2025 年 10 月 24 日，全球計(jì)算聯(lián)盟（GCC）正式發(fā)布 UBIOS 標(biāo)準(zhǔn)——UBIOS 的名稱非常直白，即統(tǒng)一基本輸入輸出系統(tǒng)（Unified Basic Input Output System），這是一種旨在取代 BIOS 和 UEFI（長期被國外壟斷）的固件體系標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)的起草單位可謂“眾星云集”，包括中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、華為、百敖軟件、昆侖太科、超聚變、華鯤振宇、天翼云、統(tǒng)信、河南昆侖、軟通、神州數(shù)碼、中移(蘇州）、寶德計(jì)算機(jī)共 13 家等知名科技公司/機(jī)構(gòu)，覆蓋了從標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、服務(wù)器硬件、云計(jì)算到軟件生態(tài)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
它的發(fā)布意味著中國終于擁有了第一個完整、標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展的國產(chǎn)固件體系標(biāo)準(zhǔn)，同時也寓意著中國從”技術(shù)跟隨者”向”規(guī)則制定者”的重要轉(zhuǎn)變。
這一標(biāo)準(zhǔn)的意義，遠(yuǎn)不止于 PC 或服務(wù)器領(lǐng)域，它為構(gòu)建統(tǒng)一、安全、可信的算力底座奠定了基礎(chǔ)，對云計(jì)算、邊緣計(jì)算以及萬物互聯(lián)的設(shè)備生態(tài)，都具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略價(jià)值。
一場底層規(guī)則的重構(gòu)
若想理解 UBIOS 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的意義，首先需要了解 BIOS。
BIOS，全稱為 Basic Input Output System（基本輸入輸出系統(tǒng)），它位于 CPU 和 Windows 或 Linux 等操作系統(tǒng)之間，BIOS 會告知操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的 RAM 大小、安裝的存儲設(shè)備數(shù)量、CPU 的速度以及其他必要的基本屬性。如果把計(jì)算機(jī)比作一座城市，那么 BIOS 就像這座城市的“城門守衛(wèi)”和“總開關(guān)”——它是最先醒來的“第一份程序”，負(fù)責(zé)喚醒硬件、分配資源、建立秩序，然后將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。用戶看不見它，但每一次開機(jī)、每一段數(shù)據(jù)傳輸，幾乎都離不開它的調(diào)度。
BIOS 最早可以追溯到上世紀(jì) 70 年代。那是一個計(jì)算機(jī)還被稱為“微機(jī)”的年代，軟件與硬件之間缺乏通用語言。BIOS 的出現(xiàn)，就像為所有計(jì)算機(jī)硬件制定了一套“通用的手勢與口令”，讓操作系統(tǒng)不再依賴特定芯片、特定主板。此后幾十年，BIOS 一直是個人電腦和服務(wù)器的底層核心。然而，隨著計(jì)算架構(gòu)的復(fù)雜化與安全需求的提升，傳統(tǒng) BIOS 的局限逐漸暴露：比如隨著 CPU 及其他硬件設(shè)備的技術(shù)革新，CPU 和操作系統(tǒng)四已支持到 64 位，而 BIOS 卻還停留在 16 位。
2005 年，英特爾主導(dǎo)推出了 UEFI，在得到系統(tǒng)廠商微軟，BIOS 廠商 AMI、Insyde、Phoenix 等，以及眾多設(shè)備廠商的響應(yīng)后，成為新的 BIOS 主流標(biāo)準(zhǔn)。但對中國而言， UEFI 的核心規(guī)范由國際廠商主導(dǎo)，關(guān)鍵代碼閉源，且標(biāo)準(zhǔn)控制權(quán)掌握在國外聯(lián)盟手中。這意味著，從個人電腦到服務(wù)器，再到智能設(shè)備，幾乎所有計(jì)算系統(tǒng)的“最初一跳”都運(yùn)行在他人定義的體系之上。2024 年某服務(wù)器廠商曾透露，為了讓國產(chǎn) AI 芯片適配 UEFI，團(tuán)隊(duì)花了 8 個月修改底層代碼，而國外廠商的芯片只需 2 周。
另外，UEFI 在演進(jìn)中積累了大量冗余代碼，僅 TianoCore EDK II 參考實(shí)現(xiàn)就包含超 1000 萬行代碼，這些“歷史包袱”不僅拖慢啟動速度，更埋下兼容性隱患。當(dāng)中國加速推進(jìn) RISC-V、LoongArch 等自主架構(gòu)時，UEFI 的“緊耦合”設(shè)計(jì)成了絆腳石——移植到非 x86 平臺時，需重寫大量驅(qū)動，導(dǎo)致兼容性碎片化。
