UEFI+GPT引導基礎篇（一）：什么是GPT，什么是UEFI？

其實關于UEFI的幾篇文章很早就寫下了，只是自己讀了一遍感覺很不滿意，就決定重寫。目的是想用最簡單直白的語言把內(nèi)容寫出來，讓每個人都能輕松讀懂。當然，如果你已經(jīng)對這些內(nèi)容有了很深的理解的話，這篇文章除了浪費你的時間外恐怕是別無益處了，建議去UEFI官方網(wǎng)站下載UEFI規(guī)范文檔，那里詳細闡述了UEFI、GPT的每個技術細節(jié)。

其實UEFI、GPT都不是什么新鮮玩意了，只不過因為預裝Win8電腦指定采用了這一標準所以仿佛是在一夜之間關于UEFI啟動Windows的文章就遍地開花了，很多人大概也是頭一次聽說世上還有這玩意。既然UEFI、GPT是“新”技術，那么就必然有較舊技術（BIOS+MBR）更先進、更NB的地方。到底NB在哪里呢？下面來簡單比較一下：

GPT及其優(yōu)勢

GPT和MBR是兩種不同的分區(qū)方案。目前在Windows下廣泛采用的磁盤分區(qū)方案仍然是MBR分區(qū)結(jié)構(gòu)，但不容懷疑GPT是今后的趨勢。我們可將MBR磁盤分區(qū)結(jié)構(gòu)用下圖簡單表示（Windows下基本磁盤、4個主分區(qū)）：

MBR分區(qū)結(jié)構(gòu)

為了方便計算機訪問硬盤，把硬盤上的空間劃分成許許多多的區(qū)塊（英文叫sectors，即扇區(qū)），然后給每個區(qū)塊分配一個地址，稱為邏輯塊地址（即LBA）。

在MBR磁盤的第一個扇區(qū)內(nèi)保存著啟動代碼和硬盤分區(qū)表。啟動代碼的作用是指引計算機從活動分區(qū)引導啟動操作系統(tǒng)（BIOS下啟動操作系統(tǒng)的方式）；分區(qū)表的作用是記錄硬盤的分區(qū)信息。在MBR中，分區(qū)表的大小是固定的，一共可容納4個主分區(qū)信息。在MBR分區(qū)表中邏輯塊地址采用32位二進制數(shù)表示，因此一共可表示2^32（2的32次方）個邏輯塊地址。如果一個扇區(qū)大小為512字節(jié)，那么硬盤最大分區(qū)容量僅為2TB。

GPT磁盤分區(qū)結(jié)構(gòu)可用下圖簡單表示（Windows下基本磁盤）：

GPT分區(qū)結(jié)構(gòu)

可以看到，在GTP磁盤的第一個數(shù)據(jù)塊中同樣有一個與MBR（主引導記錄）類似的標記，叫做PMBR。PMBR的作用是，當使用不支持GPT的分區(qū)工具時，整個硬盤將顯示為一個受保護的分區(qū)，以防止分區(qū)表及硬盤數(shù)據(jù)遭到破壞。UEFI并不從PMBR中獲取GPT磁盤的分區(qū)信息，它有自己的分區(qū)表，即GPT分區(qū)表。

GPT的分區(qū)方案之所以比MBR更先進，是因為在GPT分區(qū)表頭中可自定義分區(qū)數(shù)量的最大值，也就是說GPT分區(qū)表的大小不是固定的。在Windows中，微軟設定GPT磁盤最大分區(qū)數(shù)量為128個。另外，GPT分區(qū)方案中邏輯塊地址（LBA）采用64位二進制數(shù)表示，可以計算一下2^64是一個多么龐大的數(shù)據(jù)，以我們的需求來講完全有理由認為這個大小約等于無限。除此之外，GPT分區(qū)方案在硬盤的末端還有一個備份分區(qū)表，保證了分區(qū)信息不容易丟失。

Windows操作系統(tǒng)對GPT磁盤的支持

因為BIOS無法識別GPT分區(qū)，所以BIOS下GPT磁盤不能用于啟動操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)提供支持的情況下可用于數(shù)據(jù)存儲。

UEFI可同時識別MBR分區(qū)和GPT分區(qū)，因此UEFI下，MBR磁盤和GPT磁盤都可用于啟動操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲。不過微軟限制，UEFI下使用Windows安裝程序安裝操作系統(tǒng)是只能將系統(tǒng)安裝在GPT磁盤中。

下表列出了Windows各版本操作系統(tǒng)對GPT磁盤的支持程度：

32位Windows對GPT分區(qū)支持情況

64位Windows對GPT分區(qū)支持情況

UEFI及其優(yōu)勢

UEFI是BIOS的一種升級替代方案。關于BIOS和UEFI二者的比較，網(wǎng)絡上已經(jīng)有很多相關的文章，這里不再贅述，僅從系統(tǒng)啟動原理方面來做比較。UEFI之所以比BIOS強大，是因為UEFI本身已經(jīng)相當于一個微型操作系統(tǒng)，其帶來的便利之處在于：

首先，UEFI已具備文件系統(tǒng)的支持，它能夠直接讀取FAT分區(qū)中的文件；

什么是文件系統(tǒng)？簡單說，文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)組織管理文件的一種方法，直白點說就是把硬盤上的數(shù)據(jù)以文件的形式呈現(xiàn)給用戶。Fat32、NTFS都是常見的文件系統(tǒng)類型。

其次，可開發(fā)出直接在UEFI下運行的應用程序，這類程序文件通常以efi結(jié)尾。

既然UEFI可以直接識別FAT分區(qū)中的文件，又有可直接在其中運行的應用程序。那么完全可以將Windows安裝程序做成efi類型應用程序，然后把它放到任意fat分區(qū)中直接運行即可，如此一來安裝Windows操作系統(tǒng)這件過去看上去稍微有點復雜的事情突然就變非常簡單了，就像在Windows下打開QQ一樣簡單。而事實上，也就是這么一回事。

要知道，這些都是BIOS做不到的。因為BIOS下啟動操作系統(tǒng)之前，必須從硬盤上指定扇區(qū)讀取系統(tǒng)啟動代碼（包含在主引導記錄中），然后從活動分區(qū)中引導啟動操作系統(tǒng)。對扇區(qū)的操作遠比不上對分區(qū)中文件的操作更直觀更簡單，所以在BIOS下引導安裝Windows操作系統(tǒng)，我們不得不使用一些工具對設備進行配置以達到啟動要求。而在UEFI下，這些統(tǒng)統(tǒng)都不需要，不再需要主引導記錄，不再需要活動分區(qū)，不需要任何工具，只要復制安裝文件到一個FAT32（主）分區(qū)/U盤中，然后從這個分區(qū)/U盤啟動，安裝Windows就是這么簡單。后面會有專門的文章來詳細介紹UEFI下安裝Windows7、8的方法。

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文章匆忙改就，如有錯誤之處望指出。

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