BIOS กับ UEFI คืออะไร ? และ 2 ระบบนี้ แตกต่างกันอย่างไร ?

BIOS กับ UEFI คืออะไร ? และ 2 ระบบนี้ แตกต่างกันอย่างไร ?

คนที่ใช้งานคอมพิวเตอร์ น่าจะต้องเคยผ่านหูคำว่า "UEFI" และ "BIOS" กันมาบ้างแหละ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่เคยติดตั้งระบบปฏิบัติการ หรือทำโอเวอร์คล็อกด้วยตนเองมาก่อน

บางคนอาจจะรู้ไปถึงขั้นว่า UEFI นั้นย่อมาจากคำว่า "Unified Extensible Firmware Interface" และ BIOS ย่อมาจากคำว่า "Basic Input/Output System" แต่หลายคนอาจจะยังสงสัยว่าสองสิ่งนี้มันแตกต่างกันอย่างไร ? แล้วมันมีประโยชน์อะไรในระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งในบทความนี้เราก็จะมาอธิบายประเด็นนี้ให้ได้รู้จักพวกมันกันมากขึ้น

คอมพิวเตอร์เริ่มการทำงานอย่างไร ?
(How does the computer start?)

ก่อนจะไปทำความรู้จักกับ UEFI และ BIOS กัน เราอยากให้คุณผู้อ่านได้เข้าใจขั้นตอนการเริ่มระบบของคอมพิวเตอร์ก่อนว่า เมื่อเรากด "ปุ่มเปิดเครื่อง (Power Switch Button)" แล้วระหว่างที่เรารอมัน ประมาณ 0.5 - 2 นาที ก่อนที่มันจะพร้อมใช้งานนั้น มันมีขั้นตอนอะไรที่เกิดขึ้นบ้าง

1. ผู้ใช้กด "ปุ่ม Power" บนคอมพิวเตอร์ หรือโน้ตบุ๊ก
2. หลังจากนั้น หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เริ่มทำงาน ส่งข้อมูลที่จำเป็นจากเฟิร์มแวร์ภายในชิปบน แผงวงจรหลัก (Mainboard) ไปยัง หน่วยความจำหลัก (RAM) เพื่อเริ่มระบุรายการสิ่งที่จำเป็นต้องทำในการเริ่มระบบคอมพิวเตอร์
3. เฟิร์มแวร์จะทำการทดสอบภาคพลังงานที่เรียกว่า Power On Self Test (POST) เพื่อตรวจสอบฮาร์ดแวร์ที่เชื่อมต่ออยู่ ทั้งแรม (RAM), การ์ดจอ (Graphic Card), ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ (Hard Disk Drive - HDD), อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบ SSD, เมาส์ (Mouse), คีย์บอร์ด (Keyboard) ฯลฯ เสียง "บี๊บ" ที่เราได้ยินตอนเปิดเครื่อง คือ เสียงที่เกิดขึ้นหลังจากการทดสอบ POST ประสบความสำเร็จ
4. เฟิร์มแวร์จะส่งชุดคำสั่งไปยังหน่วยความจำทุกตัวที่มีอยู่ เพื่อมองหา Boot-Loader (มักจะถูกเก็บไว้ใน First Sector ของหน่วยความจำ) เมื่อเจอ Boot-Loader แล้ว เฟิร์มแวร์ก็จะมอบอำนาจในการควบคุมให้ Boot-Sector ทำหน้าที่ต่อ

ข้อมูลเพิ่มเติม : Firmware คืออะไร ? มีความสำคัญ และหน้าที่การทำงานอย่างไร ? พร้อมประโยชน์การอัปเดตเฟิร์มแวร์

BIOS คืออะไร ?
(What is BIOS ?)

ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/BIOS

เฟิร์มแวร์ที่เรากล่าวไปในหัวข้อที่แล้วก็ คือ BIOS (Basic Input/Output System) นั่นเอง

โดย BIOS จะถูกบันทึกเก็บไว้ใน EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) หน่วยความจำที่สามารถลบเพื่อแก้ไขข้อมูลใหม่ได้ สามารถอ่านข้อมูลซ้ำได้หลายครั้ง เพื่อให้ผู้ผลิตสามารถอัปเดตข้อมูลใหม่ได้อย่างสะดวก ใน BIOS ยังมีคุณสมบัติช่วยเหลือผู้ใช้หลายอย่าง เช่น ช่วยในการเชื่อมต่อหน่วยความจำ หรือเครื่องพรินเตอร์

ผู้ใช้สามารถตั้งค่าการทำงานของ BIOS ได้ในหน้าจอตั้งค่า BIOS (อ่านวิธีเข้า BIOS ได้ที่นี่) เมื่อคุณบันทึกการตั้งค่า ข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงก็จะถูกบันทึกไว้ใน EPROM บนมาเธอร์บอร์ดด้วยเช่นกัน 

UEFI คืออะไร ?
(What is UEFI ?)

ภาพจาก : https://www.asus.com/support/FAQ/1043640/ 

ในส่วนของคำว่า "UEFI" ย่อมาจากคำว่า "Unified Extensible Firmware Interface" จริงๆ แล้วมัน ทำหน้าที่เหมือน BIOS ทุกประการ เพียงแต่ว่าพื้นฐานจะมีความแตกต่างกันอยู่เล็กน้อย ตรงที่ UEFI จะบันทึกข้อมูลเอาไว้ในไฟล์ .EFI แทนที่จะเก็บไว้ในเฟิร์มแวร์เหมือนกับ BIOS

ไฟล์ .EFI จะถูกบันทึกเอาไว้ในพาร์ทิชันที่เรียกว่า EFI System Partition (ESP) บนฮาร์ดไดร์ฟ ซึ่งภายในพาร์ทิชันนี้ก็จะใช้เป็นพื้นที่เก็บข้อมูล Boot-loader ด้วยเช่นกัน ใครที่ใช้ UEFI ลองเปิดตัวจัดการดิสก์ (Disk Management) บนระบบปฏิบัติการ Windows ก็จะเห็นว่ามีไดร์ฟ ESP ที่ถูกแยกพาร์ทิชันออกมา

อนึ่ง ผู้ใช้งานสามารถ เปลี่ยนโหมดการทำงานของเฟิร์มแวร์จาก BIOS เป็น UEFI ได้ แต่ผู้ใช้ UEFI จะไม่สามารถเปลี่ยนกลับเป็น BIOS ได้อีกแล้ว

BIOS เป็นเทคโนโลยีล้าสมัย
(BIOS is a Legacy System)

BIOS มีมานานมากแล้ว แม้แต่ระบบปฏิบัติการ MS-DOS ที่เปิดตัวในปี ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) ยังมี BIOS มาด้วยเลย คิดดูเองละกันว่ามันเก่าแก่มากขนาดไหน

แม้ว่าตัว BIOS เองจะมีการพัฒนาตามวันเวลาที่ผ่านไป มีการสร้างส่วนขยายที่เรียกว่า Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) ซึ่งช่วยให้การตั้งค่าการทำงานต่าง ๆ ของ BIOS ทำได้ง่ายมากขึ้น แต่เอาจริง ๆ หัวใจการทำงานหลักของ BIOS ก็ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงตามเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่เติบโตอย่างก้าวกระโดดได้ทัน

BIOS มีข้อจำกัดหลายอย่าง เช่น รองรับฮาร์ดไดร์ฟได้สูงสุดเพียง 2.1TB เท่านั้น ส่วนหนึ่งมาจากการที่ระบบ Master Boot Record แล้ว BIOS ต้องทำงานที่โหมด 16 บิต ซึ่งมีพื้นที่ในการทำงานแค่เพียง 1MB เท่านั้น ทำให้มันไม่สามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์หลายชิ้นในเวลาเดียวกันได้ ส่งผลให้การบูตคอมพิวเตอร์ใช้เวลานานว่าที่ควรจะเป็น

