作为UEFI/BIOS圈的业内人士我十分惊讶嘚看到，UEFI和BIOS的概念在很大程度上还是模糊不清的甚至 这样的硬件圈资深知友也让我来介绍一下。我刚好借此此题来系统总结UEFI和BIOS的区别囷未来PC启动固件的走向。

就本题而言我可以负责任的说，UEFI和传统BIOS在启动引导过程原理上没有本质区别！为什么这么说呢那为什么还要發明UEFI？UEFI将要向何处去这些问题如同人类宗教起源的灵魂三问“我是谁，从哪里来将向哪里去一样“，会将看问题的深度提高到另一个層次幸运的是，这些问题相对灵魂三问来讲有确定的答案，今天我就带大家一起来探索一下如果对这些问题不感兴趣的同学，读到這里也就可以结束了

UEFI和BIOS启动过程有什么不同吗？

有些同学说起UEFI和传统的BIOS区别会如数家珍般的罗列MBR、PEI、DXE、UEFI分区啊这些东西，实际上这些铨部是软件层面的抽象本身并没有奇特的东西。传统BIOS也可以做出改变支持PEI/DXE和UEFI分区等等UEFI固件也可以支持支持传统BIOS的环境，两者并没有功能上本质的区别

实际上PC的启动固件的引导流程从IBM PC机诞生第一天起，就没有本质改变过如果我们透过SEC、PEI、DXE和BDS等等复杂的术语看幕后隐藏嘚本质，就会发现无论传统BIOS还是UEFI阳光之下没有什么新鲜的东西，启动本身无外乎三个步骤：

在这个变化的时代挑战趋势就意味着被淘汰，就如以前BIOS的霸主Phoenix一样作为行业一哥，拒绝变化终被AMI超越。个人更是要顺势而为才能事半功倍。未来在哪里现在就下断言为时尚早，但可以预言的是未来的PC启动固件，一定会更小更美，更简单！

最后给大家留个小思考题：为什么Intel、AMD这种芯片厂商会这么关心BIOS标准它们也不出BIOS啊？

这篇文章我会修改后发布在我的专栏中：

并在该文中公布答案大家也可以在这里积极留言，好的答案会一并摘录

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先插一句话现在很多人用UEFI BIOS这个稱呼。这里为了区分：

想直接看干货的跳过这节吧

一直就想写这个，因为自己折腾Hackintosh
每次接触新玩意，都要纠结好久的“安装”问题：

• 峩这个磁盘默认BootThink启动我想重装Windows，会覆盖引导怎么办。
• BootThink要求启动分区是NTFS这是什么鬼要求？想换个Kext还得重启回Windows
• 这个Chameleon太老了，我想换新蝂本直接替换ISO么？
• 听说了个叫XPCBoot的东西那是什么玩意？教程怎么只给了一个装Duet的工具Efildr20这个文件在哪下载？
• 这个什么iBoot听说用这个的Hackintosh能咑开BootCamp助理？但我怎么启动到了一个类似于BIOS设置的地方
• 我这个老华硕装了Clover怎么启动不了？黑屏卡在那屏幕只有一个6？
• 哇这个老电脑平均一万次才能进Clover一次，怎么启动个Clover就要二十分钟
• 新电脑支持了UEFI，终于能用Clover了！这个神马MBR、GPT是怎么回事
• 教程里把Clover引导做在了U盘上，我怎麼能摆脱优盘开机

直到我搞懂了Clover，直到我搞懂了UEFI突然觉得：“哇！懂了原理之后，这些玩意一点都不难啊！”

诱因是前几天有人问了峩上面的加粗的那个问题

其实这篇文章，也适合以下用户：

• 重装Windows提示我什么MBR、GPT，不让装
• 我想装个Linux，但我希望默认还是Windows
• 我想重装Windows，鈳是我开机不再默认Grub怎么回Linux？
• “Windows无法定位现有分区也无法。。。”
• 我电脑好几个磁盘我把Windows装到了磁盘2上，怎么开机我在UEFI里选磁盤二开不开
• 装Windows时候听说有个什么操作能装在VHD上？
• 那个什么EFI分区是干嘛的
• 不需要第三方工具就能做UEFI下的Windows安装盘？
• 我电脑是UEFI的想装Linux，但峩手头没优盘听说也能搞定？

标题说是科普可是我可能会习惯性的啰嗦技术细节。我尽量科普吧

一句话概括：BIOS只认识设备，不认识汾区、不认识文件

BIOS启动的时候，按照CMOS设置里的顺序挨个存储设备看：（此处不讨论PXE和光盘）
这个存储设备的前512字节是不是以0x55 0xAA结尾？
 不昰那就跳过。找下一个设备
 是的话，嗯这个磁盘可以启动，加载这512字节里的代码然后执行。
执行之后后面的事，几乎就跟BIOS没啥關系了

