重装系统失败后的反思学习--说说UEFI与GPT

事情的起因很奇怪。我来到亲戚的公司实习,没想到我的电脑一旦连上公司wifi大家旧开始掉包。我还是认为是公司路由太菜以及电脑天线不好导致的,但是公司技术们认为我的电脑在给网关疯狂发包,建议我重装下系统,正好让电脑洗心革面。我看他们老司机的样子,心想问题可能不大,就把电脑交了出去。没想到他们用ghost重装了之后就进不去bios了。Dell进入了疯狂死循环。后来才知道ghost不能用来重装UEFI啊,这样会无法引导,得用官方镜像才行。

于是大概学了一下UEFI和GPT的原理和区别,在这里简单分享一下:

UEFI属于主板类名词,其作用类似于BIOS。GPT、MBR则属于硬盘类名词,它们的作用类似一艘航母的骨架,有了这个骨架,我们才可以进行细致到诸如C、D、E等盘符的分区。一块硬盘接驳主机之后,它的首要任务建立分区列表,分区列表有MBR和GPT两种,其中MBR分区列表支持最大2TB硬盘,GPT分区列表支持最大128PB(1PB=1024TB)。

 MBR(Master Boot Record):即硬盘的主引导记录分区列表,在主引导扇区,位于硬盘的cylinder 0, head 0, sector 1 (Sector是从1开始的)。

 GPT(GUID Partition Table):即全局唯一标识分区列表,是一个物理硬盘的分区结构。它用来替代BIOS中的主引导记录分区表(MBR)。

 传统BIOS主要支持MBR引导,UEFI则是取代传统BIOS,它加入了对新硬件的支持,其中就有2TB以上硬盘。那么UEFI到底是什么呢?

 UEFI(Unified Extensible Firmware Interface):全称“统一的可扩展固件接口”, 是一种详细描述全新类型接口的标准。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境,加载到一种操作系统上,从而使开机程序化繁为简,节省时间。

GPT及其优势

GPT和MBR是两种不同的分区方案。目前在Windows下广泛采用的磁盘分区方案仍然是MBR分区结构,但不容怀疑GPT是今后的趋势。我们可将MBR磁盘分区结构用下图简单表示(Windows下基本磁盘、4个主分区):

为了方便计算机访问硬盘,把硬盘上的空间划分成许许多多的区块(英文叫sectors,即扇区),然后给每个区块分配一个地址,称为逻辑块地址(即LBA)。

在MBR磁盘的第一个扇区内保存着启动代码和硬盘分区表。启动代码的作用是指引计算机从活动分区引导启动操作系统(BIOS下启动操作系统的方式);分区表的作用是记录硬盘的分区信息。在MBR中,分区表的大小是固定的,一共可容纳4个主分区信息。在MBR分区表中逻辑块地址采用32位二进制数表示,因此一共可表示2^32(2的32次方)个逻辑块地址。如果一个扇区大小为512字节,那么硬盘最大分区容量仅为2TB。

GPT磁盘分区结构可用下图简单表示(Windows下基本磁盘):

可以看到,在GTP磁盘的第一个数据块中同样有一个与MBR(主引导记录)类似的标记,叫做PMBR。PMBR的作用是,当使用不支持GPT的分区工具时,整个硬盘将显示为一个受保护的分区,以防止分区表及硬盘数据遭到破坏。UEFI并不从PMBR中获取GPT磁盘的分区信息,它有自己的分区表,即GPT分区表。

GPT的分区方案之所以比MBR更先进,是因为在GPT分区表头中可自定义分区数量的最大值,也就是说GPT分区表的大小不是固定的。在Windows中,微软设定GPT磁盘最大分区数量为128个。另外,GPT分区方案中逻辑块地址(LBA)采用64位二进制数表示,可以计算一下2^64是一个多么庞大的数据,以我们的需求来讲完全有理由认为这个大小约等于无限。除此之外,GPT分区方案在硬盘的末端还有一个备份分区表,保证了分区信息不容易丢失。

传统BIOS不支持GPT分区列表,仅支持MBR格式。UEFI则是取代传统BIOS,它不支持MBR模式,仅支持GPT格式。

目前所有Windows系统均支持MBR,而GPT只有64位系统才能支持。BIOS只支持MBR引导系统,而GPT仅可用UEFI引导系统。正因为这样,现在主板大多采用BIOS集成UEFI,或UEFI集成BIOS,以此达到同时兼容MBR和GPT引导系统的目的。 

UEFI启动引导系统的方法是查找硬盘分区中第一个FAT分区内的引导文件进行系统引导,这里并无指定分区表格式。所以U盘和移动硬盘可以用MBR分区表,创建一个FAT分区放置引导文件,从而达到可以双模式启动的目的。但需要注意的是,UEFI虽然支持MBR启动,但必须要有UEFI引导文件存放在FAT分区下;UEFI是无法使用传统MBR引导来启动系统的。 

由于GPT引导系统的方式与MBR不同,故而使用传统系统安装办法(如Ghost、Win$Man等)会导致出现系统无法引导的现象。而且使用GPT引导系统的话,必要时还得调整主板设置,开启UEFI(大部分主板默认开启UEFI)。但是使用UEFI和GPT,只是支持大于容量2T的硬盘,并不会带来质的提升(开机硬件自检会稍微快了那么1、2秒)。所以,如果不用大于2T的硬盘做系统的话,就没必要使用UEFI。 


所以其实我的渣渣电脑也没必要装UEFI,想起来也没有觉得开机速度快了多少,倒是关机速度变成了匪夷所思的速度,而且复位键好像也有些问题,总是需要强行关机来最终解决。。。


以后大家如果像我一样要准备重装系统,一定要看清楚现在是哪一套系统呀~

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