UEFI、BIOS、GPT、MBR等概念

概念区分

1. BIOS和UEFI是两种__固件接口标准__
2. MBR和GPT是两种__分区表__
3. Legacy模式和UEFI模式是两种__启动模式__

具体介绍

BIOS

• IBM推出的业界标准的固件接口，存储于主板的ROM/EEPROM/flash中，提供的功能包括：

1. 开机自检
2. 加载引导程序（MBR中的，通常是bootloader的第一级）
3. 向OS提供抽象的硬件接口

CMOS是PC上的另一个重要的存储器，用于保存BIOS的设置结果，CMOS是RAM。

UEFI

• Unified Extensible Firmware Interface，架设在系统固件之上的软件接口，用于替代BIOS接口，EFI是UEFI的前称。一般认为，UEFI由以下几个部分组成：

1. Pre-EFI初始化模块
2. EFI驱动程序执行环境（DXE）
3. EFI驱动程序
4. 兼容性支持模块（CSM）
5. EFI高层应用
6. GUID磁盘分区表（GPT）

• 通常初始化模块和DXE被集成在一个ROM中；EFI驱动程序一般在设备的ROM中，或者ESP中；EFI高层应用一般在ESP中。CSM用于给不具备UEFI引导能力的操作系统提供类似于传统BIOS的系统服务。

MBR分区表

• 传统的分区方案(称为MBR分区方案)是将分区信息保存到磁盘的第一个扇区(MBR扇区)中的64个字节中，每个分区项占用16个字节，这16个字节中存有活动状态标志、文件系统标识、起止柱面号、磁头号、扇区号、隐含扇区数目(4个字节)、分区总扇区数目(4个字节)等内容。由于MBR扇区只有64个字节用于分区表，所以只能记录4个分区的信息。这就是硬盘主分区数目不能超过4个的原因。后来为了支持更多的分区，引入了扩展分区及逻辑分区的概念。但每个分区项仍用16个字节存储。
• 主分区数目不能超过4个的限制，很多时候，4个主分区并不能满足需要。另外最关键的是MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘。因为这一方案用4个字节存储分区的总扇区数，最大能表示2的32次方的扇区个数，按每扇区512字节计算，每个分区最大不能超过2TB。磁盘容量超过2TB以后，分区的起始位置也就无法表示了。在硬盘容量突飞猛进的今天，2TB的限制早已被突破。由此可见，MBR分区方案现在已经无法再满足需要了。

GPT分区表

• 一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI) 使用的磁盘分区架构。与主启动记录(MBR) 分区方法相比，GPT 具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区，支持高达 18 千兆兆字节的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。
• GUID 分区表 (GPT) 磁盘分区样式支持最大卷为 18 EB(exabytes，1EB=1024PB，1PB=1024TB，1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB。18EB=19　327　352　832GB) 并且每磁盘最多有 128 个分区。
• 与 MBR 分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT 分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

Legacy mode

• 即通过MBR/BIOS进行引导的传统模式，流程如下：

1. BIOS加电自检（Power On Self Test -- POST）。
2. 读取主引导记录（MBR）。BIOS根据CMOS中的设置依次检查启动设备：将相应启动设备的第一个扇区（也就是MBR扇区）读入内存。
3. 检查MBR的结束标志位是否等于55AAH，若不等于则转去尝试其他启动设备，如果没有启动设备满足要求则显示"NO ROM BASIC"然后死机。
4. 当检测到有启动设备满足要求后，BIOS将控制权交给相应启动设备的MBR。
5. 根据MBR中的引导代码启动引导程序。

UEFI mode

• UEFI启动不依赖于Boot Sector（比如MBR），大致流程如下：

1. Pre-EFI初始化模块运行，自检
2. 加载DXE（EFI驱动程序执行环境），枚举并加载EFI驱动程序（设备ROM或ESP中）
3. 找到ESP中的引导程序，通过其引导操作系统。

注意事项

1. Legacy mode=BIOS + MBR分区表；UEFI mode=UEFI + GPT分区表
2. GUID并不是针对于GPT的一个名词，在 Windows 平台上，GUID 广泛应用于微软的产品中，用于标识如注册表项、类及接口标识、数据库、系统目录等对象。
   3.现在常见的主板都能包括BIOS和UEFI两种标准，并提供两种启动模式
3. Legacy+MBR模式可以安装任何系统，支持磁盘分区为MBR结构，也就是说必须要有主分区，且主分区必须要有系统;而UFEI+GPT只支持64位系统，磁盘分区必须为GPT结构，也就是说esp分区必须有引导文件。
4. win7在使用UEFI启动安装时会出现很多问题，但是并非不能安装

参考：
UEFI、BIOS、GPT、MBR等概念的辨析