BIOS MBR UEFI GPT详解

先来看下名词

启动方式:

BIOS:Basic Input Output System,中文名称"基本输入输出系统"。

UEFI:Unified Extensible Firmware Interface,中文名称"统一的可扩展固件接口"。

Legacy:传统的。指的就是BIOS。

硬盘分区:

MBR分区:Master Boot Record,中文名称"主引导记录"。

GPT分区:GUID Partition Table,中文名称"全局唯一标识磁盘分区表"。

硬盘工作模式:

IDE:Integrated DriveElectronics 也叫ATA:Advanced Technology Attachment

AHCI:Serial ATA Advanced Host Controller Interface 串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口)

AHCI相对于IDE模式,速度可提升30%。因此,只要配置了SATA硬盘,主板BIOS有 "AHCI模式" 选项,就应当进行相关设置

结论:

Legacy是老技术,必须搭配MBR硬盘分区使用。UEFI是新技术,必须搭配GPT(GUID)硬盘分区使用,UEFI启动速度更快。

MBR硬盘分区是老技术,最多支持4个主分区,单个分区最大支持2TB。GPT硬盘分区是新技术,MBR硬盘分区是老技术。GPT分区更快更安全,最多支持128个主分区。

所以,Legacy+MBR的配置主要使用在Windows XP和 Windows 7等旧系统;

UEFI+GPT主要使用在Windows 10以后新系统,Legacy+MBR也可以安装新系统,但是不建议。

一、BIOS

1、什么是BIOS

BIOS是英文 Basic Input Output System 的缩略语,直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

2、什么是MBR分区

MBR是 Master Boot Record(主引导记录)的缩写,MBR主引导扇区位于磁盘的第一个扇区,即0号扇区。MBR包含了启动计算机所需的信息,例如分区表、引导程序等。当计算机开机时,BIOS将读取MBR中的引导程序,并将控制权交给引导程序,引导程序再根据分区表信息加载操作系统引导程序,最终启动操作系统。因此,MBR是计算机启动的关键。MBR最初是为DOS系统设计的,但现在几乎所有的操作系统都使用MBR作为启动方式,包括Windows、Linux、Unix等。

MBR 共占用了一个扇区,也就是 512 Byte。其中 446 Byte 安装了启动引导程序,其后 64 Byte 描述分区表,最后的 2 Byte 是结束标记。我们已经知道,每块硬盘只能划分 4 个主分区,原因就是在 MBR 中描述分区表的空间只有 64 Byte。其中每个分区必须占用 16 Byte,那么 64 Byte 就只能划分 4 个主分区。

3、引导过程

  1. 计算机开机后,BIOS会自动执行,完成硬件初始化和自检等操作。
  2. BIOS会读取硬盘的第一个扇区(即MBR),并将控制权交给MBR中的引导程序。
  3. MBR中的引导程序会读取硬盘的分区表,确定系统所在分区的位置。
  4. 引导程序Boot Loader会加载系统所在分区的引导扇区(即Boot Sector),并将控制权交给引导扇区中的引导程序。
  5. 引导扇区中的引导程序会加载操作系统的内核和其他必要的文件,并将控制权交给操作系统。
  6. 操作系统初始化完成后,会进入用户登录界面,等待用户输入用户名和密码。
二、UEFI

1、什么是UEFI

UEFI是 Unified Extensible Firmware Interface(统一可扩展固件接口)的缩写,是计算机系统固件的一种新的标准接口。与传统的BIOS相比,UEFI具有更多的功能和灵活性。

UEFI最早是由英特尔公司推出的,目的是为了取代BIOS,成为下一代计算机系统固件的标准接口。UEFI支持64位CPU、多核心处理器、大容量硬盘等新技术,可以提供更好的系统启动、固件更新、硬件诊断、安全性等方面的支持。

UEFI具有以下几个特点

  1. 支持图形化界面:UEFI可以提供更友好的图形化界面,与传统的BIOS相比更加易用。
  2. 支持多语言:UEFI可以支持多种语言,包括中文、英文等。
  3. 支持网络启动:UEFI可以支持通过网络启动系统,可以提高系统的可靠性和安全性。
  4. 支持安全启动:提供更加安全的启动方式,可以保护系统免受恶意软件、病毒等的攻击。
  5. 支持大容量硬盘:UEFI可以支持大容量硬盘,可以充分利用现代硬件的性能。
  6. 支持扩展性:UEFI可以提供更加灵活的接口设计,可以方便地进行扩展和定制。

UEFI已经成为现代计算机系统的标准固件接口,几乎所有的计算机硬件厂商都已经支持UEFI启动。

2、什么是GPT分区

GPT即GUID Partition Table(全局唯一标识符),它是一个正逐渐取代MBR的新分区标准。与MBR不同,GPT有很多优点。GPT可支持高达9.4 ZB的硬盘,并且分区时没有主分区与逻辑分区之分,最多可支持128个分区,可以放心大胆的保存数据。

如果使用UEFI+GPT安装系统时,会生成ESP分区、MSR保留分区、恢复分区和系统主分区。ESP分区存放UEFI引导文件。MSR保留分区是为了调整分区结构而保留的分区,在windows磁盘管理器中不可见,开启动态磁盘功能也需要用到此分区,安装系统会检查此分区是否存在,不可删除。恢复分区包含Windows 恢复环境 (Windows RE),能够修复操作系统无法启动的常见原因。系统主分区则是存放系统文件地方,即我们常见的C盘。

3、引导过程

  1. 计算机开机后,UEFI固件会自动执行,完成硬件初始化和自检等操作。
  2. UEFI固件会读取硬盘上的EFI系统分区(ESP)中的引导程序(Boot Loader),并将控制权交给引导程序。
  3. 引导程序会加载操作系统的内核和必要的驱动程序等文件,并将控制权交给操作系统。
  4. 操作系统初始化完成后,会进入用户登录界面,等待用户输入用户名和密码。

需要注意的是,UEFI的引导方式与MBR的BIOS引导方式有很大的不同。UEFI不需要读取硬盘的第一个扇区或引导扇区,而是通过读取硬盘上的EFI系统分区中的引导程序来启动操作系统。这个引导程序可以是任何可执行文件,包括操作系统的引导程序、引导管理器、预启动环境等。同时,UEFI也支持多个引导程序的配置,可以通过菜单选择要启动的操作系统或其他应用程序。