首页 » 硬件 » 了解所有可能的 BIOS 或 UEFI 启动方式
UEFI 取代了传统的 BIOS，提供了更高的速度、安全性和对大型 GPT 磁盘的支持。
系统启动时，启动模式（UEFI 或 Legacy）必须与磁盘分区样式（GPT 或 MBR）一致。
安全启动和 CSM 决定哪些操作系统和引导加载程序可以启动，以及 Windows 和 Linux 如何共存。
了解当前的 BIOS/UEFI 模式和磁盘分区情况，可以让你在不丢失数据的情况下更改或修复启动过程。
了解所有可能的 BIOS 或 UEFI 启动方式 这是一个看似复杂却其实很简单的话题。我们常常把一些奇怪的术语（MBR、GPT、安全启动、CSM）混淆，在不了解具体操作的情况下更改主板设置，结果电脑启动不了，就慌了神。我们会用详细但清晰的解释来帮你理清思路，让你明白即使不是技术专家也能理解。
在这篇文章中你会看到 BIOS 和 UEFI 是什么？它们如何启动计算机？MBR 和 GPT 又是什么？ 这部影片将向您展示Windows和Linux混合使用会发生什么，如何确定系统当前安装模式，以及在进行任何更改之前应该考虑哪些因素。其目的是，当您读完本文后， 了解如何正确选择和配置启动模式 并了解你的电脑为什么会那样运行。
BIOS 和 UEFI 是什么？它们在启动过程中究竟起到什么作用？
BIOS 和 UEFI 都是启动固件。这些是存储在主板芯片上的小型程序，它们在电脑开机后立即运行，甚至在Windows、Linux或任何其他操作系统启动之前就开始运行。从字面上讲，它们是控制计算机电子元件的最底层逻辑。
旧式 BIOS（基本输入/输出系统）诞生于 20 世纪 70 年代末，并在之后的几十年里成为 PC 的标准。 它的主要任务是初始化硬件并将控制权移交给操作系统。它会执行 POST（开机自检），检测 RAM、CPU、磁盘、显卡、键盘等，检查一切是否基本正常，然后查找具有有效操作系统加载程序的启动设备（磁盘、USB、DVD、网络）。
UEFI（统一可扩展固件接口）是传统 BIOS 的现代继任者。它最初以 EFI 的形式出现，从 2002 年开始，由英特尔、AMD、微软、苹果、戴尔、联想和其他制造商推动的 UEFI 基金会对其进行了标准化。 UEFI 的功能与 BIOS 相同，但更好，并且拥有更多功能。图形界面带鼠标，32/64 位执行，支持大容量磁盘，安全启动，网络，第三方扩展，高级诊断等。
首先要明确一个概念： BIOS 和 UEFI 不是操作系统，而是硬件与操作系统之间的桥梁。它们存储在非易失性存储器（EEPROM、闪存等）中，由于它们是硬件的一部分，因此被视为固件，但同时它们也是编程软件（经典的 BIOS 使用汇编语言编写，UEFI 使用 C 语言编写）。
在大多数现代计算机中，传统的BIOS已经不复存在了。虽然现在几乎所有设备都基于UEFI，但几乎每个人出于习惯仍然会说“进入BIOS”。为了保持兼容性，许多UEFI系统都包含一个“传统BIOS模式”（或CSM），用于模拟旧式BIOS的行为。
UEFI 和 BIOS 的主要区别（以及为什么几乎总是使用 UEFI 更好）
在用户层面，最明显的区别在于界面。传统的BIOS采用MS-DOS风格的蓝黑界面，只能通过键盘操作。而UEFI则提供更加现代化的图形界面，支持鼠标操作、图标显示、菜单更清晰，许多型号甚至还支持动画、多种语言、实时监控以及集成实用程序（超频、内存测试、网络更新）。
引擎盖下 UEFI 可执行 32 位或 64 位代码，并拥有更大的可寻址内存。这使得它可以并行初始化多个设备，并大幅缩短启动时间。旧版 BIOS 采用 16 位工作模式，地址空间非常有限，设计也较为僵化，存在着 40 年前的局限性。
存储方面也有巨大的改进。 传统 BIOS 仅支持从采用 MBR 分区表的磁盘启动，且每个分区最大容量限制为 2 TB。另一方面，UEFI 旨在与 GPT（GUID 分区表）配合使用，这允许使用更大的磁盘和分区（理论上可达数十或数百 TB），并且最多可创建 128 个主分区，而无需使用扩展分区和逻辑驱动器。
