Legacy BIOS Boot 是如何啟動或引導的

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現在Windows 8 64位作業系統全面採用UEFI引導啟動的方式，與過去的Legacy啟動有什麼區別呢？今天就讓我們一起來瞭解下。

 

Legacy BIOS UEFI Boot 是如何啟動或引導的

當系統首次引導時，或系統被重設時，處理器會執行一個位於已知位置處的代碼。這個位置在基本輸入 / 輸出系統（BIOS） 中。CPU 會調用這個重設 向量來啟動一個位於快閃記憶體/ROM 中的已知地址處的程式。通常，它執行一個啟動自測（POST）來檢查機器。最後，它從引導磁碟機上的主引導記錄 （MBR）載入第一個扇區。

引導程式就位於 MBR 第一個扇區裡面。此時引導程式就被裝入 RAM 並執行。這個引導載入程式在大小上小於 512 位元組（一個扇區）。 BIOS 自檢完成之後，將 MBR 的代碼讀入記憶體，管理權交給 MBR ， MBR 再讀取 DPT ， 從 DPT （Disk Partition Table，硬碟分區表佔據 MBR 扇區的64個位元組(位移01BEH--位移01FDH)）找出硬碟的 所有分區哪一個是啟用的主要磁碟分割。到這裡為止，所以系統都是一樣的。下面就有區別了。 DPT讀完找到主要磁碟分割之後然後找到這個主要磁碟分割 的 PBR （Partition Boot Record 分區引導記錄），PBR位於啟用主要磁碟分割的第一個扇區。安裝不同作業系統的時候 PBR 是會 被改變的， XP 的 PBR 寫死的代碼是去找 NTLDR 。而 Vista 和 7 的 PBR 裡寫進的就是去找 Bootmgr 。

這個時候顯示器上還沒有顯示引導管理器的介面。 Bootmgr 被找到之後管理權就交到了 Bootmgr。 Boot Manager 首先 從 BCD 中讀取 Boot Manager 菜單的語言版本資訊，然後再調用 BOOTMGR 與相應語言的 BOOTMGR.EXE.MUI 組成 相應語言的啟動菜單，之後才會在顯示器上顯示引導管理器，也就是選擇多作業系統的那個文字介面。最後，當你選擇了相應的作業系統，這裡 是 Win7 或 8 （如果選擇 XP, 會轉入 XP 的啟動流程，找到 XP 的NTLDR 然後啟動）， Bootmgr 就去尋找系統磁碟分割（系 統分區和主要磁碟分割的概念不是一樣的哦）Windows/System32 下的 Winload.exe 載入作業系統核心。

EFI Boot 介紹

EFI 的全稱是可延伸韌體介面 (Extensible Firmware Interface)，它是 Intel 公司為全新類型的韌體體繫結構、 介面和服務提出的建議性標準。該標準有兩個主要用途：向作業系統的引導程式和某些在電腦初始化時啟動並執行應用程式提供一套標準的運行環境；為作業系統提供 一套與韌體通訊的互動協議。

簡單說，EFI 是 BIOS 的替代者。它為作業系統和韌體提供了更加強大、安全、方便的互動途徑。EFI 規範定義的介面，包括資料表包含平台的資訊，可在 OS Loader 和 OS 的啟動和運行時服務。 

EFI 韌體提供了幾種技術優勢：

1. 
   

   引導能力支援大容量磁碟（超過 2 TIB ）；

2. 
   

   更快的啟動；

3. 
   

   獨立 CPU 的體繫結構；

4. 
   

   CPU 的獨立的驅動程式；

5. 
   

   靈活的預作業系統環境，包括網路功能；

6. 
   

   模組化設計；

EFI 啟動還需要一個特殊的分區表，該分區表指向一個特殊的檔案。通常情況下該檔案位於EFI 路徑，EFI 啟動涉及到一個寫入 到 firmware 中的 boot loader, EFI 並不把啟動程式放置在 MBR 中，firmware 知道如何讀取分區表以 及 FAT 的檔案格式。EFI 系統磁碟分割是用 FAT 格式格式化的特定分區，其中包 含 boot loader, 該 boot loader 是 EFI 可執行程式，可被 EFI boot manager 載入和運行。

Boot loader 被設定為一個可以通過韌體訪問的檔案。Boot loader 允許使用者選擇並載入作業系統。所有的 boot manager 都包含一個 EFI 變數，該變數被用來定義韌體配置參數。

MBR 與 GPT

MBR：主引導記錄（Master Boot Record，縮寫：MBR），又叫做主開機磁區，是電腦開機後訪問硬碟時所必須要讀取的首個扇區，它在硬碟上的三維地址為（柱面，磁頭，扇區）＝（0，0，1）。

