一、什么是MBR

 

MBR是Master Boot Record(主引导记录)的缩写,是存储在计算机硬盘的第一个扇区(通常是第0个扇区)中的一个特殊的引导扇区。

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的大小为512字节,其中前446字节存放的是引导程序,后64字节存放的是分区表,最后2字节为MBR的结束标志。由于MBR的大小有限,只能存储4个分区的信息,因此MBR只能管理最多4个主分区。如果需要管理更多的分区,可以使用GUID分区表(GPT)来代替MBR。

 

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。每个分区的 16 字节的规划。

二、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:UEFI可以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。

三、MBR的BIOS引导方式

 

MBR的BIOS引导方式是传统的计算机系统引导方式,其基本流程如下:

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。

需要注意的是,MBR只能管理最多4个分区,因此在使用MBR引导方式时需要对硬盘进行分区操作,并且系统分区必须在前4个分区中。如果需要管理更多的分区,可以使用GPT分区表来代替MBR。

此外,MBR的BIOS引导方式也存在一些缺点,如容易受到恶意软件的攻击、不支持UEFI等。因此,现代计算机系统已经逐渐转向使用UEFI引导方式。

四、UEFI的引导方式

 

UEFI的引导方式是基于UEFI固件接口的新型计算机系统引导方式,其基本流程如下:

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。

 

GPT(GUID Partition Table)分区表是一种新的磁盘分区表架构,用于替代旧的MBR(Master Boot
Record)分区表。GPT分区表架构采用了GUID(Globally Unique
Identifier)标识符来标识磁盘和分区,可以支持更大的磁盘容量和更多的分区,同时也提供了更好的数据安全性和可靠性。

UEFI的引导方式具有以下优点:

1. 支持多个操作系统:UEFI可以配置多个引导程序,支持启动多个操作系统或不同版本的操作系统。

2. 支持大容量硬盘:UEFI可以支持GPT分区方式,可以管理更多的分区和支持更大的硬盘容量。

3. 支持更多的硬件设备:UEFI可以支持更多的硬件设备,包括64位CPU、大容量硬盘、多核心处理器等。

4. 提供更好的安全性:UEFI可以提供更好的安全性,支持数字签名、启动密码、安全启动等功能,可以防止恶意软件的攻击。

总之,UEFI的引导方式相比MBR的BIOS引导方式更加灵活和功能强大,可以提供更好的性能和安全性。

五、什么是GPT分区

 

GPT分区是指GUID分区表(GUID Partition Table),是一种用于管理硬盘分区的新型分区表方式,与MBR分区表方式有很大的不同。

GPT分区表是基于GUID(全局唯一标识符)的分区表方式,每个分区都有一个唯一的GUID标识符,可以支持更多的分区和更大的磁盘容量。GPT分区表可以支持最多128个分区,每个分区最大容量可以达到9.4
ZB(1 ZB = 1024^7 B),远远大于MBR分区表的限制(最多4个主分区或3个主分区+1个扩展分区)。

GPT分区表还支持磁盘自我修复和备份功能,可以在磁盘损坏时自动恢复分区表数据。同时,GPT分区表还支持UEFI引导方式,可以在UEFI固件环境下启动操作系统,提供更好的性能和安全性。

需要注意的是,GPT分区表只能在支持UEFI引导方式的计算机上使用,如果使用MBR引导方式则需要将硬盘转换为MBR分区表方式。同时,GPT分区表也需要支持GPT的操作系统才能正常使用。常见的GPT分区格式有NTFS、FAT32、exFAT等。

总之,GPT分区表是一种新型的硬盘分区表方式,可以管理更多的分区和更大的磁盘容量,同时支持自我修复和备份等功能,是现代计算机系统的重要组成部分。

GPT分区表架构由以下几个部分组成:

 

1. Protective MBR(保护MBR):GPT分区表的第0柱面(LBA
0)处保留一个512字节的MBR分区记录,用来保护GPT分区表免受旧版BIOS的破坏。

2. GPT
Header(GPT头):GPT分区表的头部,占据了磁盘的第一个物理块512字节。它包含了GPT分区表的基本信息,包括分区表的位置、大小、版本号、磁盘类型、GUID等。

3. Partition
Entries(分区表项):磁盘上每个分区的描述信息,每个分区的信息占据了128字节。它包含了分区的GUID、起始位置、结束位置、分区属性等信息。

4. Partition Array CRC32(分区表项数组校验和):用于检测分区表项数组数据是否正确的校验和。

GPT分区表架构支持最多128个分区,每个分区的大小可以达到EB级别,其中包括了主分区、扩展分区、逻辑分区等类型。GPT分区表架构还提供了更好的数据安全性和可靠性,它通过备份GPT头和分区表项数组来避免数据丢失的风险。

六、MBR与UEFI主要区别

 

MBR和UEFI是计算机启动过程中两种不同的固件接口标准。它们的主要区别在以下几个方面:

1. 引导方式不同:MBR使用传统的BIOS引导方式,而UEFI使用新的UEFI引导方式。

2. 分区方式不同:MBR只支持传统分区方式,即主分区和扩展分区;而UEFI支持GPT分区方式,可以管理更多的分区。

3. 引导程序不同:MBR中的引导程序大小限制为512字节,只能加载操作系统的引导程序;而UEFI的引导程序大小没有限制,可以加载更多的驱动程序和应用程序。

4. 安全性不同:UEFI可以提供更好的安全性,支持数字签名、启动密码、安全启动等功能,可以防止恶意软件的攻击。

5. 硬件支持不同:UEFI可以支持更多的硬件设备,包括64位CPU、大容量硬盘、多核心处理器等。

七 、总结

总体来说,UEFI相比MBR具有更多的功能和灵活性,可以提供更好的性能和安全性。但是,UEFI也需要更强大的硬件支持,如果计算机硬件不支持UEFI,则无法使用UEFI引导方式。

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