5、计算机核心-bios

1、bios是什么?

BIOS 是英文 “Basic Input Output System” 的缩略词,中文名称是 “基本输入输出系统”。它是一组固化到计算机内主板上一个 ROM 芯片上的程序。以下是其功能和发展历程介绍。

BIOS 的功能

硬件初始化:在计算机开机时,BIOS 首先运行,对 CPU、内存、硬盘、显卡、键盘等硬件设备进行初始化设置,为它们分配资源,使这些硬件能够正常工作。例如,为内存设置工作频率、为硬盘确定传输模式等。
硬件自检:也称为加电自检(POST),BIOS 会检查硬件是否存在故障。如检查内存的读写是否正常、CPU 风扇是否运转、硬盘是否能被识别等。如果发现硬件有问题,会通过报警声或屏幕提示等方式告知用户。
引导操作系统:BIOS 会按照用户设置的启动顺序,从硬盘、光盘、U 盘等存储设备中寻找可启动的操作系统引导文件,并将其加载到内存中,然后将控制权交给操作系统,由操作系统完成后续的启动过程。
提供中断服务:BIOS 为硬件设备提供了中断服务程序。当硬件设备需要与 CPU 进行数据传输或请求处理时,会通过中断信号通知 CPU,BIOS 的中断服务程序会负责处理这些请求,实现硬件与软件之间的通信。

BIOS 的发展历程

起源与初步应用(20 世纪 70 年代)1:1974 年,加里・基尔代尔基于英特尔 8080 微处理器开发出 CP/M 操作系统,为了让 CP/M 能在不同硬件系统上运行,他开创了 BIOS 概念,这是一组存储在只读存储器中的简易程序,用于设定计算机加载时的各项硬件参数。
IBM PC 时代(1981 年)1:IBM 推出个人计算机,采用了自己的 BIOS。为了形成个人计算机的 “开放标准”,IBM 开放了除 BIOS 外的全部技术资料,但其他厂商通过逆向工程等方式,开发出了兼容 IBM PC 的 BIOS,如哥伦比亚数据产品公司和康柏计算机公司采用 “净室设计” 自研了兼容的 BIOS,美国凤凰科技有限公司也发布了独立的 BIOS,独立 BIOS 供应商商业模式诞生。
BIOS 的发展与完善(20 世纪 80 – 90 年代):这一时期,BIOS 的功能不断增加和完善,除了基本的硬件初始化和引导功能外,还增加了对更多硬件设备的支持,如支持不同类型的硬盘接口、多种显示模式等。同时,BIOS 的设置界面也逐渐变得更加友好,出现了一些简单的菜单式界面,方便用户进行设置。
向 UEFI 过渡(2000 年代):英特尔公司从 2000 年开始发明可扩展固件接口(EFI),之后业界多家公司共同成立统一可扩展固件接口论坛(UEFI 论坛),将 EFI 1.1 规范贡献给业界,用以制订新的国际标准 UEFI 规范。UEFI 逐渐普及,开始在许多新型计算机中取代传统 BIOS。
UEFI 的发展与普及(2010 年至今):随着计算机技术的不断发展,UEFI 也在不断演进。它支持更大的硬盘容量、更快的启动速度,具备更强大的图形界面和网络功能,还支持安全启动等功能,以提高计算机系统的安全性和可靠性。如今,大多数新生产的计算机都采用了 UEFI 固件。

2、efi和uefi和leagecy的区别?

