UEFI与BIOS - 有什么区别?

　　是时候做一个愚蠢的假设了：大多数人都知道BIOS。是时候做出另一个愚蠢的假设了：很多人都听说过UEFI，即使你没有现代机器。

　　很容易将UEFI视为经典BIOS的演变。

　　但这项新技术不仅仅是BIOS系统的改进版本。微软已经潜入头先入支持UEFI的Windows，而英特尔最近概述计划完全与UEFI上的所有芯片组在2020年取代BIOS。

　　是时候找出UEFI和BIOS之间的所有关键细节和差异了。

　　●基础

　　让我们先从基础知识开始。BIOS和UEFI都是固件接口 - 低级软件，可与计算机上的硬件连接，并告诉PC启动操作系统。它们作为操作系统和计算机之间的解释器。

　　无论何时启动系统，您都会注意到包含一些信息的快速启动屏幕。根据系统的使用年限，可以是BIOS或UEFI。

　　这两个接口在启动时用于初始化计算机的硬件组件，并启动存储在硬盘驱动器上的操作系统。如果您想更改计算机硬件级别的设置，也可以在此处进行挖掘。当您在PC上安装Windows时，您还必须处理这些问题。

　　Windows 10附带的几乎所有新设备都默认使用UEFI。 较旧的机器有BIOS作为唯一的选择。Mac用户可能甚至不知道BIOS是什么，因为Apple不仅仅使用UEFI，它还喜欢将所有东西都隐藏起来，远离用户。

　　正如您所看到的，这是一个可以获得技术性的主题，因此我们将尽量保持简单。

　　●什么是BIOS?

　　被称为基本输入/输出系统(BIOS)，这是事实上的标准，它定义了PC端的固件接口。它是计算机启动时运行的第一个软件，位于设备主板上的芯片中。

　　BIOS的名称源于1975年的CP / M操作系统。它是由Digital Research的Gary Kildall为基于Intel 8080/85处理器的计算机发明的。IBM于1981年将基于英特尔8088的IBM PC整合到其IBM PC中，这是该技术真正成为主流的时候。从那时起，该技术在随后的几十年中已经在数十亿和数十亿的设备上找到了应用。

　　BIOS的基本用途是唤醒您的计算机。它初始化并测试硬件组件，确保一切都处于最佳状态。 在较旧的硬件上，BIOS还为硬件提供了一个抽象层，确保了软件与键盘，鼠标，显示器和其他外围设备交互的一致方式。但是，现代操作系统直接访问这些硬件组件，忽略了BIOS提供的抽象层。

　　BIOS的另一个重要任务是为操作系统启动绿色信号。这是通过从存储设备加载引导加载程序或OS来实现的。它可能是连接到系统的硬盘驱动器，甚至是光盘或USB。

　　BIOS还允许您更改设备上的几个基本设置，例如计算机应首先启动哪个设备，系统时间和日期，密码保护。

　　所有这些都可以在BIOS中更改。每当您更改BIOS中的内容并保存时，更改都会保存在主板上。这就是为什么建议不要乱用BIOS设置，除非你完全确定你在做什么 - 弄乱它可能会导致你的系统出现严重问题。

　　在BIOS启动系统之前，它会通过POST，即开机自检。此测试确保您的硬件一切正常。如果发现问题，它会通过主板上的错误消息或响亮的哔声通知您，然后您可以查看。

　　通过POST后，BIOS会查找MBR或存储在引导设备上的主引导记录。这是它启动引导加载程序并随后与您的操作系统一起使用。

　　要访问BIOS，您需要在系统启动时按键盘上的特定键。这通常在屏幕上列出。它通常是Del或Esc按钮或顶部的任何功能键，可以让您进入F2，F8或F12。

　　显然，所有这些都取决于计算机的品牌和型号。

　　●什么是UEFI?

