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相信大家對BIOS都有一定的了解，雖然你有可能不知道BIOS是什么，但對于它的界面你肯定見過。

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BIOS 是Basic Input Output System的縮寫，中文翻譯為“基本輸入輸出系統”是固化在一個只讀存儲器（ROM）或非易失性存儲器（NvRAM）上的程序。但你知道嗎？隨著現代新式電腦的出現，逐漸地開始用UEFI啟動，尤其是在當下win10系統的逐漸普及，除此之外還有EFI啟動方式，這是一種為早期的過渡電腦用的。

那么什么是EFI、UEFI呢？與BIOS有什么關系及區別呢？EFI或UEFI的一部分也是存儲在一個芯片中，由于它們在表面形式、基本功能上和BIOS差不多，所以習慣上我們也把存儲EFI/UEFI的芯片叫做EFI/UEFI BIOS芯片，EFI/UEFI也叫做EFI/UEFI BIOS，但在實際上它們和BIOS根本是不一樣的。具體他們是什么？下面和小編一起來了解一下BIOS、EFI和UEFI。

一、BIOS

如上圖，為早期時電腦的BIOS界面，不同的品牌電腦界面可能有很大的區別但功能上卻有很多相同之處。

BIOS用于計算機硬件自檢、CMOS設置、引導操作系統啟動、提供硬件I/O、硬件中斷等4項主要功能，因此BIOS程序可以分為若干模塊，主要有Boot Block引導模塊、CMOS設置模塊、擴展配置數據（ESCD）模塊、DMI收集硬件數據模塊，其中引導模塊直接負責執行BIOS程序本身入口、計算機基本硬件的檢測和初始化，ESCD用于BIOS與OS交換硬件配置數據，DMI則充當了硬件管理工具和系統層之間接口的角色，通過DMI，用戶可以直觀地獲得硬件的任何信息，CMOS設置模塊就是實現對硬件信息進行設置，并保存在CMOS中，是除了啟動初始化以外BIOS程序最常用的功能。

BIOS本身是匯編語言代碼，是在16位實模式下調用INT 13H中斷執行的，由于x86-64是一個高度兼容的指令集，也為了遷就BIOS的16位實模式的運行環境，所以即使現在的CPU都已是64位，如果還是在BIOS啟動（基本見于09年以前的主板），在開機時仍然都是在16位實模式下執行的。16位實模式直接能訪問的內存只有1MB，就算你安了4G、8G或者16G還是32G內存，到了BIOS上一律只先認前1MB。在這1MB內存中，前640K稱為基本內存，后面384K內存留給開機必要硬件和各類BIOS本身使用。

雖然BIOS作為電腦加電啟動所必不可少的部分，但是從其于1975年誕生之日起近30余年，16位匯編語言代碼，1M內存尋址，調用中斷一條條執行的理念和方式竟然一點都沒有改變，雖然經各大主板商不懈努力，BIOS也有了ACPI、USB設備支持，PnP即插即用支持等新東西，但是這在根本上沒有改變BIOS的本質，而英特爾為了遷就這些舊技術，不得不在一代又一代處理器中保留著16位實模式（否則根本無法開機的）。但是，英特爾在2001年開發了全新的安騰處理器，采用IA-64架構，并推出了全新的EFI。后來證明，安騰處理器、IA-64架構沒有推廣開來，而EFI和后繼的UEFI卻發揚光大，成為現在電腦的主要預啟動環境。

二、EFI

EFI，是Extensible Firmware Interface的詞頭縮寫，直譯過來就是可擴展固件接口，它是用模塊化、高級語言（主要是C語言）構建的一個小型化系統，它和BIOS一樣，主要在啟動過程中完成硬件初始化，但它是直接利用加載EFI驅動的方式，識別系統硬件并完成硬件初始化，徹底摒棄讀各種中斷執行。EFI驅動并不是直接面向CPU的代碼，而是由EFI字節碼編寫成，EFI字節碼是專用于EFI的虛擬機器指令，需要在EFI驅動運行環境DXE下解釋運行，這樣EFI既可以實現通配，又提供了良好的兼容。此外，EFI完全是32位或64位，摒棄16位實模式，在EFI中就可以實現處理器的最大尋址，因此可以在任何內存地址存放任何信息。另外，由于EFI的驅動開發非常簡單，基于EFI的驅動模型原則上可以使EFI接觸到所有硬件功能，在EFI上實現文件讀寫，網絡瀏覽都是完全可能的。i，BIOS上的的CMOS設置程序在EFI上是作為一個個EFI程序來執行的，硬件設置是硬件設置程序、而啟動管理則是另一個程序，保存CMOS又是另一個程序，雖然它們在形式的Shell上是在一起的。