EFI、UEFI 和 Legacy 的区别如下:

概念方面

EFI(可扩展固件接口):是英特尔公司推出的一种在 PC 的电脑系统中替代 BIOS 的升级方案。它运行于 32 位或 64 位模式,突破传统 16 位代码的寻址能力,利用加载 EFI 驱动的形式识别及操作硬件,以 C 语言风格的参数堆栈传递方式、动态链接的形式构建系统,较 Legacy BIOS 更易于实现,容错和纠错特性更强。
UEFI(统一可扩展固件接口)是一种替代传统 BIOS 的新一代固件标准,是 EFI 的进一步发展和完善,提供更为丰富、高效且安全的系统启动环境。它采用了更先进的技术和设计理念,拥有高级编程接口,支持更大容量的存储设备,采用模块化设计,增强了图形用户界面以及网络功能。
Legacy(传统 BIOS 启动模式)是自 IBM PC 兼容机时代延续下来的传统基本输入 / 输出系统,基于中断调用,负责初始化硬件并加载操作系统。其工作方式受限于较旧的标准,读取磁盘数据效率较低,每次只能读取 64KB。

启动方式方面

EFI:启动过程中,先由 Pre-EFI 初始化程序进行最初的 CPU、主桥及存储器的初始化工作,接着载入 EFI 驱动执行环境(DXE),然后系统具有枚举并加载其他 EFI 驱动的能力,直到最后一个设备的驱动程序被成功加载,最终开启类似于操作系统 shell 的命令解释环境,用户可调入执行任何 EFI 应用程序,如引导管理、设置软件、操作系统引导软件等,由引导软件将控制权交给操作系统。
UEFI:直接从预设的 UEFI 应用程序(例如 UEFI 引导管理器或 winload.efi)启动操作系统,无需经过复杂的中断调用过程,启动速度更快。
Legacy:遵循 “开机 — 初始化硬件 — 通过 MBR 引导操作系统 — 进入系统” 的流程,在启动过程中计算机执行 POST(开机自检)测试时会初始化一系列已安装的设备。

系统支持方面

EFI:运行于 32 位或 64 位模式,支持多种操作系统,但在实际应用中,对操作系统的支持主要取决于具体的实现和硬件平台。
UEFI:仅支持 64 位操作系统,为 64 位操作系统提供了更好的支持和优化,能够充分发挥 64 位处理器的性能优势。
Legacy:可以支持 32 位及 64 位的操作系统安装,对旧版本的操作系统(如 Windows XP 等)兼容性较好。

磁盘分区方面

EFI:在 EFI 规范中,引入了突破传统 MBR 磁盘分区结构限制的 GUID 磁盘分区系统(GPT),新结构中磁盘的分区数不再受限制,并且分区类型由 GUID 来表示,同时存在 EFI 系统分区可被 EFI 系统存取,用于存放部分驱动和应用程序。
UEFI:要求使用 GPT(全局唯一标识分区表)格式,允许创建更多数量的分区,并且不受 2TB 硬盘容量限制,能更好地满足大容量硬盘的需求。
Legacy:配合使用的是传统的 MBR(主引导记录)分区表,最多支持四个主分区或三个主分区加一个扩展分区结构,在处理大容量硬盘时存在一定的局限性。

安全性方面

EFI:本身具备一定的安全机制,如通过数字签名等方式对驱动和应用程序进行验证,防止未经授权的代码运行,但整体安全性不如 UEFI 完善。
UEFI:提供了诸如 Secure Boot 等安全特性,确保只有受信任的软件才能在系统启动时运行,有效防止恶意软件侵入固件层,提高了系统的安全性。
Legacy:无内置安全启动机制,相对来说更容易受到引导扇区病毒等安全威胁。

界面与操作方面

EFI:提供了类似于操作系统 shell 的命令解释环境,用户可以在其中调入执行各种 EFI 应用程序,但通常不具备像 UEFI 那样友好的图形化界面。
UEFI:具有图形化管理界面,内置图形驱动功能,可以提供高分辨率的彩色图形环境,用户能用鼠标点击调整配置,操作体验更接近操作系统下的应用软件。
Legacy:通常采用简单的文本菜单界面,通过键盘按键进行操作,界面相对简陋,操作不够便捷。

3、如何在电脑上查看当前的启动模式是EFI还是Legacy?

