Компания Intel развивает новую архитектуру прошивок Universal Scalable Firmware (USF), нацеленную на упрощение разработки всех компонентов программного стека прошивок для различных категорий устройств, от серверов до систем на кристалле (SoC). USF предоставляет уровни абстракции, позволяющие отделить логику низкоуровневой инициализации аппаратного обеспечения от компонентов платформы, отвечающих за настройку, обновление прошивки, обеспечение безопасности и загрузку операционной системы. Черновой вариант спецификации и реализации типовых элементов архитектуры USF размещены на GitHub.
USF имеет модульную структуру, не привязанную к конкретным решениям и позволяющую использовать различные существующие проекты, реализующие стадии инициализации оборудования и загрузки, такие как UEFI-стек TianoCore EDK2, минималистичную прошивку Slim Bootloader, загрузчик U-Boot и платформу CoreBoot. В качестве payload-окружений, применяемых для поиска загрузчика и передачи управления операционной системе, могут применяться интерфейс UEFI, прослойка LinuxBoot (для прямой загрузки ядра Linux), VaultBoot (верифицированная загрузка) и гипервизор ACRN. Для операционных систем предоставляются типовые интерфейсы, такие как ACPI, UEFI, Kexec и Multi-boot.
USF выделяет отдельный слой для поддержки оборудования (FSP, Firmware Support Package), который взаимодействует с универсальным и настраиваемым слоем оркестровки платформы (POL, Platform Orchestration Layer) через общий API. FSP абстрагирует такие операции, как сброс CPU, инициализация оборудования, работа с SMM (System Management Mode), аутентификация и верификация на уровне SoC. Слой оркестровки упрощает создание интерфейсов ACPI, поддерживает типовые библиотеки загрузчиков, позволяет использовать язык Rust для создания защищённых компонентов прошивки и даёт возможность определять конфигурацию при помощи языка разметки YAML. На уровне POL также выполняется аттестация (подтверждение подлинности), аутентификация и организация безопасной установки обновлений.
Ожидается, что новая архитектура позволит:
USF имеет модульную структуру, не привязанную к конкретным решениям и позволяющую использовать различные существующие проекты, реализующие стадии инициализации оборудования и загрузки, такие как UEFI-стек TianoCore EDK2, минималистичную прошивку Slim Bootloader, загрузчик U-Boot и платформу CoreBoot. В качестве payload-окружений, применяемых для поиска загрузчика и передачи управления операционной системе, могут применяться интерфейс UEFI, прослойка LinuxBoot (для прямой загрузки ядра Linux), VaultBoot (верифицированная загрузка) и гипервизор ACRN. Для операционных систем предоставляются типовые интерфейсы, такие как ACPI, UEFI, Kexec и Multi-boot.
USF выделяет отдельный слой для поддержки оборудования (FSP, Firmware Support Package), который взаимодействует с универсальным и настраиваемым слоем оркестровки платформы (POL, Platform Orchestration Layer) через общий API. FSP абстрагирует такие операции, как сброс CPU, инициализация оборудования, работа с SMM (System Management Mode), аутентификация и верификация на уровне SoC. Слой оркестровки упрощает создание интерфейсов ACPI, поддерживает типовые библиотеки загрузчиков, позволяет использовать язык Rust для создания защищённых компонентов прошивки и даёт возможность определять конфигурацию при помощи языка разметки YAML. На уровне POL также выполняется аттестация (подтверждение подлинности), аутентификация и организация безопасной установки обновлений.
Ожидается, что новая архитектура позволит:
- Снизить сложность и стоимость разработки прошивок для новых устройств за счёт повторного задействования кода готовых типовых компонентов, модульной архитектуры, не привязанной к конкретным загрузчикам, и возможности использования универсального API для настройки модулей.
- Повысить качество и безопасность прошивок, благодаря применению верифицируемых модулей взаимодействия с оборудованием и более безопасной инфраструктуры для проверки подлинности и верификации прошивок.
- Использовать различные загрузчики и payload-компоненты, в зависимости от решаемых задач.
- Ускорить продвижение новых технологий и сократить цикл разработки - разработчики могут сосредоточиться только на добавлении специфичной функциональности, в остальном используя готовые проверенные компоненты.
- Масштабировать разработку прошивок для различных смешанных вычислительных архитектур (XPU), например, включающих помимо CPU встроенный дискретный графический ускоритель (dGPU) и программируемые сетевые устройства для ускорения выполнения сетевых операций в ЦОД, обеспечивающих работу облачных систем (IPU, Infrastructure Processing Unit).