　　统一可扩展固件(UEFI)是一种旨在取代BIOS固件接口的规范。这是一个定义操作系统和平台固件之间的软件接口的规范。

　　在我们了解多汁的技术细节之前，有一点历史。

　　BIOS服务很好，但随着硬件技术的进步，很快就会发现它需要更换。英特尔在20世纪90年代开发了原始的EFI，为其安腾系统的大型服务器平台进行设计。

　　然后它在2005年弃用它以支持UEFI。

　　2007年，英特尔，AMD，微软和PC制造商就新的UEFI规范达成一致，该规范现在是由United Extended Firmware Interface Forum管理的行业范围规范。这是一组硬件，芯片组，系统，固件和操作系统供应商 - 几乎由所有重要的硬件开发商和供应商组成。

　　Microsoft 通过Windows Vista Service Pack 1和Windows 7 向Windows引入了UEFI支持，现在是常见的主板接口。您今天购买的绝大多数计算机现在都使用UEFI，而不是传统的BIOS。

　　在其他社区，Apple在2006年转向英特尔架构时选择了EFI，但其他PC制造商也很慢。这就是为什么Mac使用UEFI的速度比基于Windows的计算机长得多，而且现在只有行业正在完成转换。

　　UEFI本质上是一个很小的操作系统 ，可以存储在主板上的闪存中，也可以在启动时从硬盘驱动器或网络共享中加载。这意味着它可以比传统的BIOS做更多的事情。

　　我们将在下面看看该技术带来的改进。

　　●UEFI和BIOS之间的差异

　　要明确的一点是，UEFI比BIOS好几个数量级。它会继续变得更好。BIOS在当时是惊人的，但这是一项在PC平台上持续了36年左右的技术 - 这是计算领域的永恒。

　　BIOS持续了这么长时间令人印象深刻。但随着岁月的流逝，计算机世界应该发生变化的现象越来越明显。这种变化既适合当今的现代硬件，也适合未来的创新。

　　以下是UEFI优于传统BIOS的优势列表：

　　◎性能： BIOS必须以16位处理器模式运行，并且只有1MB的空间来执行其操作。这就是为什么它一次初始化多个硬件设备时出现问题，导致启动过程变慢。这在很久以前不是问题，但现代硬件已经发生了变化。UEFI具有比BIOS更多的可寻址空间，这允许系统初始化硬件并更快地启动到操作系统中。

　　◎安全性： UEFI对BIOS的最大优势之一是它通过安全启动提供固有的安全性，以确保没有恶意软件篡改启动过程。这可确保操作系统加载晶体清洁。Windows还使用此系统来确保不使用启动加载器的◎盗版副本。

　　存储：现代计算机上BIOS最大的失望可能是它无法从大于2TB的硬盘启动系统。这意味着如果您有3TB硬盘驱动器，那么您的BIOS将无法启动您的操作系统。另一方面，UEFI能够从容量高达9.4 zettabytes的驱动器启动。这相当于一万亿千兆字节，大约是互联网上所有内容的三倍。

　　◎分区：由于UEFI使用GPT分区方案而不是MBR，因此它还支持无限数量的分区。BIOS仅允许4个主分区。也就是说，Windows确实限制你在UEFI上的128个分区，但这仍然比大多数用户需要的多。

　　◎驱动程序： BIOS通过选项ROM运行，只能与运行它的硬件一起使用。这意味着如果升级硬件，则需要更新选项ROM以确保引导过程的所有方面保持兼容。UEFI包含驱动程序代替这些选项ROM，这些驱动程序是单独编写的。甚至可以使用闪存驱动器上传它们，使它们与升级后的硬件形式兼容。

　　◎文件系统：由于UEFI相当于迷你操作系统，因此它支持可直接读取FAT分区文件的文件系统。还可以开发直接在此环境中运行的应用程序。这些类型的程序文件通常以UEFI扩展名结尾。还可以开发Windows安装程序应用程序以完全简化操作系统的安装过程。

　　◎操作系统：如果要在同一系统上加载2个操作系统，BIOS可以很好地运行，但UEFI允许您在一台PC上运行更多操作系统。

　　◎硬件：某些现代硬件设备仅适用于UEFI。例如，在传统BIOS上安装SATA SSD应该没有问题，但较新的M.2 PCIE SSD硬盘驱动器仅适用于较新的UEFI系统。

