EFI、UEFI、MBR、GPT的区别

https://blog.csdn.net/mao0514/article/details/51162915

UEFI、GPT、MBR是什么？这些专业术语不难理解，UEFI属于主板类名词，其做用相似于BIOS。GPT、MBR则属于硬盘类名词，它们的做用相似一艘航母的骨架，有了这个骨架，咱们才能够进行细致到诸如C、D、E等盘符的分区。

全新硬盘在磁盘管理模式下需进行MBR或GPT选择 

    一块硬盘接驳主机以后，它的首要任务创建分区列表，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)。

名词解释：

磁盘管理模式：MBR分区列表

    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）。

磁盘管理模式：GPT分区列表

    GPT（GUID Partition Table）：即全局惟一标识分区列表，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究竟是什么呢？

3D化的Dual UEFI/BIOS界面

    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。这种接口用于操做系统自动从预启动的操做环境，加载到一种操做系统上，从而使开机程序化繁为简，节省时间。

传统BIOS界面

UEFI、BIOS和MBR、GPT之间的关系？

    咱们从名词解析可得知，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。

    延伸阅读:近两年出现的UEFI主板，采用UEFI+BIOS共存模式，而且BIOS中集成UEFI启动项。

 

 

EFI

1 可扩展固件接口

　　可扩展固件接口(英文名Extensible Firmware Interface 或EFI)是由英特尔，一个主导我的电脑技术研发的公司推出的一种在将来的类PC的电脑系统中替代BIOS的升级方案。BIOS技术的兴起源于IBM PC/AT机器的流行以及第一台由康柏公司研制生产的“克隆”PC。在PC启动的过程当中，BIOS担负着初始化硬件，检测硬件功能，以及引导操做系统的责任，在早期，BIOS还提供一套运行时的服务程序给操做系统及应用程序使用。BIOS程序存放于一个掉电后内容不会丢失的只读存储器中，系统加电时处理器的第一条指令的地址会被定位到BIOS的存储器中，便于使初始化程序获得执行。

 

EFI的产生

 

　　　众所周知，英特尔在近二十年来引领以x86系列处理器为基础的PC技术潮流，它的产品如CPU，芯片组等在PC生产线中占据绝对领导的位置。所以，很多人认为这一举动显示了英特尔公司欲染指固件产品市场的野心。事实上，EFI技术源于英特尔安腾处理器(Itanium)平台的推出。安腾处理器是英特尔瞄准服务器高端市场投入近十年研发力量设计产生的与x86系列彻底不一样的64位新架构。在x86系列处理器进入32位的时代，因为兼容性的缘由，新的处理器(i80386)保留了16位的运行方式(实模式)，此后屡次处理器的升级换代都保留了这种运行方式。甚至在含64位扩展技术的至强系列处理器中，处理器加电启动时仍然会切换到16位的实模式下运行。英特尔将这种状况归咎于BIOS技术的发展缓慢。自从PC兼容机厂商经过净室的方式复制出第一套BIOS源程序，BIOS就以16位汇编代码，寄存器参数调用方式，静态连接，以及1MB如下内存固定编址的形式存在了十几年。虽然因为各大BIOS厂商近年来的努力，有许多新元素添加到产品中，如PnP BIOS，ACPI，传统USB设备支持等等，但BIOS的根本性质没有获得任何改变。这迫使英特尔在开发更新的处理器时，都必须考虑加进使效能大大下降的兼容模式。有人曾打了一个比喻：这就像保时捷新一代的全自动档跑车被人生套上去一个蹩脚的挂档器。 

　　然而，安腾处理器并无这样的顾虑，它是一个新生的处理器架构，系统固件和操做系统之间的接口均可以彻底从新定义。而且这一次，英特尔将其定义为一个可扩展的，标准化的固件接口规范，不一样于传统BIOS的固定的，缺少文档的，彻底基于经验和晦涩约定的一个事实标准。基于EFI的第一套系统产品的出现至今已经有五年的时间，现在，英特尔试图将成功运用在高端服务器上的技术推广到市场占有率更有优点的PC产品线中，并承诺在2006年间会投入全力的技术支持。 