主開機磁區記錄著硬碟本身的相關資訊以及硬碟各個分區的大小及位置資訊，是資料資訊的重要入口。如果它受到破壞，硬碟上的基本資料結構資訊將會丟失，需要 用繁瑣的方式試探性的重建資料結構資訊後才可能重新訪問原先的資料。主開機磁區內的資訊是通過分區程式寫入的，它是低階格式化的產物，和作業系統沒有任何 關係（作業系統是建立在進階格式化的硬碟分區之上，是和一定的檔案系統相聯絡的）。

對於硬碟而言，一個扇區可能的位元組數為 128×2n (n=0,1,2,3)。大多情況下，取 n=2，即一個扇區（sector）的大小為 512 位元組。

MBR 的限制：

1. 
   

   在 MBR 分區表中最多 4 個主要磁碟分割或者 3 個主要磁碟分割＋1 個擴充分區：從主引導記錄的結構可以知道，它僅僅包含一個 64 個位元組的硬碟分區表。 由於每個分區資訊需要 16 個位元組，所以對於採用 MBR 型分區結構的硬碟，最多隻能識別 4 個主要分區（Primary partition）。

2. 
   

   MBR 資料分割配置無法支援超過 2TB 容量的磁碟。因為這一方案用 4 個位元組儲存分區的總扇區數，最大能表示 2 的 32 次方的扇區個數，按每扇 區 512 位元組計算，每個分區最大不能超過 2TB 。磁碟容量超過 2TB 以後，分區的起始位置也就無法表示了。

GPT：全域唯一標識分區表（GUID Partition Table，縮寫：GPT）是一個實體硬碟的分區結構。GUID 分區表 (GPT) 是作 為 Extensible Firmware Interface (EFI) 計劃的一部分引入的。相對於 PC 常用的較舊的主引導記 錄 (MBR) 資料分割配置，GPT 提供了更加靈活的磁碟分割機制。

GPT 使用 GUID 分區表 (GPT) 磁碟分割系統。GPT 磁碟提供了以下好處：

1. 
   

   最多允許 128 個分區；主引導記錄 (MBR) 磁碟可以支援 4 個主要磁碟分割和擴充分區內的 124 個附加分區。

2. 
   

   允許大於 2 TB 的卷容量，而 2 TB 是 MBR 磁碟的極限。

3. 
   

   由於分區表提供了複製和迴圈冗餘校檢 (CRC) 保護，所以更加可靠。

4. 
   

   能在所有基於 x64 平台上用作儲存卷，包括運行 Windows XP Professional x64 Edition 的平台。 從 Windows Server 2003 SP1 開始，GPT 磁碟也可用作基於 x86 的Windows 平台上的儲存卷。

5. 
   

   可用作基於 x64 的 Windows 7、Windows Vista 和 Windows Server 2008 版本上的引導卷。從 Windows Server 2003 SP1 開始，GPT 磁碟也可用作基於 Itanium 的系統上的引導卷。

注意：Windows 僅支援從包含 Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) 引導韌體的系統上的 GPT 磁碟引導。

GOP 與 VBIOS 的區別

VBIOS 是電腦圖形卡或整合圖形控制器的 BIOS，類似系統 BIOS 提供了一組軟體所使用的程式函數來訪問系統硬體一樣，VBIOS 也是提 供了一組視頻相關的程式使用的函數訪問視頻硬體。通常由顯卡廠商提供一個二進位 Bin 檔案給 ODM 廠商，將其包在系統 BIOS 中。

而 GOP (Graphic Output Protocol) driver 是 EFI 架構下取代傳統 VBIOS 黑箱的 EFI driver，它被設計成在作業系統啟動之前支援基本需求的圖形輸出功能。

VBT: Video bios table。 VBT 是一個特別製作的客制化過得特殊 binary 資料區塊。靠 BMP utility 來編輯。VBT 同樣如同 legacy vbios 一 樣記錄了 detail timing、GPIO Pins、Clock 等顯示方面的參數資訊。

兩者的不同點：Pre-OS boot 時期，EFI 是通過標準的 GOP protocol 來實現顯示 output。而 lagacy vbios需要通過 INT10 interrupter 來實現。

哪些系統支援 UEFI 啟動？為什麼當前我們不能支援 32bit 的 win8 UEFI 啟動？

目前我們的 BIOS 的 Build 產生是 x64 模式的，因此 32 位的 Win8 UEFI 是不被支援的。

Legacy BIOS Boot 是如何啟動或引導的