[电路]UEFI_BIOS_GPT_MBR等概念

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