的硬件调式器供应商，他们这次带来了ECM-50与ECM-XDP。之间的差别似乎仅仅是ECM-XDP只支持那些使用XDP接口的处理器。而ECM-50则支持ITP与XDP接口。同时还演示了配套的软件SourcePoint。从展示来看，这似乎是目前最好的调式工具，可以直接从硬件上去调式，完全跟踪。并且支持C Source level的调试。不过根据我们猜测，这套调试工具的价格一定不菲。
4， EFI Development : Applications & Drivers
EFI 开发 ：应用程序与驱动程序
使用EFI的一个很大的好处就是有EFI Application和EFI Drivers。我下来会分别给予讨论，事实上，Intel自己也认为，App和Driver在本质没什么不同。都是一段程序，只是他们的侧重点有所不同而已。App需要和用户交互，而Driver则主要提供某种服务。
4．1 EFI Applications EFI应用程序
4．1．1 Module of the EFI Applications EFI应用程序的类型
目前有好几种编写EFI Applications的方法，分别是基于EFI的，基于EFI Library的，基于C Library以及基于C Standard library的。根据Intel的说法，编译出来的应用程序的体积是一个比一个大，所以，如果想获得最小的体积，那么就应该使用基于EFI的方法，这也是Intel所推荐的。
4．1．2 A *** EFI Applications based on EFI 一个基于EFI的简单应用
最简单的方法就是亲自来看一个EFI App，下面我们就展示一个最简单的EFI App。
#include < efi.h >
EFI_STATUS
InitializeDemoApp(
IN EFI_HANDLE ImageHandle,
IN EFI_SYSTEM_TABLE *SystemTable
)
{
SystemTable->ConOut->OutputString(SystemTable->ConOut, L“DEMO Application” ) ;
return EFI_SUCCESS ;
}
这个程序的工作很简单，就是打印一个字串到终端设备上。类似于我们常见的HelloWorld。从这个程序中，我们可以看出几点：
1） 所有基于EFI的应用成都必须包含头文件efi.h
2） 主函数必须被申明成EFI_STATUS
3） 必须在参数前加IN或者OUT或者OPTIONAL来说明参数的类型。这些修饰符是Intel在efidef.h中定义的。目前是空的，不过为了未来的兼容性，所以还是加上的好。
可以看出，单单就入门而言，由于是使用C语言开发，所以入门门槛很低，大多数的工程师都很轻松的加入到开发队伍中来。至于其他的编程模型，与上述的基于EFI的方法大同小异，只是所使用的库不同，在此就不在重复了。
4．2 EFI Drivers EFI驱动程序
现在简单的介绍一下EFI Drivers，事实上驱动程序与一般的应用没什么区别，只不过驱动不能直接执行，而是在EFI的调度下在后台执行，同时驱动可以接触硬件。当然也有不接触硬件的驱动，那叫Service Driver，是用来提供某种服务的，比如EFI EBC Virtual Machine就是一种Service Driver。EFI本身提供了很强大并且的高效的管理这些驱动的方法，当需要一个驱动的时候，我们可以load它，而当有了新版本或者该驱动所管理的硬件已经不在需要的时候，我们可以很方便的unload它。Intel已经提供了一个工具，叫DWW，用他可以很方便的生成基于EFI的驱动程序模型。
5， EFI Shell
5．1 EFI Shell Overview EFI Shell综述
什么是EFI Shell？首先它是一个基于EFI的应用程序，其次它非常类似我们在Windows中遇到的cmd或者在Linux中的shell。事实上，这就是一个操作环境，一个外壳程序，它负责接收用户的输入，将用户的输入解释并告诉内核执行，同时将执行结果显示出来。它完成和用户的交互功能。所以，EFI Shell是非常重要的应用程序。
5．2 EFI Shell Commands EFI Shell命令
EFI Shell使用字符界面和用户交互，这里列出一些可能用到的命令以便参考。
1） pci ： 显示PCI设备或者PCI配置信息
2） mm ：显示或者修改内存，I/O以及PCI资源。
3） mem ：显示系统内存或者设备内存的情况。
4） memmap ：显示由EFI Environment创建的Memory Map。
5） drivers ：按照EFI Driver 的类型来逐一显示所有的已经安装的驱动程序。
6） devices ：显示所有已经被EFI Driver控制的设备。
7） devtree ：按照EFI Driver的类型来显示设备树。
8） dh ：显示在EFI Environment中的所有的Handles。
9） connect ：将一个Driver绑定到一个设备并启动设备。
10） load ：将一个Driver读入内存。
11） unload ：将一个Driver从内存中卸载。