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，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。