以下是在电脑上查看当前启动模式是 EFI 还是 Legacy 的几种方法:

通过系统信息查看

Windows 系统:按下 “Win+R” 组合键打开运行窗口,输入 “msinfo32” 后回车,打开系统信息窗口。在右侧找到 “BIOS 模式”,若显示 “UEFI”,则说明是 EFI(UEFI 是 EFI 的进一步发展和完善,通常说的 EFI 启动其实就是指 UEFI 启动)启动模式;若显示 “传统”,则为 Legacy 启动模式。
macOS 系统:点击苹果菜单中的 “关于本机”,选择 “系统报告”。在左侧列表中找到 “启动磁盘”,查看 “启动模式”,若显示为 “UEFI”,则是 EFI 启动模式。

使用命令行查看

Windows 系统:按下 “Win+R” 组合键,输入 “cmd” 后回车,打开命令提示符窗口。输入 “bcdedit /enum {current}” 命令并回车,查看 “path” 的值,如果后面的文件是以 “.efi” 结尾,则为 UEFI 引导;如果文件是以 “.exe” 结尾,则为 Legacy 引导134。
Linux 系统:打开终端,输入 “efibootmgr -v” 命令。如果系统支持 EFI 且以 EFI 模式启动,会显示相关的 EFI 启动项信息;如果不支持 EFI 或者以 Legacy 模式启动,可能会提示找不到命令或者显示为空。

通过磁盘管理查看

Windows 系统:右键点击 “此电脑”(或 “我的电脑”“这台电脑”),选择 “管理”,在弹出的计算机管理窗口中点击 “磁盘管理”。右键点击 “磁盘 0”(通常是系统安装所在的硬盘),如果弹出的菜单中有 “转换成 MBR 磁盘”,则表示是 UEFI 启动模式;如果出现 “转换成 GPT 磁盘”,则说明是 Legacy 启动模式(因为是主硬盘,这一项通常是灰色不可用状态,但可以通过选项判断)。

通过查看磁盘分区表模式判断357

Windows 系统:按下 “Win+R” 组合键,输入 “cmd” 后回车,打开命令提示符窗口。输入 “diskpart” 命令并回车,进入 DiskPart 工具,接着输入 “list disk” 命令并回车,查看显示内容,“Gpt” 下方如果有一个星号,则表示系统是 UEFI 启动;如果 “Gpt” 下方没有星号,则是传统的 Legacy 启动模式。

通过查看特定文件判断26

Windows 系统:在电脑的 “C:WindowsPanther” 文件夹中找到 “setupact.log” 文件,用记事本打开,然后搜索 “Detected Boot Environment”,在这里可以看到系统启动方式是 UEFI 还是 Legacy。

通过 BIOS 设置界面查看

重启电脑,在开机过程中按下电脑主板对应的按键(常见的有 Del、F2、F10 等)进入 BIOS 设置界面。在 BIOS 中找到 “Boot”(启动)选项,查看是否有 “Boot Mode”(启动菜单)选项,如果显示 “UEFI” 则为 UEFI 启动模式,显示 “Legacy” 则为 Legacy 模式;或者查看 “UEFI Boot”(UEFI 启动)选项,若显示 “Enable” 则为 UEFI 启动模式,显示 “Disable” 则为 Legacy 模式。

4、电脑以EFI模式启动和以Legacy模式启动有什么区别?

电脑以 EFI 模式启动和以 Legacy 模式启动有以下区别:

启动速度

EFI 模式:减少了启动过程中所需的步骤,每次可读取 1MB 数据,载入更快。并且 UEFI(EFI 的进一步发展和完善)启动方式能更快地引导系统启动,部分系统如 Win10 基于 UEFI 可实现瞬时开机。
Legacy 模式:使用 Int 13 中断读取磁盘,每次只能读 64KB,效率低,启动速度慢。

安全性

EFI 模式:提供了如 Secure Boot 等安全功能,确保只有受信任的软件才能在系统启动时运行,可防止恶意软件侵入固件层,安全性高。
Legacy 模式:安全机制相对较弱,容易受到病毒和恶意软件的攻击,如引导扇区病毒等。