在安防领域， UEFI引入了安全启动这种机制只允许经过加密签名和验证的操作系统和引导加载程序启动。其目的是防止引导级恶意软件（引导工具包）在操作系统有机会自我防御之前控制计算机。
另外， 即使没有操作系统，UEFI 也可以连接到网络。这为远程管理无法启动的系统、通过互联网进行固件更新、企业级大规模部署、更灵活的网络启动等功能打开了大门。此外，由于它是用 C 语言编写的，因此可以通过第三方模块进行扩展，例如诊断工具、超频工具、高级 RAID 管理器、厂商软件等等。
固件、启动芯片及其历史演变
多年来，启动固件一直存储在主板上一个非常小的 CMOS/EPROM 芯片中。这个“BIOS芯片”存储着电脑开机时加载到RAM中的基本代码，执行POST自检，读取保存的配置（时间、启动顺序、设备参数等），并将控制权交给磁盘的引导扇区。
蓝光系统如何工作？这种设计很简单；它允许技术人员更改启动顺序，从 CD、DVD 或 USB 驱动器启动，因此 清除病毒、重装系统或修复电脑然而，这也使得任何能够物理接触到系统的人都可以篡改启动过程并绕过基本限制。即使尝试在BIOS中设置密码进行保护，也很容易通过移除电池、更改跳线或刷新芯片等方式绕过。
随着时间的推移， 存储在个人电脑上的信息变得更加敏感。改进启动过程的必要性变得显而易见：更高的安全性、对新型存储的支持、从启动前就具备联网功能，以及更适合 64 位架构的环境。
这就是UEFI的作用所在， 它不仅取代了传统的BIOS，还重新定义了启动模式。固件不再是一个小型、封闭的程序，而是一个模块化、可扩展且相对容易更新的环境，并有空间添加多个附加功能。
例如，在苹果的世界里， 搭载英特尔处理器的Mac电脑早在主流PC之前就采用了EFI/UEFI格式。并且允许进行诸如播放多媒体或轻度浏览等操作，而无需完全启动操作系统。
磁盘分区：分区、MBR 和 GPT 样式
该固件不会“盲目”启动操作系统。它需要磁盘遵循可识别的结构。这就是分区和分区表的作用所在，它们定义了磁盘的物理划分方式以及启动分区的位置。
分区本质上是 一块连续的磁盘空间，其功能如同一个独立的单元。Windows、Linux 或 macOS 将这些分区视为逻辑磁盘，可以在其上创建文件系统、安装操作系统、存储数据等。
传统上，人们讨论了三种类型的分区： 初级单元、扩展单元和逻辑单元主分区可以作为启动分区；MBR 最多支持四个主分区，或者三个主分区加一个扩展分区，而扩展分区又被细分为逻辑单元以克服该限制。
有关这些分区如何定义的信息存储在…… 分区表此表告知固件每个分区的起始和结束位置，以及哪个分区包含引导加载程序。如果此结构损坏或在未更新固件的情况下重新格式化，即使数据仍然存在，操作系统也无法启动。
随着UEFI的出现，GPT（GUID分区表）也随之而来。 它克服了传统MBR的局限性。GPT 在磁盘的开头和结尾存储分区表的冗余副本，为每个分区使用唯一的全局标识符，并允许创建更多的主分区。此外，它支持的磁盘和分区大小远远超过 MBR 的 2 TB 限制。
MBR 与 GPT：它们如何影响 BIOS 或 UEFI 启动
分区样式（MBR 或 GPT）决定了分区信息的存储方式。 因此，该磁盘可以启动哪些固件，以及可以安装哪些操作系统。
在经典的背景下， BIOS + MBR 它们相辅相成。BIOS 会在磁盘的第一个物理扇区（主引导记录）中查找引导代码，该扇区长 512 字节，包含基本分区表和一个小型引导加载程序，该程序进而加载操作系统加载程序（NTLDR、BOOTMGR、GRUB 等）。
这种设计存在以下几个局限性： 它最多只支持 4 个主分区。实际分区容量上限为 2 TB，且分区表位于单一位置，因此容易损坏。即便如此，它仍然兼容 32 位和 64 位系统，并且几十年来一直运行良好。
