本文最后更新于:2024年6月5日 上午

很久没装 win10 操作系统,最近有机会配置新系统,本文记录过程中的相关概念和填过的坑。

PC启动加载程序

计算机上电启动后需要最基础的硬件启动加载程序,早期的程序叫做 BIOS,新的叫 UEFI

BIOS

BIOS,全称为Basic Input Output System,中文名称为"基本输入输出系统",是个人电脑启动时加载的第一个软件,现在在开机中一般所说的 Legacy 模式就是指传统的 BIOS,适用于较旧的硬件。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,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,同时向作业系统提供一些系统参数。BIOS在IBMPC兼容系统上,作为一种业界标准的固件接口。在计算机启动时执行初始化任务,但对现代硬件的支持有限。在UEFI出现之前,BIOS是个人电脑启动模式唯一的选择。然而随着技术的不断发展,UEFI取代了BIOS的大多数功能,如今的UEFI已基本上取代了BIOS,尽管如此,人们还是可以根据习惯称之为“BIOS”。

UEFI

全称为Unified Extensible Firmware Interface,中文名称为“统一可扩展固件接口”,是一种开放标准固件接口,用于取代传统的PC启动加载程序BIOS(基本输入输出系统)。UEFI由英特尔和微软等公司共同开发,旨在提供一种更先进、更可扩展、更安全的系统启动和硬件配置管理方式。

UEFI 启动的系统会有一个 EFI 分区

UEFI的主要特点和优势包括:

  1. 可扩展性:UEFI支持更复杂的脚本和应用程序,允许开发者创建更复杂的启动加载程序和系统配置工具。
  2. 用户界面:UEFI提供了图形化用户界面(GUI),使得用户可以更加直观地进行系统设置和故障诊断。
  3. 安全性:UEFI支持安全启动(Secure Boot),可以确保计算机只加载经过验证的软件,从而提高系统安全性。
  4. 模块化:UEFI设计为模块化架构,允许固件更新和扩展而不需要重新编译整个系统。
  5. 启动加速:UEFI可以更高效地管理启动过程,减少启动时间。
  6. 兼容性:UEFI支持最新的硬件技术,并为操作系统提供更好的硬件支持。

UEFI的引入使得操作系统能够在更晚的阶段启动,提供了更多的灵活性和功能,同时也为操作系统提供了更多的硬件控制权。随着UEFI的普及,传统的BIOS逐渐被淘汰,现代计算机系统大多采用UEFI作为启动和硬件初始化的接口。

二者对比

BIOS UEFI
起源和发展 起源于1970年代,最初是为IBM PC兼容机设计的。BIOS的功能和接口在多年中几乎没有显著变化,尽管硬件技术取得了巨大进步。 2000年代初期由英特尔和微软等公司开发,旨在解决BIOS在性能、可扩展性和安全性方面的局限性。UEFI是一种新的启动和硬件管理标准,与BIOS完全不同。
功能和性能 提供最基本的硬件初始化和启动引导功能,支持2TB或以下的硬盘启动时使用,启动时引导内容包括内存检测、硬件自检(POST)、基本输入输出控制等。BIOS使用文本模式界面,限制了启动选项和系统配置的灵活性。 提供与BIOS相似的基本功能,支持2TB或以上的硬盘,扩展了许多特性,如图形化用户界面、网络启动、安全启动、自动硬件配置、动态内存分配等。UEFI的性能更优,能够更高效地管理启动过程和系统资源。
兼容性和支持 由于历史悠久,兼容性较好,几乎所有老版本的硬件和操作系统都支持BIOS。但这也意味着BIOS必须包含支持所有老硬件的代码,导致代码复杂且难以更新。 UEFI设计时考虑了向后兼容性,但仍然需要较新的硬件支持。UEFI Secure Boot等特性要求硬件和操作系统都支持UEFI。随着时间的推移,UEFI逐渐取代了BIOS,成为新硬件的标准。
安全性和可靠性 安全功能有限,如密码保护等,且容易受到病毒和恶意软件的影响。 支持Secure Boot等安全特性,可以确保系统只启动经过验证的软件,提高了系统的安全性和可靠性。