จากหลายเหตุผลที่ว่ามา ทำให้ต้องมีเทคโนโลยีใหม่เข้ามาทดแทน BIOS ที่ล้าสมัยไปแล้ว โดยบริษัท Intel ได้ริเริ่มพัฒนาระบบ Extensible Firmware Interface (EFI) ขึ้นมาเพื่อใช้งานแทน BIOS ในปี ค.ศ. 1998 (พ.ศ. 2541) และบริษัท Mac ก็ได้เปลี่ยนมาใช้ EFI ด้วยเช่นกันเมื่อนำซีพียูของ Intel มาใช้บน Mac ในปี ค.ศ. 2006 (พ.ศ. 2549) อย่างไรก็ตาม ณ เวลานั้น ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์รายอื่น ๆ ยังคงยึดมั่นกับ BIOS อยู่เหมือนเดิม

จนกระทั่งในปี ในปี ค.ศ. 2007 (พ.ศ. 2550) ทางบริษัท Intel, AMD, Microsoft และผู้ผลิตคอมพิวเตอร์ได้บรรลุข้อตกลงในการใช้มาตรฐานใหม่ Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) ร่วมกัน ทุกค่ายสามารถใช้งาน UEFI ได้ โดยไม่จำเป็นต้องอาศัยบริษัท Intel เพียงรายเดียว โดยการรองรับ UEFI ได้เริ่มรองรับระบบปฎิบัติการ Windows ตั้งแต่ Windows Vista Service Pack 1 และ Windows 7 ในปัจจุบันนี้คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ก็เลือกใช้ UEFI กันหมดแล้ว น้อยมากที่ยังเลือกใช้งาน BIOS อยู่ ในระบบปฏิบัติการเวอร์ชันล่าสุดของ Microsoft ก็ได้บังคับให้ใช้งาน UEFI ในการติดตั้งแล้วด้วย รวมไปถึงทาง Intel ก็ยุติการสนับสนุน BIOS ตั้งแต่ปี ในปี ค.ศ. 2020 (พ.ศ. 2563) 

ข้อดีของ UEFI
(UEFI Advantages)

จริงๆ แล้ว UEFI ที่ถึงแม้ว่าจะทำหน้าที่เหมือน BIOS ก็จริง แต่ทำงานด้วยพื้นฐานที่แตกต่างกัน อย่างที่เรากล่าวไปข้างต้นว่า UEFI จะบันทึกข้อมูลการทำงานที่จำเป็นสำหรับการเริ่มระบบเอาไว้ใน .EFI ไม่ได้เก็บไว้ในเฟิร์มแวร์เหมือน BIOS

ทำให้มันสามารถเพิ่มคุณสมบัติการทำงานใหม่ ๆ เข้าไปได้มากกว่าเดิม โดยไม่มีข้อจำกัดเหมือนกับ BIOS คุณสมบัติที่น่าสนใจของ UEFI ที่น่าสนใจ มีดังต่อไปนี้

ทำลายข้อจำกัดของพื้นที่หน่วยความจำ

BIOS ใช้พาร์ทิชันแบบ Master Boot Record (MBR) ในการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับฮาร์ดไดร์ฟ ในขณะที่ UEFI ใช้พาร์ทิชันแบบ GUID Partition Table (GPT) ความแตกต่างใหญ่ๆ ของพาร์ทิชันทั้งสองชนิดนี้ คือ MBR ใช้ตารางรายการข้อมูลแบบ 32 บิต ทำให้มีพาร์ทิชันแบบฟิสิกส์ได้มากสุดเพียงแค่ 4 พาร์ทิชัน

ข้อมูลเพิ่มเติม : พาร์ทิชันแบบ MBR กับ GPT คืออะไร ? และ แตกต่างกันอย่างไร ? เลือกใช้งานรูปแบบไหนดี ?