而 GPT 则是为 UEFI 设计的。 在 GPT 磁盘上，UEFI 启动使用一个名为 ESP（EFI 系统分区）的特殊分区。该分区通常格式化为 FAT32，用于存储引导加载程序（例如 Windows 引导加载程序、Linux 引导加载程序、恢复工具等），格式为 .efi 文件。UEFI 固件并非简单地读取固定扇区，而是将该分区挂载为一个小型文件系统。
GPT 相对于 MBR 的优势显而易见： 更大的容量、更多的主分区、表冗余、更好的 UEFI 集成以及更高的可靠性在现代计算机上，如果使用 64 位 Windows 8/10/11 或当前的 Linux 发行版，系统磁盘采用 GPT 分区表，并以纯 UEFI 模式启动，这是很正常的。
是的， 固件分区组合并非任意的。如果未经规划或调整就将磁盘从 MBR 格式更改为 GPT 格式，或反之亦然，操作系统可能无法启动。虽然像 MBR2GPT 这样的工具（在较新版本的 Windows 中）在许多情况下可以实现无损转换，但如果操作不当，始终存在风险。
可能的启动介质：磁盘、U盘、DVD、网络等
BIOS 和 UEFI 都可以从各种类型的设备启动。不仅可以从装有 Windows 或 Linux 的内部硬盘驱动器启动，还可以从 CD/DVD、USB 驱动器、外部驱动器、SD 卡甚至网络 (PXE) 启动。
在传统的BIOS中，您可以选择启动顺序（先从光盘启动，然后是硬盘，等等），当BIOS找到具有有效启动扇区的设备时，就会从该设备启动。UEFI的工作原理类似，但它与……的交互方式更多样。 已注册的引导条目和文件系统在启动菜单中，通常会看到“UEFI: USB 设备”、“UEFI: DVD”、“Windows 启动管理器”、“UEFI: IPv4 网络”等选项。
Xclipse 960 对比 Adreno SD X Elite：深度对比在许多 UEFI 固件中，您也可以 明确选择从传统（BIOS）模式或 UEFI 模式的介质启动例如，同一个 USB 驱动器可能会出现两次：“UEFI: USBName”（以 UEFI 方式启动，适用于 GPT 和现代系统）和“USBName”单独出现在 CSM/Legacy 下（以 BIOS 方式启动，适用于安装旧系统或仅与 MBR 兼容的工具）。
如果你想强制安装程序仅以特定模式启动，有一些简单的技巧： 从介质根目录删除 bootmgr 文件，以防止 BIOS 启动。或者，删除 \efi 文件夹以阻止 UEFI 启动。这样可以确保计算机不会以您不希望的模式启动。
在商业环境中，除了传统的 USB 或 DVD 之外， UEFI 网络启动（PXE UEFI）非常普遍。这样一来，您就可以部署 Windows 或 Linux 镜像，而无需使用 USB 驱动器逐台计算机进行操作。
安全启动、CSM 和操作系统兼容性
在混合系统时，安全启动可能是 UEFI 功能中最令人头疼的一个。从技术上讲，它是一种 UEFI 协议，而不是 Windows 独有的功能，尽管微软利用它来确保启动前的环境是“干净的”。
启用安全启动后， 该固件只允许执行已签名和验证的引导加载程序。如果尝试启动一个引导加载程序未正确签名或不在受信任列表中的操作系统，计算机将拒绝从该介质启动。这可以防止启动恶意软件的攻击，但也使得安装一些缺乏足够支持的旧系统或Linux发行版变得更加复杂。
为了保持兼容性，制造商加入了 CSM（兼容性支持模块），也称为传统模式该模块使 UEFI 的行为类似于传统的 BIOS：MBR 扇区、无需安全启动即可启动，并支持 32 位系统或非常旧的系统，如 Windows XP 或一些较旧的 Linux 发行版。
这样我们就得到了以下几种典型情况： 纯UEFI模式，启用安全启动和GPT磁盘 （对于预装 Windows 10/11 的新电脑来说，这是正常现象） UEFI 模式，不启用安全启动 为了更轻松地将现代 Windows 和 Linux 系统结合起来， 传统/CSM 模式，使用 MBR 磁盘 使用旧系统或启动不理解 GPT 的工具。