总体来说,UEFI是BIOS的替代品,提供了更先进、更灵活、更安全的功能。随着新硬件的普及和操作系统(如Windows 8及以上版本)对UEFI的支持,BIOS逐渐被淘汰,UEFI成为现代计算机系统的标准固件接口。

分区表

分区表常用的有 MBR 和 GUID 两种

MBR

MBR(Master Boot Record,主引导记录)是硬盘驱动器或其他可启动存储设备上的一个特殊类型的扇区,通常位于设备的第一个扇区。它包含了启动引导程序,用于在计算机启动时加载操作系统的加载程序。MBR 还包含了硬盘驱动器分区的信息,这些信息用于确定各个分区的位置和大小。

由于每个分区信息需要16个字节,所以对于采用MBR型分区结构的硬盘,最多只能识别4个主要分区(Primary partition)。所以对于一个采用此种分区结构的硬盘来说,想要得到4个以上的主要分区是不可能的。这里就需要引出扩展分区了。扩展分区也是主要分区的一种,但它与主分区的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区。另外最关键的是MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘。因为这一方案用4个字节存储分区的总扇区数,最大能表示2的32次方的扇区个数,按每扇区512字节计算,每个分区最大不能超过2TB。磁盘容量超过2TB以后,分区的起始位置也就无法表示了。

GUID

这种磁盘,通常称为GPT磁盘,GPT全称:Globally Unique Identifier Partition Table Format,一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI) 使用的磁盘分区架构。与主启动记录 (MBR) 分区方法相比,GPT 具有更多的优点,因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区,因为Windows系统最多只允许划分128个分区,支持高达 18 千兆兆字节的卷大小,允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余,还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID),支持2TB以上的大硬盘。

二者对比

MBR GUID
分区表安全性 MBR的意思是“主引导记录”,它有自己的启动器,也就是启动代码,一旦启动代码被破坏,系统就没法启动,只有通过修复才能启动系统。 GUID分区表自带备份,在磁盘的首尾部分分别保存了一份相同的分区表。其中一份被破坏后,可以通过另一份恢复。
支持磁盘容量 MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘,也即3TB硬盘以MBR分区方案分区,有三分之一容量会认不到。 以GUID分区表(GPT)方案分区则可认到最大18EB(18X1024GB)容量的磁盘。
分区个数 MBR分区表的硬盘最多只能划分4个主分区磁盘 而GPT分区表类型,此分区表类型不受分区个数限制。限制只在于操作系统——Windows支持最多128个GPT分区,而且你还不需要创建扩展分区。

操作系统一定要装在主分区磁盘中

对应关系

  • 分区方式 MBR 对应 Legacy 开机引导方式;
  • 分区方式 GUID 对应 UEFI 开机引导方式;

对于当下的电脑,绝大多数情况都是 GUID(GPT) 和 UEFI 的组合

NVMe 和 SATA

NVMe(Non-Volatile Memory Express)和 SATA(Serial Advanced Technology Attachment)都是存储设备与计算机之间进行数据传输的接口协议,但它们之间存在一些重要的区别。本文将介绍NVMe和SATA的区别,包括性能、功耗、可靠性以及应用场景等方面。

NVMe是一种高性能的存储设备接口协议,它使用PCI Express(PCIe)总线来传输数据。PCIe总线是一种高速串行总线,其数据传输速度比SATA更快。NVMe还支持并发I/O操作,这意味着它可以同时处理多个读写请求,从而提高了存储设备的性能。另外,NVMe还支持命名空间(namespace)的概念,命名空间可以使多个独立的逻辑存储设备共享同一个物理存储设备,从而提高了存储设备的利用率。

相比之下,SATA是一种较为传统的存储设备接口协议,它使用串行ATA总线来传输数据。ATA总线是一种较为低速的串行总线,其数据传输速度远低于PCIe。此外,SATA不支持并发I/O操作以及命名空间的概念,这意味着它在处理多个读写请求时需要进行较为复杂的调度操作,从而降低了存储设备的性能。

参考资料



文章链接:
https://www.zywvvd.com/notes/system/windows/win10-sys-install/win10-sys-install/


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安装操作系统基础概念
https://www.zywvvd.com/notes/system/windows/win10-sys-install/win10-sys-install/
作者
Yiwei Zhang
发布于
2024年6月4日
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