UBIOS 的誕生，正是在這樣的背景下被賦予“革命性”意義。它并非僅僅是一次技術(shù)更新，而是一場底層規(guī)則的重構(gòu)。UBIOS 從零整體重構(gòu)了BIOS 相關(guān)的方方面面——也就是說，它和 UEFI 完全沒有關(guān)系，并不兼容UEFI。
在架構(gòu)理念上，UBIOS 標(biāo)準(zhǔn)是為適應(yīng)芯片異構(gòu)化、BIOS多固件化、外設(shè)智能化而設(shè)計(jì)。針對基于 UEFI 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)固件存在的效率低、模塊耦合性高、擴(kuò)展性差等病癥，UBIOS 標(biāo)準(zhǔn)給出了“大一統(tǒng)”的解決方案——提出了統(tǒng)一虛擬總線（UVB）的概念，以簡化 BIOS 內(nèi)部多固件及 BIOS 與周邊組件之間的復(fù)雜交互，使各組件都可基于相同的接口定義進(jìn)行交互。
也就是說，UVB 就像在城市中心建立了一座“超級交通樞紐”，所有車輛、地鐵、行人都通過同一個站點(diǎn)轉(zhuǎn)乘，無需額外改造——它可以通過不同的物理實(shí)體承載，SoC 內(nèi)所有子系統(tǒng)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(dá)到統(tǒng)一各組件間的軟件交互方式的目的，見下圖：
虛擬總線（圖源:《統(tǒng)一基本輸入輸出系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)范》）
UBIOS 相較于 UEFI 的獨(dú)特功能包括增強(qiáng)對 chiplet 和其他異構(gòu)計(jì)算用例的支持，例如支持 CPU 不匹配的多 CPU 主板，而 UEFI 難以處理或不支持這些用例。它還將更好地支持非 x86 CPU 架構(gòu)，例如 ARM、RISC-V 和 LoongArch。
UBIOS 的影響遠(yuǎn)不止于計(jì)算機(jī)本身。隨著邊緣計(jì)算、車載計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的爆發(fā)，海量終端正在被連接進(jìn)統(tǒng)一的算力網(wǎng)絡(luò)。每一臺設(shè)備、每一個節(jié)點(diǎn)，都需要一個安全、標(biāo)準(zhǔn)、可驗(yàn)證的啟動環(huán)境。而 UBIOS 的統(tǒng)一接口與模塊化設(shè)計(jì)，恰恰為這種“跨場景、跨架構(gòu)的可信啟動”提供了可能。
換言之，UBIOS 不只是電腦開機(jī)的“新鑰匙”，更是未來萬物互聯(lián)世界的“統(tǒng)一語言”。它讓智能終端、邊緣節(jié)點(diǎn)與云端服務(wù)器在同一規(guī)則下協(xié)作，確保每一次啟動、每一次連接都在可控、可信的基礎(chǔ)上完成。
構(gòu)建未來萬物互聯(lián)世界的“統(tǒng)一語言”
當(dāng)計(jì)算不再局限于機(jī)房或終端，而是滲透進(jìn)城市、工廠、汽車與家庭的每一個角落時，傳統(tǒng)意義上的“系統(tǒng)啟動”早已擴(kuò)展為“萬物的啟動”。
根據(jù) IDC 的預(yù)測，2025 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)將突破 640 億臺。當(dāng)分布在世界各地的超過 600 億臺設(shè)備以各種形態(tài)接入網(wǎng)絡(luò)，從智能電表到工業(yè)機(jī)器人、從車載控制單元到邊緣 AI 攝像頭——它們構(gòu)成了龐大且碎片化的物聯(lián)網(wǎng)體系。e這個生態(tài)的“碎片化”是其最大隱憂：不同芯片架構(gòu)、不同固件標(biāo)準(zhǔn)、不同啟動機(jī)制導(dǎo)致設(shè)備之間無法形成統(tǒng)一信任鏈。設(shè)備廠商往往需要為每一類硬件單獨(dú)適配啟動邏輯、安全機(jī)制與驅(qū)動接口，這不僅抬高了研發(fā)成本，也在安全性上留下了大量隱患。
UBIOS 的出現(xiàn)，有望從根本上重構(gòu)這種局面。隨著中國計(jì)算機(jī)和 ICT 巨頭未來在其產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用該固件標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品涵蓋服務(wù)器、客戶端 PC、消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、汽車和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等各個領(lǐng)域。作為統(tǒng)一的底層固件體系，它為所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)提供了同源、可驗(yàn)證的啟動與通信基線。
此外，UBIOS 還為助力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些技術(shù)方向帶來了新的可能：
