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2025-10-22
【导语】2025年10月17日,全球计算联盟主导的团体标准《统一基本输入输出系统(UBIOS)接口规范》正式发布。这一标准构建了首个国产固件体系标准框架,为异构计算时代提供统一交互范式,其创新性统一虚拟总线(UVB)与接口设计,将彻底重构芯片、BIOS与操作系统间的协同机制。

2025 年 10 月 17 日,由全球计算联盟(GCC)主导的团体标准《统一基本输入输出系统(UBIOS)接口规范》正式发布,标准号为 T / GCC 3007—2025。
这一标准的确立,标志着在计算架构日益多元(yuán)化(huà)的(de)今(jīn)天(tiān),中(zhōng)国(guó)终(zhōng)于(yú)拥(yōng)有(yǒu)了(le)第(dì)一(yī)个(gè)完(wán)整(zhěng)、标(biāo)准(zhǔn)化(huà)、可(kě)扩(kuò)展(zhǎn)的(de)国(guó)产(chǎn)固(gù)件(jiàn)体(tǐ)系(xì)标(biāo)准(zhǔn),为(wèi)基(jī)础(chǔ)输(shū)入(rù)输(shū)出(chū)系(xì)统(tǒng)构(gòu)建(jiàn)提(tí)供(gōng)标(biāo)准(zhǔn)化(huà)框(kuāng)架(jià),提(tí)升(shēng)系(xì)统(tǒng)兼(jiān)容(róng)性(xìng)与(yǔ)稳(wěn)定(dìng)性(xìng)。
UBIOS 是计算机启动时最基础的系统软件,承担着初始化硬件、引导操作系统的核心任务,是连接芯片硬件与上层软件的桥梁。与当前业界普遍采用的 UEFI 标准不同,UBIOS 针对未来异构计算、Chiplet(芯粒)等先进芯片技术的发展趋势,进行了一次从底层理念出发的重构。
《统一基本输入输出系统(UBIOS)接口规范》起草单位包括中国电子技术标准化研究院、华为技术有限公司、南京百敖软件有限公司、昆仑太科 (北京) 技术股份有限公司、超聚变数字技术有限公司、四川华鲲振宇智能科技有限责任公司、天翼云科技有限公司、统信软件技术有限公司、河南昆仑技术有限公司、软通计算机有限公司、神州数码集团股份有限公司、中移 (苏州)软件技术有限公司、宝德计算机系统股份有限公司。
《统一基本输入输出系统(UBIOS)接口规范》规定了计算系统中基(jī)本(běn)输(shū)入(rù)输(shū)出(chū)系(xì)统(tǒng)(BIOS)、操(cāo)作(zuò)系(xì)统(tǒng)(OS)、基(jī)板(bǎn)管(guǎn)理(lǐ)控(kòng)制(zhì)器(qì)(BMC)、外(wài)设(shè)板(bǎn)卡(kǎ)等(děng)各(gè)组(zǔ)件(jiàn)间(jiān)以(yǐ)及(jí) BIOS 内(nèi)部(bù)固(gù)件(jiàn)间(jiān)的(de)交(jiāo)互(hù)方(fāng)式(shì),包(bāo)括(kuò)交(jiāo)互(hù)架(jià)构(gòu)、交(jiāo)互(hù)通(tōng)道(dào)、接(jiē)口(kǒu)形(xíng)式(shì)等(děng)。本文件适用于 BIOS、操作系统、BMC 和外设的设计、开发和测评。
UBIOS 定义是统一基本输入输出系统(Unified Basic Input Output System),一种支持分布式架构与软硬芯协同的固件框架,包括 UBIOS 接口、统一虚拟总线(Unified Virtual Bus,简称 UVB)、功能标识(Function ID,简称 FID)、信息标识(Information ID,简称 IID)、组件标识(User ID)、UB 处理单元(UB Processing Unit,简称 UBPU)、实体(Entity)等方面的内容。
该文件是为适应芯片异构化、BIOS 多固件化、外设智能化而设计,统一了 BIOS 与 OS 之间、BIOS 与外设之间以及 BIOS 内部固件间的交互方式,进而延伸到与 BIOS 关联的其他部件,如 BMC 固件、EC 固件。对于主流的异构 SoC,典型系统分层架构如下图所示。
UBIOS 基础架构包括虚拟总线以及通过虚拟总线传输信息的 UBIOS 接口。UBIOS 接口包括 BIOS 启动 OS 上报信息表、BIOS 的运行时服务功能、BIOS 根据事件触发向 OS 报告的信息、 BIOS 内部多组件间的功能调用和信息报告、BIOS 与其他组件间的功能调用和信息报告等。UBIOS 接口可分为信息上报和功能交互两类。
UBIOS 的创新性也正体现在这里:UBIOS Interface(统一接口)和 UVB(统一虚拟总线)。
传统固件中,各硬件模块间调用关系复杂且紧密耦合,如同每个建筑都有独特的锁和钥匙,沟通效率低且难以扩展。UBIOS 提出了统一虚拟总线(UVB)的概念,以简化 BIOS 内部多固件及 BIOS 与周边组件之间的复杂交互,使各组件都(dōu)可(kě)基(jī)于(yú)相(xiāng)同的接口定义进行交互。UVB 是面向各种组件提供统一接口的、虚拟的总线。它可以通过不同的物理实体承载,SoC 内所有子系统都可连接到这个总线上,SoC 外围部件也可与 UVB 相连。交互消息可通过总线传递,以达到统一各组件间的软件交互方式的目的。
另外,在一个大型计算系统内可能存在多个小型计算系统,各小型计算系统通过互联总线连接,每个小型计算系统都拥有自己的 SoC 芯片、BIOS、OS,这种情况在本文件中称为多域系统。这个系统可以是对称的,即每个域拥有相同的硬件环境、相同的 BIOS、相同的 OS 等;也可以是非对称的,即各个域的 BIOS、OS 可以不同,常见于异构计算集群中。不论对称还是非对称的多域系统,均可通过 UVB 互联。