โดยแต่ละพาร์ทิชันจะมีขนาดใหญ่ได้มากที่สุด 2.2 TB. ส่วน GPT ใช้ตารางรายการข้อมูลแบบ 64 บิต สามารถติดตั้งฮาร์ดไดร์ฟได้มากสุดถึง 128 พาร์ทิชัน แต่ละพาร์ทิชันจุข้อมูลได้มากสุดถึง 9,000,000,000 TB. กันเลยทีเดียว

ความเร็ว และประสิทธิภาพ

เนื่องจาก UEFI ทำงานแยกเป็นอิสระออกจากเฟิร์มแวร์ในมาเธอร์บอร์ด มันจึงช่วยเพิ่มความเร็วในการบูต และทำงานของคอมพิวเตอร์ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ใช้มีการติดตั้งฮาร์ดไดร์ฟขนาดใหญ่หลายตัว

อย่างไรก็ตาม ความเร็วที่ได้ อาจจะไม่ได้รู้สึกแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด ขึ้นอยู่กับวิธีการตั้งค่าของ UEFI ด้วย นอกจากนี้ นักพัฒนายังสามารใช้ UEFI shell ในการใส่ชุดคำสั่ง เพื่อกำหนดค่าการทำงานของระบบให้เป็นไปอย่างที่ต้องการได้อีกด้วย

ความปลอดภัย

Secure Boot เป็นหนึ่งในคุณสมบัติของ UEFI ที่ถูกใส่เพิ่มเข้ามาใน ระบบปฏิบัติการ Windows 8 และกลายเป็นมาตรฐานสำคัญที่มีในระบบปฏิบัติการ Windows มาจวบจนถึงปัจจุบัน สามารถกล่าวได้ว่า Secure boot เป็นคุณประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของ UEFI ก็ว่าได้

โดยคุณสมบัติ Secure Boot จะอนุญาตให้ไดร์เวอร์ และ Services ที่ผ่านการรับรองมี Digital Signature แล้วเท่านั้น ที่สามารถโหลดข้อมูลได้ในขั้นตอนการบูตระบบคอมพิวเตอร์ได้ ซึ่งเป็นความสามารถสำคัญที่ช่วยปกป้องคอมพิวเตอร์จากการถูกโจมตีโดย มัลแวร์ (Malware) และแฮกเกอร์ได้ แต่ก็เป็นเหตุผลที่ทำให้การติดตั้งระบบปฏิบัติการอื่นเพิ่มลงในคอมพิวเตอร์เป็นเรื่องยุ่งยากด้วยเช่นกัน

ใช้งานง่ายกว่า

UEFI มีหน้าตาจอเชื่อมต่อผู้ใช้งานเป็นแบบกราฟิก (GUI - Graphic User Interface) แสดงข้อมูลเป็นกราฟิก สามารถใช้เมาส์คลิกเมนู เพื่อปรับค่าการทำงานต่าง ๆ ใน UEFI ได้อย่างสะดวกง่ายดายกว่า BIOS ที่ต้องใช้คีย์บอร์ดควบคุมเป็นหลักมาก

ข้อมูลเพิ่มเติม : User Interface (UI) กับ User Experience (UX) คืออะไร ? และ แตกต่างกันอย่างไร ?

วิธีตรวจสอบว่าคุณใช้ BIOS หรือ UEFI
(How to check if you are using BIOS or UEFI ?)

การตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์ของคุณเป็น BIOS หรือ UEFI นั้นง่ายมาก หากเข้าไปในเฟิร์มแวร์แล้วเจอหน้าจอสีน้ำเงิน ไม่มีกราฟิกอะไรเลยก็เป็น BIOS แน่นอน แต่ถ้าสามารถใช้เมาส์คลิกได้ มีกราฟิกสวยงามก็เป็น UEFI

แต่จะตรวจสอบให้แน่นอนชัดเจน ไม่ต้องเสียเวลารีสตาร์ตคอมพิวเตอร์เพื่อเข้าเฟิร์มแวร์ ก็สามารถทำได้เช่นกัน โดยในระบบปฏิบัติการ Windows ด้วยวิธีการดังต่อไปนี้

1. กด "ปุ่ม Windows + R" บนคีย์บอร์ด
2. พิมพ์คำว่า "msinfo32" แล้วกด "ปุ่ม Enter"
3. หน้าต่างรายละเอียดของระบบ (System Information) จะถูกเปิดขึ้นมา
4. ในพาเนลด้านขวา ตรวจสอบตรง "BIOS Mode"