EFI在功能上完全等同于一個輕量化的OS，但是EFI在制定時就定位到不足以成為專業OS的地位上，首先，它只是一個硬件和操作系統間的一個接口；其次，EFI不提供中斷訪問機制，EFI必須用輪詢的方式檢查并解釋硬件，較OS下的驅動執行效率較低，最后，EFI只有簡單的存儲器管理機制，在段保護模式下只將存儲器分段，所有程序都可以存取任何一段位置，不提供真實的保護服務。伴隨著EFI，一種全新的GUID磁盤分區系統（GPT）被引入支持，傳統MBR磁盤只能存在4個主分區，只有在創建主分區不足4個時，可以建立一個擴展分區，再在其上建立被系統識別的邏輯分區，邏輯分區也是有數量的，太多的邏輯分區會嚴重影響系統啟動，MBR硬盤分區最大僅支持2T容量，對于現在的大容量硬盤來說也是浪費。GPT支持任意多的分區，每個分區大小原則上是無限制的，但實際上受到OS的規定限制不能做到無限，不過比MBR的2T限制是非常重要的進步。GPT的分區類型由GUID表唯一指定，基本不可能出現重復，其中的EFI系統分區可以被EFI存取，用來存取部分驅動和應用程序，雖然這原則上會使EFI系統分區變得不安全，但是一般這里放置的都是些“邊緣”數據，即使其被破壞，一般也不會造成嚴重后果，而且也能夠簡單的恢復回來。

三、UEFI

當EFI發展到1.1的時候，英特爾決定把EFI公之于眾，于是后續的2.0吸引了眾多公司加入，EFI也不再屬于英特爾，而是屬于了Unified EFI Form的國際組織，EFI在2.0后也遂改稱為UEFI，UEFI，其中的EFI和原來是一個意思，U則是Unified（一元化、統一）的縮寫，所以UEFI的意思就是“統一的可擴展固件接口”，與前身EFI相比，UEFI主要有以下改進：

首先，UEFI具有完整的圖形驅動功能，之前的EFI雖然原則上加入了圖形驅動，但為了保證EFI和BIOS的良好過渡，EFI多數還是一種類DOS界面（仍然是640*480VGA分辨率），只支持PS/2鍵盤操作（極少數支持鼠標操作），不支持USB鍵盤和鼠標。到了UEFI，則是擁有了完整的圖形驅動，無論是PS/2還是USB鍵盤和鼠標，UEFI一律是支持的，而且UEFI在顯卡也支持GOP VBIOS的時候，顯示的設置界面是顯卡高分辨率按640*480或1024*768顯示，因此畫面雖小但很清楚，但是這樣會導致屏幕周圍大片留黑，不過魚和熊掌不可兼得，除非UEFI默認窗口大小也是最高分辨率。

其次，UEFI具有一個獨特的功能，安全啟動，而EFI是沒有安全啟動的，安全啟動（Secure Boot），實際上通俗的解釋是叫做固件驗證。開啟UEFI的安全啟動后，主板會根據TPM芯片（或者CPU內置的TPM）記錄的硬件簽名對各硬件判斷，只有符合認證的硬件驅動才會被加載，而Win8以后的Windows則是在操作系統加載的過程中對硬件驅動繼續查簽名，符合Windows記錄的硬件才能被Windows加載，這在一定程度上降低了啟動型程序在操作系統啟動前被預加載造成的風險，但是這也會造成系統安裝變得壟斷

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無論EFI還是UEFI，都必須要有預加載環境、驅動執行環境、驅動程序等必要部分組成，為了支持部分舊設備（如在UEFI下掛載傳統MBR硬盤，不支持UEFI啟動的顯卡在UEFI下仍然支持運行等），還需要一個CSM兼容性支持模塊、EFI或UEFI都是僅支持GPT磁盤引導系統的。

BIOS和UEFI在啟動方式上也有很大的不同：BIOS先要對CPU初始化，然后跳轉到BIOS啟動處進行POST自檢，此過程如有嚴重錯誤，則電腦會用不同的報警聲音提醒，接下來采用讀中斷的方式加載各種硬件，完成硬件初始化后進入操作系統啟動過程；而UEFI則是運行預加載環境先直接初始化CPU和內存，CPU和內存若有問題則直接黑屏，其后啟動PXE采用枚舉方式搜索各種硬件并加載驅動，完成硬件初始化，之后同樣進入操作系統啟動過程。

BIOS是16位匯編語言程序，只能運行在16位實模式，可訪問的內存只有1MB，而UEFI是32位或64位高級語言程序（C語言程序），突破實模式限制，可以達到要求的最大尋址。

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