理解这一点至关重要 系统安装完成后，不能随意在UEFI和Legacy模式之间切换而不产生任何后果。如果将 Windows 系统以 UEFI 模式安装在 GPT 磁盘上，然后以传统模式刷新固件，计算机将无法启动，因为它找不到引导加载程序。反之亦然：如果将 Windows 系统安装在为 BIOS 准备的 MBR 磁盘上，则在不转换磁盘并重新配置引导加载程序的情况下，纯 UEFI 模式也无法启动。
如何判断你的 Windows 系统使用的是 BIOS 还是 UEFI，以及是 MBR 还是 GPT 分区表
在对固件进行任何修改之前，最好先了解您的系统安装的分区模式和样式。在Windows系统中，有几种简单的方法可以找到答案，而无需任何特殊工具。
最直接的方法是使用 msinfo32打开“开始”菜单，输入“系统信息”或运行“msinfo32”。在弹出的窗口中，找到“系统摘要”下的“BIOS 模式”字段。您会看到该字段显示的是“UEFI”还是“Legacy”。这一行信息可以告诉您 Windows 是以 UEFI 模式还是 BIOS 模式启动的。
另一种方法是使用 磁盘管理器 (diskmgmt.msc)如果在安装 Windows 的磁盘上，你看到一个 FAT32 格式的“EFI 系统分区”、一个“Microsoft 保留分区”，以及一个 NTFS 格式的主分区，那么你显然使用的是 GPT 分区表，并且采用的是 UEFI 启动。但是，如果只有一个或两个 NTFS 分区而没有 EFI 分区，那么该磁盘几乎可以肯定是 MBR 格式，并且采用的是 BIOS 启动方式。
您还可以查看 安装日志位于 C:\Windows\Panthersetupact.log 文件中包含一行“检测到启动环境：BIOS”或“检测到启动环境：EFI”，这指示了 Windows 安装时使用的启动模式。即使在离线情况下，例如从修复介质启动并检查磁盘时，此信息也很有用。
最后，如果您处于 WinPE（Windows 预安装环境）环境中，注册表项 (PEFirmwareType) 会告诉您系统是以模式 1（BIOS）还是模式 2（UEFI）启动的。这对于根据启动模式决定如何对磁盘进行分区的自动化脚本非常有用。
固件访问、模式切换和常见风险
要更改启动顺序、启用或禁用安全启动，或在 UEFI 和传统启动之间切换，您需要进入固件菜单。在许多设备上，这很简单，只需在开机后立即按下特定键即可：常见的按键包括 Delete、Esc、F1、F2、F10、F11 或 F12，屏幕上通常会显示类似“按 F2 进入设置”的信息。
在 Windows 10/11 中，还有一种更简洁的方法：依次进入“设置”>“更新和安全”>“恢复”>“高级启动”>“立即重启”，然后选择“疑难解答”>“高级选项”，最后选择“UEFI 固件设置”。计算机将直接重启进入 UEFI 模式，无需您按任何键。
一进去，你就可以 更改启动顺序，启用 CSM/传统模式，启用或禁用安全启动调整电压、频率、RAID 模式等。这里需要格外小心：如果不了解磁盘分区方式，从 UEFI 切换到 Legacy 或反之亦然，通常会导致重启时出现“无启动设备”错误。
3D电视怎么了？如果任何时候出现故障，几乎所有主板都提供相应的解决方法。 重置固件设置这些操作可以恢复出厂设置，但无法解决启动模式和分区样式不匹配的问题。可以使用后面板上的物理重置按钮、主板上的“清除 CMOS”跳线，甚至在拔掉电源线的情况下取出电池几秒钟来重置系统。
在现代主板中，许多制造商还提供 双BIOS/UEFI或恢复机制 以防更新失败。即便如此，刷写固件仍然是一项精细的操作：如果在过程中断电，或者刷入了错误的文件，都可能导致开发板无法使用。
UEFI、Linux、GRUB 和各种启动管理器
从概念上讲，启动管理器是在固件之后接管控制权并加载操作系统的程序。在 Windows 生态系统中，这个角色由 Windows 启动管理器 (WMBM) 承担；在 Linux 世界中，几乎总是 GRUB（统一引导加载程序）。而当 Windows、Linux、UEFI、MBR 和 GPT 混杂在一起时，一切看起来就会很混乱。