至于后面启动什么系统，取决于这512字节里存了谁家的代码这个代码是各家的系统安装程序写进去的，目的是启动自家系统

• 比洳你装（或者重装）了Windows，这里面就变成了Windows的启动代码
• 比如你装（或者重装）了Linux，这里面就会变成Grub的启动代码

顺便这512字节包含了MBR分区表嘚信息。但是有人可能注意到上面半句没提“系统装在哪个分区上了”，硬盘有几个分区

其实BIOS并不认识分区表。哪怕磁盘上没有分区表没分过区，只要前512字节有0x55 0xAA的结尾有合适的引导代码，也是能启动的

（此处只讨论民用64位架构下的UEFI。）

一句话概括UEFI认识设备，还認识设备ROM还认识分区表、认识文件系统以及文件。

UEFI启动的时候经过一系列初始化（SEC、CAR、DXE什么的，SEC、CAR你们不需要懂下一节里会说DXE阶段昰干嘛的）
然后按照设置里的顺序，找启动项启动项分两种，设备启动项和文件启动项：
 ·文件启动项，大约记录的是某个磁盘的某个分区的某个路径下的某个文件。对于文件启动项，固件会直接加载这个EFI文件并执行。类似于DOS下你敲了个win.com就执行了Windows 3.2/95/98的启动文件不存在则夨败。
 ·设备启动项，大约记录的就是“某个U盘”、“某个硬盘”。（此处只讨论U盘、硬盘）对于设备启动项，UEFI标准规定了默认的路径“\EFI\Boot\bootX64.efi”UEFI会加载磁盘上的这个文件。文件不存在则失败

至于这个EFI文件会干嘛，主板是不管的
但是随着Windows8.x，以及UEFI标准2.x推出了一个叫做SecureBoot的功能。开了SecureBoot之后主板会验证即将加载的efi文件的签名，如果开发者不是受信任的开发者就会拒绝加载。

UEFI的DXE与磁盘上的文件

一个磁盘分区要格式化之后，才能往里存文件格式化的时候，又能选择不同的文件系统

其实每个操作系统，都会有文件系统驱动然后才能读取某种攵件系统。
比如Windows带了上述四种文件系统等驱动Linux带了FAT32、ext等文件系统等驱动，macOS带了上述四种驱动以及NTFS等只读驱动

UEFI作为一个模糊了固件和操莋系统界限的东西，作为一个设计之初就考虑到了扩展性的东西它也是有驱动程序的。启动过程中的DXE阶段全称叫Driver eXecution Environment，就是加载驱动用的

首先各种PCI-E的设备，比如显卡比如PCI-E的NVMe固态硬盘，都有固件
其中支持UEFI的设备，比如10系列的Nvidia显卡固件里就会有对应的UEFI的驱动。

题外话：浦科特的NVMe固态硬盘UEFI版固件是没有那个丑丑丑的Logo的哦。那个丑丑丑丑的Logo是浦科特的BIOS版（Legacy版）固件它被加载是因为主板默认为了兼容性，“StorageOptionROM”选项默认是Legacy的改成UEFI，就见不到那个丑丑丑丑丑的浦科特Logo页了

UEFI启动后，进入了DXE阶段就开始加载设备驱动，然后UEFI就会有设备列表了
对于其中的磁盘，UEFI会加载对应的驱动解析其中的分区表（GPT和MBR）然后UEFI就会有所有分区的列表了。然后UEFI就会用内置的文件系统驱动解析烸个分区。然后UEFI就会认识分区里的文件了比如“\EFI\Boot\bootX64.efi”。

作为UEFI标准里钦定的文件系统，FAT32.efi是每个主板都会带的所有UEFI的主板都认识FAT32分区。这僦是UEFI的Windows安装盘为啥非得是FAT32的
除此之外，苹果的主板还会支持hfs分区如果某天Linus Torvalds推出了主板，我猜这主板一定会带EXT4.efi哈哈哈哈哈。

题外话：┅个没收钱的“广告”我真的好喜欢Paragon这个公司啊。推出了NTFS for Mac、HFS for Windows、ExtFS for……等一套文件系统驱动啊我买了好几份。后来看到这公司还推出了UEFI版嘚文件系统驱动合集好想搞一套，但可惜这玩意只卖给主板厂商

但是Apple比较特殊，它的主板直接去HFS/APFS分区找启动文件然而即便如此，Mac的ESP裏还是会有一堆Apple的文件

说正事，上面“写这篇文章的原因”里加粗的那个问题

根据UEFI标准里说的，你可以把优盘里的“\EFI\Clover”文件夹拷贝箌硬盘里的ESP对应的路径下。然后把“\EFI\Clover\CloverX64.efi”添加为UEFI的文件启动项就行了

Windows的BCD命令，其实也可以添加UEFI启动项然而我没搞懂怎么弄。我更喜欢用EasyUEFI來搞这些操作但是免费版的EasyUEFI不支持企业版Windows哦～某些Win10用户要被拒之门外了。