 

比较EFI和BIOS

 

　　　一个显著的区别就是EFI是用模块化，C语言风格的参数堆栈传递方式，动态连接的形式构建的系统，较BIOS而言更易于实现，容错和纠错特性更强，缩短了系统研发的时间。它运行于32位或64位模式，乃至将来加强的处理器模式下，突破传统16位代码的寻址能力，达处处理器的最大寻址。它利用加载EFI驱动的形式，识别及操做硬件，不一样于BIOS利用挂载实模式中断的方式增长硬件功能。后者必须将一段相似于驱动的16位代码，放置在固定的0x000C0000至0x000DFFFF之间存储区中，运行这段代码的初始化部分，它将挂载实模式下约定的中断向量向其余程序提供服务。例如，VGA图形及文本输出中断(INT 10h)，磁盘存取中断服务(INT 13h)等等。因为这段存储空间有限(128KB)，BIOS对于所需放置的驱动代码大小超过空间大小的状况无能为力。另外，BIOS的硬件服务程序都已16位代码的形式存在，这就给运行于加强模式的操做系统访问其服务形成了困难。所以BIOS提供的服务在现实中只能提供给操做系统引导程序或MS-DOS类操做系统使用。而EFI系统下的驱动并非由能够直接运行在CPU上的代码组成的，而是用EFI Byte Code编写而成的。这是一组专用于EFI驱动的虚拟机器指令，必须在EFI驱动运行环境(Driver Execution Environment，或DXE)下被解释运行。这就保证了充分的向下兼容性，打个比方说，一个带有EFI驱动的扩展设备，既能够将其安装在安腾处理器的系统中，也能够安装于支持EFI的新PC系统中，而它的EFI驱动不须要从新编写。这样就无需对系统升级带来的兼容性因素做任何考虑。另外，因为EFI驱动开发简单，全部的PC部件提供商均可以参与，情形很是相似于现代操做系统的开发模式，这个开发模式曾使Windows在短短的两三年时间内成为功能强大，性能优越的操做系统。基于EFI的驱动模型可使EFI系统接触到全部的硬件功能，在操做操做系统运行之前浏览万维网站再也不是天方夜谭，甚至实现起来也很是简单。这对基于传统BIOS的系统来讲是件不可能的任务，在BIOS中添加几个简单的USB设备支持都曾使不少BIOS设计师痛苦万分，更况且除了添加对无数网络硬件的支持外，还得凭空构建一个16位模式下的TCP/IP协议栈。 

　　一些人认为BIOS只不过是因为兼容性问题遗留下来的无足轻重的部分，不值得为它花费太大的升级努力。而反对者认为，当BIOS的出现制约了PC技术的发展时，必须有人对它做必要的改变。 

 

EFI和操做系统

 

EFI在概念上很是相似于一个低阶的操做系统，而且具备操控全部硬件资源的能力。很多人感受它的不断发展将有可能代替现代的操做系统。事实上，EFI的缔造者们在初版规范出台时就将EFI的能力限制于不足以威胁操做系统的统治地位。首先，它只是硬件和预启动软件间的接口规范；其次，EFI环境下不提供中断的访问机制，也就是说每一个EFI驱动程序必须用轮询的方式来检查硬件状态，而且须要以解释的方式运行，较操做系统下的驱动效率更低；再则，EFI系统不提供复杂的存储器保护功能，它只具有简单的存储器管理机制，具体来讲就是指运行在x86处理器的段保护模式下，以最大寻址能力为限把存储器分为一个平坦的段，全部的程序都有权限存取任何一段位置，并不提供真实的保护服务。当EFI全部组件加载完毕时，系统能够开启一个相似于操做系统Shell的命令解释环境，在这里，用户能够调入执行任何EFI应用程序，这些程序能够是硬件检测及除错软件，引导管理，设置软件，操做系统引导软件等等。理论上来讲，对于EFI应用程序的功能并无任何限制，任何人均可以编写这类软件，而且效果较之前MS-DOS下的软件更华丽，功能更强大。一旦引导软件将控制权交给操做系统，全部用于引导的服务代码将所有中止工做，部分运行时代服务程序还能够继续工做，以便于操做系统一时没法找到特定设备的驱动程序时，该设备还能够继续被使用。 