使用 BIOS + MBR 的经典方案是：BIOS 读取包含微型加载器的 MBR，然后允许主引导管理器（GRUB、NTLDR、BOOTMGR）加载。如果您在 Windows 之后安装了 Linux， GRUB 过去常常覆盖 MBR 引导代码并显示自己的菜单。也就是你启动 Linux 或 Windows 的那个。
在 UEFI + GPT 模式下，流程会发生变化： 固件挂载 EFI 分区并执行 .efi 文件该分区可以安装多个引导加载程序（一个用于 Windows，一个用于 Linux，一个用于实用程序），UEFI 会维护一个引导项列表。在 UEFI 模式下，GRUB 通常也安装在 EFI 分区上，除了检测和链接 Windows 引导加载程序之外，还会添加自己的引导项。
理论上，这种设计可以实现以下目标： ESP中的每个系统都有自己独立的充电器。并让 UEFI 决定默认启动哪个系统。但许多 Linux 系统选择使用 GRUB 作为主引导层，并显示一个单一菜单供用户选择 Windows 或 Linux，因为这样更方便用户。
如果是混合型磁盘，例如您描述的磁盘 A 采用 GPT 分区表，EFI 分区上安装了 Windows 和 GRUB，而磁盘 B 采用 MBR 分区表，安装了 Manjaro 系统，会发生什么情况？ 您可能确实使用了两个启动管理器。Windows 引导加载程序和 GRUB 均可通过 UEFI 菜单访问，再加上 B 盘的 MBR 代码，使得 Manjaro 能够以 BIOS 方式启动。如果没有事先规划，很容易造成难以维护的混乱局面。
并非总是“每个系统的引导加载程序都独立地存储在磁盘上”，原因在于兼容性以及…… 较旧的固件和系统正在等待找到启动项。例如，对于 MBR 来说，每个磁盘只有一个 MBR；如果你想要一个选择菜单，就必须有某个程序（通常是 GRUB）来管理它。UEFI 更灵活，但安装程序通常会选择传统的 MBR 模式，以避免在安装 Linux 时导致 Windows 系统无法运行。
移除 GRUB 是否安全而不破坏 Windows 系统？ 是的，前提是您知道自己在做什么，并且正确地恢复了 Windows 启动加载程序。典型的问题正如您所描述的：您安装了一个将 GRUB 设置为主引导加载程序的发行版，然后在没有修复 Windows 引导加载程序的情况下将其删除，导致计算机无法启动。解决方法是使用 Windows 恢复介质修复启动过程，或者在 UEFI 中重新创建 Windows 启动项。
更新和维护 BIOS/UEFI：何时值得这样做
更新启动固件不是为了“好玩”而做的事情。但它不再像以前那样是不可触碰的禁忌了。在纯BIOS时代，用软盘或光盘从DOS系统刷新芯片非常棘手，哪怕最轻微的错误都可能导致主板损坏。
如今，现代UEFI系统通常包括 更强大的更新机制：直接从互联网下载、双固件、镜像验证、可通过 UEFI 菜单或 Windows 访问的工具。即便如此，还是建议仔细阅读制造商的说明，避免在不稳定的系统上刷机，并确保不会发生断电。
什么时候适合更新？ 当制造商发布新版本，修复重大漏洞、提高与新型处理器或内存的兼容性、解决稳定性问题或添加您真正需要的功能时，您才会真正需要它。如果您的电脑运行良好，并且您不打算更换关键硬件，那么升级到最新版本就不是必须的。
请记住，某些“奇怪”的系统行为并不总是由固件引起的。 它们通常是由于硬件组合不兼容造成的。 （例如，内存条规格超出主板要求，显卡功耗超过电源负荷等。）在怀疑是UEFI的问题之前，建议先检查一下整个系统的配置。
考虑到所有这些因素，就更容易理解为什么了。 在传统 BIOS 和 UEFI 之间，以及在 MBR 和 GPT 之间进行选择，并非一时兴起。 实际上，这个决定决定了你的电脑如何启动以及从哪里启动，你可以同时安装哪些系统，以及你在存储和安全方面有多少扩展空间。一旦你掌握了这些要素，你就不再害怕“破坏启动过程”，而是能够掌控一切，而这正是最终目标。