　　◎界面：如果您已进入BIOS界面，您就会知道它已过时且过时。直接从80年代开始。UEFI提供更新，更现代的外观和更丰富的设置菜单，而不仅仅局限于传统BIOS上的文本。UEFI还支持图形和鼠标光标，以便在环境中轻松移动。

　　◎兼容性： UEFI具有通过BIOS仿真实现的稳定向后兼容性，适用于较旧的硬件和旧操作系统，这些系统需要使用BIOS而不是UEFI。

　　◎网络：与BIOS相比，UEFI的另一项改进是支持UEFI固件本身的网络功能，这对于配置和远程故障排除很方便。

　　◎开发：重要的是，UEFI开发人员使用C编程语言为环境开发驱动程序，库和各种其他服务。BIOS仅限于汇编语言，汇编语言更抽象，更难学。这是制造商继续在其硬件设备上改进和添加UEFI改进的原因之一。

　　考虑到所有这些因素，很明显BIOS是一种冰河时代的技术。UEFI带来的优势很多。

　　这并不是说UEFI世界中的所有牛奶和蜂蜜都是如此。

　　正如您将在下面发现的那样，它有一定的局限性，最明显的是有几个Linux发行版不能与这些系统一起使用。而且它是一项新技术，许多用户不知道如何使用此功能来正确安装操作系统。BIOS仍然更加用户友好，因为它的熟悉程度。选择要引导的引导设备非常容易，MBR会自动搜索并拾取。

　　此外，UEFI中的某些硬件设备偶尔会出现稳定性问题。这些通常是快速修复的，因为行业转向这种新的固件类型，驱动程序开发人员变得更好。

　　●UEFI引导过程

　　UEFI的主要改进之一是启动过程。UEFI采用现代启动过程，为当今的计算机提供高级功能。UEFI引导过程与BIOS的不同之处在于它使用GUID分区表(GPT)来保存有关硬盘驱动器数据的信息，而BIOS仍然使用非常旧的主引导记录(MBR)技术。

　　UEFI和BIOS之间的主要区别在于MBR仅限于在其表中使用32位条目，这将总物理分区限制为仅4个。 此外，每个分区的大小最多只能为2TB。另一方面，GPT在其表中使用64位条目，这极大地扩展了驱动器的大小可能性。

　　除此之外，UEFI设计为模块化，这意味着只有在启动时加载和访问系统所需的内容 - 例如网卡驱动程序或RAID控制器。

　　UEFI能够以64位模式运行，它还提供了比BIOS更多的可寻址空间，这使它能够在开始时增强计算机的启动时间和速度。如果您的系统上安装了大容量硬盘驱动器，则尤其如此。但是，这种速度提升通常只是启动时间的一小部分，因此大多数人都不会注意到整体启动时间的巨大差异。

　　由于UEFI规范并非旨在取代BIOS，因此它仍会在其环境之外启动某些事物。例如，POST仍然是单独完成的，以确保在继续之前所有硬件都按预期工作。

　　●UEFI安全启动

　　这是UEFI安全启动的关键功能。它通过仅允许加载数字签名的驱动器来确保系统的安全性，并有助于防止恶意软件占用。检查操作系统的有效性，以确保没有恶意软件篡改了引导过程。

　　传统的BIOS会引导任何软件，它无法区分可信引导加载程序和恶意软件之间的区别。 这使得某些类型的恶意软件(例如rootkit)可以替换您的引导加载程序。rootkit可以完全正常加载你的操作系统，甚至没有提示任何错误 - 使你的系统上的威胁完全不可见和不可检测。

　　安全启动旨在阻止这种情况。

　　Windows 8和Windows 10 PC附带存储在UEFI中的Microsoft认证，它将在启动之前检查引导加载程序，以确保它是由Microsoft签名的。如果rootkit或任何其他类型的恶意软件篡改或替换您的引导加载程序，UEFI将不允许它引导。