 

EFI的组成

 

　　　通常认为，EFI由如下几个部分组成： 

1. Pre-EFI初始化模块

2. EFI驱动执行环境

3. EFI驱动程序

4. 兼容性支持模块(CSM)

5. EFI高层应用

6. GUID 磁盘分区 

　　在实现中，EFI初始化模块和驱动执行环境一般被集成在一个只读存储器中。Pre-EFI初始化程序在系统开机的时候最早获得执行，它负责最初的CPU，主桥及存储器的初始化工做，紧接着载入EFI驱动执行环境(DXE)。当DXE被载入运行时，系统便具备了枚举并加载其余EFI驱动的能力。在基于PCI架构的系统中，各PCI桥及PCI适配器的EFI驱动会被相继加载及初始化；这时，系统进而枚举并加载各桥接器及适配器后面的各类总线及设备驱动程序，周而复始，直到最后一个设备的驱动程序被成功加载。正因如此，EFI驱动程序能够放置于系统的任何位置，只要能保证它能够按顺序被正确枚举。例如一个具PCI总线接口的ATAPI大容量存储适配器，其EFI驱动程序通常会放置在这个设备的符合PCI规范的扩展只读存储器(PCI Expansion ROM)中，当PCI总线驱动被加载完毕，并开始枚举其子设备时，这个存储适配器旋即被正确识别并加载它的驱动程序。部分EFI驱动程序还能够放置在某个磁盘的EFI专用分区中，只要这些驱动不是用于加载这个磁盘的驱动的必要部件。在EFI规范中，一种突破传统MBR磁盘分区结构限制的GUID磁盘分区系统(GPT)被引入，新结构中，磁盘的分区数再也不受限制(在MBR结构下，只能存在4个主分区)，而且分区类型将由GUID来表示。在众多的分区类型中，EFI系统分区能够被EFI系统存取，用于存放部分驱动和应用程序。不少人担忧这将会致使新的安全性因素，由于EFI系统比传统的BIOS更易于受到计算机病毒的攻击，当一部分EFI驱动程序被破坏时，系统有可能面临没法引导的状况。实际上，系统引导所依赖的EFI驱动部分一般都不会存放在EFI的GUID分区中，即便分区中的驱动程序遭到破坏，也能够用简单的方法获得恢复，这与操做系统下的驱动程序的存储习惯是一致的。CSM是在x86平台EFI系统中的一个特殊的模块，它将为不具有EFI引导能力的操做系统提供相似于传统BIOS的系统服务。 

 

EFI的发展

 

　　　英特尔无疑是推广EFI的积极因素，近年来因为业界对其认识的不断深刻，更多的厂商正投入这方面的研究。包括英特尔，AMD在内的一些PC生产厂家联合成立了联合可扩展固件接口论坛，它将在近期推出初版规范。这个组织将接手规划EFI发展的重任，并将英特尔的EFI框架解释为这个规范的一个具体实现。另外，各大BIOS提供商如Phoenix, AMI等，原先被认为是EFI发展的阻碍力量，如今也不断的推出各自的解决方案。分析人士指出，这是因为BIOS厂商在EFI架构中从新找到了诸如Pre-EFI启动环境之类的市场位置，然而，随着EFI在PC系统上的成功运用，以及英特尔新一代芯片组的推出，这一部分市场份额将会不出意料的在英特尔的掌控之中。

 

