BIOS+MBR与UEFI+GPT

系统引导方式

(Legacy)BIOS

BIOS:Base Input Output System,基本输入输出系统。BIOS是一个固化在只读存储器(ROM)或者非易失性存储器(NvRAM)上的程序。程序的主要部分如下:

  1. 中断例程
    BIOS中中断例程即BIOS中断服务程序。它是微机系统软、硬件之间的一个可编程接口,用于程序软件功能与微机硬件实现的衔接。DOS/Windows操作系统对软盘、硬盘、光驱与键盘、显示器等外围设备的管理即建立在系统BIOS的基础上。程序员也可以通过对INT 5、INT 13等中断的访问直接调用BIOS中断例程。
  2. 系统设置
    微机部件配置情况是放在一块可读写的CMOS RAM芯片中的,不接市电或笔记本没有电池时,CMOS通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。如果CMOS中关于微机的配置信息不正确,会导致不能开机、时间不准、零部件不能识别,并由此引发一系列的软硬件故障。在BIOS ROM芯片中装有一个程序称为“系统设置程序”,就是用来设置BIOS中的参数的,并将这些设置保存在COMS中。这个程序一般在开机时按下一个或一组键即可进入,它提供了良好的界面供用户使用。
  3. 上电自检
    微机接通电源后,系统将有一个对内部各个设备进行检查的过程,这是由一个通常称之为POST(Power On Self Test,上电自检)的程序来完成的。这也是BIOS的一个功能。完整的POST自检将包括CPU、640K基本内存、1M以上的扩展内存、ROM、主板、 CMOS存贮器、串并口、显示卡、软硬盘子系统及键盘测试。自检中若发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。
  4. 引导程序
    在完成POST自检后,ROM BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CDROM、网络服务器等有效的启动驱动器 ,读入操作系统引导记录,然后将系统控制权交给引导记录,由引导记录完成系统的启动。

UEFI

UEFI:Unified Extensible Firmware Interface,统一的可扩展固件接口。UEFI是用模块化、高级语言构建的一个小型化系统。UEFI将替代传统式(Legacy)BIOS。EFI是UEFI的前身,通俗地说,EFI相当于1.0版,UEFI是2.0版。

BIOS与UEFI的差别:

  1. BIOS用的是8086汇编,UEFI 99%以上用C,UEFI的APP和Drives可以用C/C++。
  2. UEFI必须安装使用64位系统,在Legacy模式下呢,16位的DOS工具包、32位的程序和系统、64位的都可以。
  3. BIOS是直接针对底层硬件细节,UEFI通过Firmware-OS Interface、Boot Services、Runtime Services为操作系统和引导器屏蔽了底层硬件的细节。
  4. UEFI可以扩展,大多数硬件加载UEFI的驱动模块就可以完成初始化,驱动模块可以放在固件中,也可以放在设备上。
  5. UEFI舍弃了中断这种外部设备操作方式,仅保留了时钟中断,操作外部设备采用事件+异步操作,启动的时候按需加载外部设备。
  6. UEFI有个安全启动功能,只有当程序的证书被信任才会被执行。

分区表

MBR

MBR,Master Boot Record。通常,我们将包含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。因这一扇区中,引导代码占有绝大部分的空间,故而将习惯将该扇区称为MBR扇区(简称MBR)。

主引导扇区由三个部分组成(共占用512个字节):

  1. 主引导程序即主引导记录(MBR)(占446个字节)。
    主要作用是检查分区表是否正确,并且在系统硬件完成自检以后将控制权交给磁盘上的引导程序(如GNU,GRUB)。
  2. 磁盘分区表项(DPT,Disk Partition Table) (共占用64个字节)
    由四个分区表项构成(每个16个字节)。
  3. 结束标志(占2个字节)
    注:MBR有两个含义,根据语境确定指的是第一个扇区还是主引导记录。

主分区、扩展分区、逻辑分区:

  1. 磁盘分区表项共占用64个字节,因为每个分区信息需要16个字节,所以对于采用MBR型分区结构的磁盘,最多只能识别4分区(3个主分区+1个扩展分区 或者 4个主分区)。
  2. 扩展分区最多只能有一个。
  3. 扩展分区(Extended)也是主要分区的一种,但它与主分区(Primary)的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区。
  4. 只有主分区和逻辑分区才能被格式化作为数据访问的分区。

GPT

GUID分区表(简称GPT,使用GUID分区表的磁盘称为GPT磁盘)是源自EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。与目前普遍使用的主引导记录(MBR)分区方案相比,GPT提供了更加灵活的磁盘分区机制。它具有如下优点:

  1. 支持2TB以上的大硬盘。
  2. 每个磁盘的分区个数几乎没有限制(Windows系统最多只允许划分128个分区)。
  3. 分区大小几乎没有限制。又是一个“几乎”。因为它用64位的整数表示扇区号,即 = 18,446,744,073,709,551,616。
  4. 分区表自带备份。在磁盘的首尾部分分别保存了一份相同的分区表,其中一份被破坏后,可以通过另一份恢复;
  5. 循环冗余检验值针对关键数据结构而计算,提高了数据崩溃的检测几率;
  6. 虽然MBR提供1字节分区类型代码,但GPT使用一个16字节的全局唯一标识符(GUID)值来标识分区类型,这使分区类型更不容易冲突;
  7. 每个分区可以有一个名称(不同于卷标)。

引导组合

一般情况下都是BIOS+MBR, UEFI+GPT这两种组合。

原文链接

IT之家学院:BIOS、EFI与UEFI详解
UEFI+GPT与BIOS+MBR各自有什么优缺点
Legacy和UEFI,MBR和GPT的区别
BIOS,MBR和UEFI,GPT等之间区别
GPT分区表详解

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