加速 Chiplet 技術(shù)的商用
Chiplet 通常翻譯為“芯?！被蛘摺靶⌒酒?，被稱為物聯(lián)網(wǎng)時代最需要的技術(shù)之一。物聯(lián)網(wǎng)最大的特點(diǎn)在于嚴(yán)重的碎片化，這就注定無法通過一個通用芯片就解決所有問題。比如一個性能強(qiáng)大的通用芯片當(dāng)然可以去覆蓋到各種各樣的應(yīng)用場景當(dāng)中，但或許可能會因?yàn)槌杀締栴}被棄用，畢竟市場對技術(shù)方案的選擇最終都會落到性價(jià)比上。而 Chiplet 所提供的“組裝化”思路無疑為滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)可行、成本可控產(chǎn)生了新啟迪。
簡單來說，Chiplet技術(shù)是對原本復(fù)雜的 SoC 芯片的解構(gòu)，將滿足特定功能的裸片通過 die-to-die 內(nèi)部互連技術(shù)與底層基礎(chǔ)芯片封裝組合在一起，類似于搭建樂高積木一般，最后集成為一個系統(tǒng)級芯片。這樣可以通過對不同功能模塊的芯片選用合適的制程工藝，從技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)各功能的最優(yōu)化、成本的最小化、性價(jià)比的最大化、模塊復(fù)用的靈活化。
以前，不同廠商的 Chiplet 模塊因?yàn)榻涌诓唤y(tǒng)一，很難組合使用；現(xiàn)在有了 UBIOS 的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，Chiplet 就真能實(shí)現(xiàn)”搭積木”——企業(yè)可以專注于自己擅長的模塊（如 AI 加速、低功耗處理），通過組合快速推出新產(chǎn)品，研發(fā)成本能降低 40% 以上。網(wǎng)絡(luò)資料提及，某芯片設(shè)計(jì)公司 CEO 直言：”UBIOS 讓我們敢投 Chiplet 了，以前怕做出來沒人用，現(xiàn)在有標(biāo)準(zhǔn)托底，市場確定性大大提高。”
支撐異構(gòu)計(jì)算的底層共性
異構(gòu)計(jì)算是指在同一計(jì)算系統(tǒng)集成不同類型或架構(gòu)的處理單元，以便更有效地執(zhí)行不同類型的任務(wù)。隨著全球算力從通用計(jì)算向智能計(jì)算加速轉(zhuǎn)變，AI 大模型對算力的需求日趨多樣化，傳統(tǒng)以 CPU 為中心的通用計(jì)算架構(gòu)難以滿足AI工作負(fù)載的需求，異構(gòu)計(jì)算通過集成 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等不同類型的計(jì)算單元，可以實(shí)現(xiàn)更高性能和能效。
BIOS 通過統(tǒng)一虛擬總線（UVB）與模塊化固件架構(gòu)，為異構(gòu)計(jì)算環(huán)境提供了底層標(biāo)準(zhǔn)化支持：
統(tǒng)一的發(fā)現(xiàn)與調(diào)度機(jī)制：所有計(jì)算單元，無論是 CPU、GPU 還是 NPU，都能通過 UVB 在統(tǒng)一的固件層被識別、注冊與調(diào)度，形成“系統(tǒng)級計(jì)算資源池”。這使得固件層具備跨架構(gòu)調(diào)度能力，成為 OS 與硬件之間的“協(xié)同中樞”。
模塊即插即用（Plug-and-Play）式擴(kuò)展：通過統(tǒng)一接口定義，新增的加速器或協(xié)處理器可無縫掛接至固件系統(tǒng)，無需重構(gòu)主 BIOS 流程。
更靈活的功耗與安全管理：異構(gòu)環(huán)境中不同芯片功耗特性差異巨大，UBIOS 能在固件層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一電源管理與安全策略下發(fā)，既提升能效，又強(qiáng)化從“芯片啟動即可信”的安全根（Root of Trust）。
賦能邊緣計(jì)算與大模型下沉
隨著人工智能大模型的快速發(fā)展，算力正從云端向邊緣遷移。智能制造、自動駕駛、智慧安防等場景對實(shí)時響應(yīng)和數(shù)據(jù)主權(quán)的要求，使得大量 AI 推理任務(wù)在邊緣側(cè)完成。UBIOS 在這一過程中扮演著“可信啟動與調(diào)度根”的角色——它能為邊緣節(jié)點(diǎn)提供安全可信的固件基座，支持從芯片啟動、算力調(diào)度到模型加載的全鏈路可信運(yùn)行環(huán)境。
寫在最后
UBIOS 的發(fā)布，是中國計(jì)算產(chǎn)業(yè)邁向自主體系化時代的關(guān)鍵一步。從 BIOS 的“他山之石”到 UBIOS 的“自立之基”，這場底層革命將深刻影響未來十年全球計(jì)算產(chǎn)業(yè)的格局。不過，UBIOS 能否像開放標(biāo)準(zhǔn) RISC-V 一樣被廣泛采用和推廣，還是像一些曇花一現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)被拋棄，仍有待時間的檢驗(yàn)。