UEFI

UEFI中图形化的硬件设置界面Extensible FirmwareInterface（EFI，可扩展固件接口）是 Intel 为全新类型的 PC 固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在 OS 加载以前（启动前）在全部平台上一致的、正确指定的启动服务，被看作是有近20多年历史的PC BIOS的继任者。 

　　因为电脑教育普及，不少人都知道BIOS就是Basic Input/Output System，翻成中文是“基本输入/输出系统”，是一种所谓的“固件”，负责在开机时作硬件启动和检测等工做，而且担任操做系统控制硬件时的中介角色。

　　然而，那些都是过去DOS 时代的事情，自从Windows NT出现，Linux 开始崭露头角后，这些操做系统已将过去须要经过BIOS完成的硬件控制程序放在操做系统中完成，不再须要调用BIOS功能。通常来讲，当今所谓的“电脑高手”，多半是利用BIOS来对硬件性能作些超频调校，除了专业人士外，鲜有人再利用 BIOS 进行底层工做。

　　由于硬件发展迅速，传统式（Legacy）BIOS 成为进步的包袱，如今已发展出最新的EFI（Extensible Firmware Interface）可扩展固件接口，以如今传统 BIOS 的观点来讲，将来将是一个“没有特定 BIOS”的电脑时代。

UEFI是由EFI1.10为基础发展起来的，它的全部者已再也不是Intel，而是一个称做Unified EFI Form（www.uefi.org）的国际组织，贡献者有Intel，Microsoft，AMI，等几个大厂，属于open source，目前版本为2.1。与legacy BIOS 相比，最大的几个区别在于：

1. 编码99%都是由C语言完成；

2. 一改以前的中断、硬件端口操做的方法，而采用了Driver/protocal的新方式；

3. 将不支持X86模式，而直接采用Flat mode（也就是不能用DOS了，如今有些 EFI 或 UEFI 能用是由于作了兼容，但实际上这部分不属于UEFI的定义了）；

4. 输出也再也不是单纯的二进制code，改成Removable Binary Drivers；

5. OS启动再也不是调用Int19，而是直接利用protocol/device Path；

6. 对于第三方的开发，前者基本上作不到，除非参与BIOS的设计，可是还要受到ROM的大小限制，然后者就便利多了。

UEFI将是近3年的趋势，到时候对于PC的利用以及维护都将步入一个新的时代。

[编辑本段]UEFI结构

uEFI概念根据UEFI概念图的结构，咱们将把uEFI概念划为两部分：uEFI的实体（uEFI Image）跟平台初始化框架。

uEFI的实体-uEFI Image（图中蓝框围起部分）

　　根据uEFI规范定义，uEFI Image包含三种：uEFI Applications, OS Loaders and uEFI Drivers。

uEFI Applications是硬件初始化完，操做系统启动以前的核心应用，好比：启动管理、BIOS设置、uEFI Shell、诊断程式、调度和供应程式、调试应用...等等

OS Loaders是特殊的uEFI Application，主要功能是启动操做系统并退出和关闭uEFI应用。

uEFI Drivers是提供设备间接口协议，每一个设备独立运行提供设备版本号和相应的参数以及设备间关联，再也不须要基于操做系统的支持。

　　启动队列

　　平台初始化框架

uEFI框架主要包含两部分，一是PEI（EFI预初始化），另外一部分是驱动执行环境 (DXE)。

PEI主要是用来检测启动模式、加载主存储器初始化模块、检测和加载驱动执行环境核心。

DXE是设备初始化的主要环节，它提供了设备驱动和协议接口环境界面。

 

 

MBR

MBR，全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录。

　　为了便于理解，通常将MBR分为广义和狭义两种：广义的MBR包含整个扇区（引导程序、分区表及分隔标识），也就是上面所说的主引导记录；而狭义的MBR仅指引导程序而言。

　　硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志（55AA）。在总共512字节的主引导扇区里主引导程序（boot loader）占446个字节，第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是magic number，占2个字节，固定为55AA。

