深入解析UEFI与BIOS:安装操作系统的正确方式

BIOS,即基本输入输出系统,是主板上固化的程序,负责在无硬盘情况下执行启动操作。它管理着主板设置、输入设备、外部接口以及磁盘驱动器等硬件的参数控制和调整。BIOS的主要任务包括开机自检、加载主引导记录(MBR)引导程序,以及为操作系统提供硬件接口。

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UEFI,统一的可扩展固件接口,是一种较BIOS更为先进的技术。它在系统固件之上提供软件接口,用以替代传统的BIOS接口。UEFI由多个模块组成,包括Pre-EFI初始化模块、EFI驱动程序执行环境(DXE)、EFI驱动程序、兼容性支持模块(CSM)以及EFI高层应用。这些应用通常存放在ESP中,而CSM则为不具备UEFI引导能力的操作系统提供类似BIOS的服务。

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BIOS和UEFI都是固件接口标准,负责开机自检、启动流程和为操作系统及引导程序提供服务。它们支持两种启动方式:Legacy模式(BIOS + MBR)和UEFI模式(UEFI + GPT)。BIOS仅支持MBR引导系统,而GPT则只能通过UEFI引导。大多数现代主板采用UEFI集成BIOS的方式,以支持MBR和GPT两种分区格式。

在BIOS+MBR的传统启动方式中,系统支持所有系统,但不支持超过2.2T的硬盘。启动流程从通电开始,经过BIOS自检,加载MBR,读取Bootloader,检查最后2字节是否为55AA,然后读取DPT分区表,加载活动分区内的引导程序,最终启动操作系统。

对于UEFI+GPT的启动方式,系统盘大于2T时必须采用此方式,并且需要64位系统才能成功引导。UEFI引导后,通过GPT访问ESP分区。

BIOS+GPT的方式允许使用GPT分区表的硬盘作为数据盘,但不能用作引导系统分区。

分区表描述了磁盘的分区情况,有MBR和GPT两种格式。MBR包括引导程序和分区表,支持最大2.2T的硬盘容量。GPT则支持高达18EB的硬盘容量,并且只有64位的Windows系统支持。

ESP分区,即EFI系统分区,采用FAT16或FAT32格式,通常大小为100M。它存放引导管理程序和驱动程序,操作系统启动后不再依赖此分区。MSR分区,即微软保留分区,用于保留空间以备调整分区结构之用。

GPT格式分区至少需要三个区:EFI系统保护区、MSR微软保留分区和系统数据分区。使用UEFI引导+GPT分区的方式时,传统的MBR重装系统方法不再适用。GPT分区中,系统引导文件独立于ESP分区。

最后,需要注意的是,传统BIOS或Legacy可以直接在MBR活动分区中使用ghost工具进行系统安装。然而,在UEFI的GPT分区中,安装前需要先建立ESP和MSR分区。