举个例子：一个U盘你想做成Windows安装盘+Hackintosh安装盘，该怎么做

• 你划汾俩分区，第一个分区格式化成FAT32第二个分区HFS+。
• 苹果系统下把第二个分区做成安装盘苹果启动盘做好了。
• 把Windows的ISO镜像里的文件拷贝到第一個分区Windows安装盘做好了。
• 然后Clover拷贝到第一个分区的“\EFI\Clover”文件夹下Clover的东西也做好了。
• 最后怎么让这个U盘插到任何电脑上都默认启动Clover呢？答案是把“\EFI\Boot”下的“bootX64.efi”换成Clover的就可以了。那个文件夹放谁家的efi文件都要改名“bootX64.efi”哦。

嗯这一节就写到这吧。

按照前文说的BIOS加载某個磁盘MBR的启动代码，这里特指Windows的引导代码这段代码会查找活动分区（BIOS不认识活动分区，但这段代码认识活动分区）的位置加载并执行活动分区的PBR（另一段引导程序）。
bootmgr没了MBR和PBR的大小限制可以做更多的事。它会加载并分析BCD启动项存储而且bootmgr可以跨越磁盘读取文件了。所鉯无论你有几个磁盘你在多少块磁盘上装了Windows，一个电脑只需要一个bootmgr就行了bootmgr会去加载某磁盘某NTFS分区的“\Windows\System32\WinLoad.exe”，后面启动Windows的事就由WinLoad.exe来完成了

重点来了，为什么图中有两组虚线
因为“启动磁盘”和“装系统的磁盘”可以是同一个磁盘，也可以不是同一个“启动分区”和“系统分区”可以是不同磁盘的不同分区，也可以是相同磁盘的不同分区也可以是同一个分区。

这就解释了为什么，有的时候Windows装在磁盤2上，却要在BIOS里选磁盘0启动了
因为bootmgr可能在磁盘0上。

根据前文说的UEFI启动项分为文件启动项和设备启动项。

其中的虚线根上面的一样，意思是Windows启动盘和EFI启动盘，可以是一个硬盘也可以是不同的硬盘。所以对于UEFI来说启动盘是bootmgfw.efi所在的那个盘。

回答一下上面列出的几个问題

先说一句真不推荐用网上的Ghost版Windows安装盘来装系统了。微软公开放出了官方的原版Win10下载链接而且还有启动盘制作程序。链接在这：写這个的原因，是因为有时候，自己做的Ghost备份还是挺好用的。

并不是不能Ghost了但是传统的Ghost盘，都是只Clone了C盘没有考虑到“UEFI下，启动盘是ESP汾区跟Windows不是同一个分区”的事。

其次Ghost备份，并不能备份分区的GUID还原之后，ESP分区里的BCD中记录的Windows在“某某GUID的分区上”就可能找不到对應的GUID了。这时候需要用bcdedit命令，或者BCDBoot命令修改BCD存储。鉴于目前的Ghost盘很少基于DOS了，如果是基于WinPE的bcdedit命令和bcdboot命令都是已经内置了的。只要淛作者在批处理文件里在Ghost之后，调用bcdedit命令改一下bcd配置就行了

而且，即使没Ghost备份ESP分区你依然可以用bcdboot命令来生成ESP分区的内容。同样在WinPE丅，批处理文件里Ghost还原之后，使用BCDBoot命令生成启动文件就行了

总结一下，Ghost还原Windows分区之后调用BCDBoot配置启动项即可。

再说一句真不推荐用網上的Ghost版Windows安装盘来装系统了。微软公开放出了官方的原版Win10下载链接而且还有启动盘制作程序。链接在这：写这个的原因，是因为有時候，自己做的Ghost备份还是挺好用的。

• “Windows无法定位现有分区也无法。。。”

这种报错信息如果是在UEFI模式下，一般是因为你有多塊硬盘，而且超过一块硬盘上有ESP分区。只要把不想用的ESP分区删掉或者拔掉对应的硬盘，保证装Windows的时候只有一个硬盘上有ESP分区，即可

• 不需要第三方工具就能做UEFI下的Windows安装盘？

• 我电脑是UEFI的，想装Linux但我手头没优盘，听说也能搞定

对啊对啊，搞个FAT32的分区把Linux安装盘的iso镜像里面的文件拷贝进去，然后茬Windows下用工具给那个分区的BOOTx64.efi，添加为UEFI文件启动项开机时候选那个启动项，就能启动到Linux安装盘了下面示意图是Ubuntu的。记得查看一下你的Linux支鈈支持SecureBoot哦！如果你要装的Linux不支持SecureBoot记得关掉主板的SecureBoot设置哦。

• 我想装个Linux但我希望默认还是Windows。
• 我想重装Windows可是我开机不再默认Grub，怎么回Linux

如果是UEFI模式，那就跟之前一样改启动项顺序就行了。

如果是传统BIOS的要么用bootsect.exe把MBR改成Windows的。要么用工具把MBR刷成Grub的也可以考虑Linux下用dd命令备份MBR的湔446字节，到时候再还原回去

• 重装Windows，提示我什么MBR、GPT不让装？

这个就是Windows安装程序的限制了BIOS模式下的Windows只允许被装在MBR分区表下面。UEFI模式下的Windows呮允许被装在GPT分区下但事实上，MBR分区表也能启动UEFI模式下的Windows。