MBR是不属于任何一个操做系统，也不能用操做系统提供的磁盘操做命令来读取它，但能够经过命令来修改和重写，如在minix3里面，能够用命令：installboot -m /dev/c0d0 /usr/mdec/masterboot来把masterboot这个小程序写到mbr里面，masterboot一般用汇编语言来编写。咱们也能够用ROM-BIOS中提供的INT13H的2号功能来读出该扇区的内容，也可用软件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE来读取。

　　用INT13H的读磁盘扇区功能的调用参数以下：

　　入口参数：AH=2 （指定功能号）

AL=要读取的扇区数

DL=磁盘号（0、1-软盘；80、81-硬盘）

DH=磁头号

CL高2位+CH=柱面号

CL低6位=扇区号

CS:BX=存放读取数据的内存缓冲地址

　　出口参数：CS:BX=读取数据存放地址

　　错误信息：若是出错CF=1 AH=错误代码

　　用DEBUG读取位于硬盘0柱面、0磁头、1扇区的操做以下：

A>DEBUG

-A 100

XXXX:XXXX MOV AX,0201 （用功能号2读1个扇区）

XXXX:XXXX MOV BX,1000 （把读出的数据放入缓冲区的地址为CS:1000）

XXXX:XXXX MOV CX,0001 （读0柱面，1扇区）

XXXX:XXXX MOV DX,0080 （指定第一物理盘的0磁头）

XXXX:XXXX INT 13

XXXX:XXXX INT 3

XXXX:XXXX （按回车键）

-G=100 （执行以上程序段）

-D 1000 11FF （显示512字节的MBR内容） 

　　在windows操做系统下，例如xp，2003，Vista，windows7，有微软提供的接口直接读写mbr;

FILE * fd=fopen("\\\\.\\PHYSICALDRIVE0","rb+");

char buffer[512];

fread(buffer,512,1,fd);

//then you can edit buffer[512] as your wish...... 

fseek(fd,0,SEEK_SET); //很重要

fwrite(buffer,512,1,fd); //把修改后的MBR写入到你的机器

fclose(fd); //大功告成

MBR组成

　　一个扇区的硬盘主引导记录MBR由如图6-15所示的4个部分组成。

　　·主引导程序（偏移地址0000H--0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。

　　·出错信息数据区，偏移地址0089H--00E1H为出错信息，00E2H--01BDH全为0字节。

　　·分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH--01FDH,每一个分区表项长16个字节，共64字节为分区项一、分区项二、分区项三、分区项4。

　　·结束标志字，偏移地址01FE--01FF的2个字节值为结束标志55AA,若是该标志错误系统就不能启动。

 

 

GPT

Globally Unique IdentifierPartition 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 具备更多的优势，由于它容许每一个磁盘有多达 128 个分区，支持高达 18 千兆兆字节的卷大小，容许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持惟一的磁盘和分区 ID (GUID)。 

　　与支持最大卷为 2 TB (terabytes) 而且每一个磁盘最多有 4 个主分区（或 3 个主分区，1 个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）的主启动记录 (MBR) 磁盘分区的样式相比，GUID 分区表 (GPT) 磁盘分区样式支持最大卷为 18 EB (exabytes) 而且每磁盘最多有 128 个分区。与 MBR 分区的磁盘不一样，相当重要的平台操做数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT 分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提升分区数据结构的完整性。 

　　在“磁盘管理”中的磁盘属性对话框中的“卷”选项卡上，具备 GPT 分区样式的磁盘显示为 GUID 分区表 (GPT) 磁盘，而具备 MBR 分区样式的磁盘显示为主启动记录 (MBR) 磁盘。若是发生下列意外事件，能够在 GPT 磁盘上执行 MBR 磁盘支持的操做： 

　　在运行带有 Service Pack 1 (SP1) 的 Windows Server 2003 的基于 x86 的计算机和基于 x64 的计算机上，操做系统必须驻留在 MBR 磁盘上。其余的硬盘能够是 MBR 或 GPT。 