　　微软已经在其操作系统的现代版本中支持这一功能。如果PC制造商想要在其PC上放置Windows 8或Windows 10徽标标签，则需要遵循某些准则并启用安全启动。

　　不幸的是，这有一个缺点，因为它阻止用户安装一些Linux发行版，这可能是一个非常麻烦。不过，所有大型企业都支持安全启动，包括Ubuntu，Fedora，Red Hat Enterprise和openSUSE。这些将适用于现代硬件，无需任何调整。

　　●Windows 10中的UEFI

　　微软全力以赴与Windows 8一起使用UEFI。该版本的操作系统开始转换，并在Windows 10中继续运行。两个操作系统将各种启动选项整合到一个屏幕中，作为“高级选项”。

　　这是一个菜单，提供各种修复工具和选项，用于更改操作系统的启动行为，如调试，启动到安全模式和启动恢复环境。对于以前版本的Windows的用户来说，这一切都应该是熟悉的，但所有这些选项很好地结合在一起并隐藏在这个方便的地方。

　　这意味着在PC启动时不是按键，而是通过此Windows菜单访问UEFI设置。此外，随着SSD的出现，计算机启动速度如此之快，以至于大多数制造商都不想放慢启动过程以适应按键。

　　也就是说，有些UEFI计算机允许您以类似的方式访问BIOS，在启动过程中按下按钮。

　　●如何在Windows 10中找到UEFI?

　　您可能知道在执行全新安装或修复Windows 10启动问题时，您需要转到BIOS更改启动设置或为USB或DVD驱动器提供启动优先级吗?但是，如果您的计算机使用UEFI固件，如何从Windows 10获取它，该怎么办?

　　有几种方法可以找到，包括在文件中挖掘。但最简单的方法是通过系统信息应用程序检查。

　　只需在“开始”中搜索“ 系统信息”并启动应用程序。带有系统摘要的主屏幕将在右侧列出此详细信息，如BIOS模式。如果它显示Legacy，则表示您的设备正在BIOS上运行。如果它说UEFI，那么你正在摇摆一个支持UEFI的系统。

　　如果您正在运行UEFI，则下一步是启动到环境中。这比在启动时按键进入BIOS要复杂一些。但是只涉及几个步骤，Windows直接将您带到那里。

　　转到“设置”，然后选择“ 更新和安全”。然后单击Recovery，在Advanced startup部分，单击Restart now按钮。您的系统将重新启动。现在，您将获得一些选项，您可以在其中单击“ 疑难解答”按钮。选择“ 高级选项”进入下一页，然后选择“ UEFI固件设置”。最后，单击“ 重新启动”到您的计算机并进入UEFI界面。

　　不同的计算机具有不同的UEFI用户界面和功能。但在大多数情况下导航几乎相似，基本相同。

　　●UEFI的未来

　　如果您想知道，在现有计算机上无法从BIOS切换到UEFI。您需要购买支持UEFI的新硬件 - 大多数新计算机现在都可以。最重要的是，大多数UEFI实现也提供BIOS仿真，允许您安装和启动与Windows 7一样使用BIOS的旧操作系统。

　　这使得UEFI技术的向后兼容性成为可能。

　　然而，UEFI并不是要取代BIOS。许多较旧且较便宜的主板继续使用BIOS系统在硬件和用户之间进行接口。更不用说，很难在整个频谱中找到新固件。

　　英特尔终于朝着从BIOS向UEFI过渡迈出了一大步，并在2017年概述了计划在2020年从UEFI中删除传统BIOS支持的计划。还有待观察AMD是否有类似的想法，以及行业需要多长时间才能完全搬迁到UEFI。但它已经到了那里。

　　总结

　　UEFI和BIOS的核心可能只是两种不同类型的主板软件。但它们的不同之处往往会导致用户之间的混淆，特别是那些对硬件方面不感兴趣的用户。

　　事实是，UEFI是未来计算机技术的一次巨大飞跃。并且越早熟悉它以及它如何工作，就越好，因为BIOS慢慢消失。