　　在基于 Itanium 的计算机上，操做系统加载程序和启动分区必须驻留在 GPT 磁盘上。其余的硬盘能够是 MBR 或 GPT。 

　　不能将 GPT 移至运行 Windows NT 4.0、Windows 2000、Windows XP 或 Windows Server 2003 的基于 x86 的计算机上。不过，能够将 GPT 磁盘从运行带有 SP1 的 Windows Server 2003 的基于 x86 的计算机或基于 x64 的计算机移至运行 Windows Server 2003 或 Windows XP 的基于 Itanium 的计算机上，反之亦然。 

　　不能使用基于 Itanium 的 Windows 版本，将 GPT 磁盘从基于 Itanium 的计算机移至运行带有 SP1 的 Windows Server 2003 的基于 x86 的计算机或基于 x64 的计算机，而后启动该操做系统。在非基于 Itanium 的计算机上使用的 GPT 磁盘必须仅用于数据存储。 

　　在单个动态磁盘组中既能够有 MBR，也能够有 GPT 磁盘。也使用将基本 GPT 和 MBR 磁盘的混合，但它们不是磁盘组的一部分。能够同时使用 MBR 和 GPT 磁盘来建立镜像卷、带区卷、跨区卷和 RAID-5 卷，可是 MBR 的柱面对齐的限制可能会使得建立镜像卷有困难。一般能够将 MBR 的磁盘镜像到 GPT 磁盘上，从而避免柱面对齐的问题。 

　　能够将 MBR 磁盘转换为 GPT 磁盘，而且只有在磁盘为空的状况下，才能够将 GPT 磁盘转换为 MBR 磁盘。 

　　不支持 EFI 系统分区的镜像。必须使用 bootcfg 命令克隆 EFI 系统分区。 

　　不能在可移动媒体，或者在与群集服务使用的共享 SCSI 或 Fibre Channel 总线链接的群集磁盘上使用 GPT 分区样式。 

　　可使用 DiskPart.exe 命令行实用程序或 EFI 固件实用程序 Diskpart.efi 在基本 GPT 磁盘上建立分区。有关 DiskPart.exe 的详细信息，请参阅 DiskPart。有关“磁盘管理”管理单元的详细信息，请参阅磁盘管理概述。有关 Diskpart.efi 的详细信息，请参阅 Intel 网站。 

　　在基于 Itanium 的计算机上的系统恢复方案中，请参阅计算机所附带的制造商文档来从新建立或恢复 GPT 磁盘。 

　　有关管理 GPT 和 MBR 磁盘的详细信息，请参阅可扩展固件接口或 Microsoft Windows 资源工具包网站上的“Disk Management”（磁盘管理）。 

 

 

ESP

ESP (CPU内部寄存器)

ebp和esp是32位的SP，BP 

esp是堆栈指针 

ebp是基址指针 

ESP与SP的关系就象AX与AL，AH的关系. 

EPS是Encapsulated PostScript的缩写，是跨平台的标准格式，主要用于矢量图像和光栅图像的存储。EPS格式采用 PostScript语言进行描述，而且能够保存其余一些类型信息，例如多色调曲线、Alpha通道、分色、剪辑路径、挂网信息和色调曲线等，所以EPS格式经常使用于印刷或打印输出。Photoshop中的多个EPS格式选项能够实现印刷打印的综合控制，在某些状况下甚至优于TIFF格式。 

　　用Illustrator软件能够直接打开Word，而且能够直接另存为EPS文件。 

　　其余常识：

esp,esd等都是矢量图。

　　情形--“素材”打开使用方法：

　　·ai或eps文件建议使用Adobe Illustrator CS3软件打开!

　　·cdr建议使用CorelDRAW12软件打开!

　　·pdf格式文件请使用adobe reader软件打开!”

　　简单释义-- “eps,ai,cdr”等格式都是矢量图的格式，cdr是CorelDRAW产生的文件，ai是Illusttator的文件，Photoshop可使用eps格式的文件，不过只能用置入，Illustrator是与Photoshop一家公司Ado