系统支持

EFI 模式:通常仅支持 64 位操作系统,能为 64 位系统提供更好的支持和优化,发挥 64 位处理器性能优势。
Legacy 模式:可以支持 32 位及 64 位的操作系统安装,对旧版本操作系统(如 Windows XP 等)兼容性较好。

磁盘管理

EFI 模式:支持 GPT(全局唯一标识分区表)格式,允许创建更多数量的分区,不受 2TB 硬盘容量限制,能管理超过 2TB 的硬盘空间,可更好地满足大容量硬盘需求。
Legacy 模式:使用传统的 MBR(主引导记录)分区表,最多支持四个主分区或三个主分区加一个扩展分区结构,在处理大容量硬盘时存在局限性,无法支持超过 2TB 的硬盘。

启动选项与灵活性

EFI 模式:允许用户创建多个启动项,并且可以在启动时选择不同的操作系统或启动模式,具有更灵活的启动选项。
Legacy 模式:启动选项相对较少,灵活性较低,通常只有单一的启动顺序设置。

用户界面

EFI 模式:界面通常提供图形化的用户界面,操作更加直观和易于理解,用户可用鼠标点击调整配置,操作体验接近操作系统下的应用软件。
Legacy 模式:通常采用简单的文本菜单界面,通过键盘按键进行操作,界面相对简陋,操作便捷性较差。

5、centos7 linux从uefi启动和legacy启动的区别?

启动速度

UEFI 启动:UEFI 可以直接从 EFI 系统分区读取启动文件,并且省去了 BIOS 自检的过程,每次可读取 1MB 数据,载入更快,所以启动速度更快。
Legacy 启动:使用传统的 BIOS 启动方式,需要经过 BIOS 自检,并且每次只能读 64KB,启动过程相对较慢。

安全性

UEFI 启动:支持 Secure Boot 功能,通过数字签名验证确保只有受信任的软件才能在系统启动时运行,可防止恶意软件在启动过程中加载,增强了系统的安全性。
Legacy 启动:没有内置的安全启动机制,相对容易受到引导扇区病毒等恶意软件的攻击。

磁盘分区

UEFI 启动:采用 GPT(全局唯一标识分区表)格式,理论上支持无限多个分区,不受 2TB 硬盘容量的限制,能更好地管理大容量硬盘。
Legacy 启动:使用 MBR(主引导记录)分区表,最多支持四个主分区或三个主分区加一个扩展分区结构,在处理超过 2TB 的硬盘时需要额外的操作,较为不便。

系统支持

UEFI 启动:通常仅支持 64 位操作系统,能为 64 位系统提供更好的支持和优化,充分发挥 64 位处理器的性能优势。
Legacy 启动:可以支持 32 位及 64 位的操作系统安装,对旧版本操作系统兼容性较好。

启动配置

UEFI 启动:UEFI 启动菜单更加灵活和直观,通常具有图形化界面,用户可以方便地选择启动设备和调整启动顺序。UEFI 还支持创建多个启动项,方便用户在不同的操作系统或启动模式之间切换4。
Legacy 启动:启动配置相对简单,通常是通过 BIOS 中的简单文本菜单进行设置,使用键盘按键操作,界面较为简陋,操作便捷性较差。

硬件兼容性

UEFI 启动:UEFI 是为现代硬件设计的,在新的计算机硬件上能更好地发挥性能,与最新的服务器和工作站等硬件兼容性更好2。
Legacy 启动:在老旧硬件上的兼容性较好,但对于一些新的硬件特性和功能可能支持有限。如果计算机硬件较新,使用 Legacy 启动可能无法充分利用硬件的新功能。

6、centos7 linux的uefi启动盘和legacy启动盘有什么区别?分别如何制作启动u盘?

CentOS 7 Linux 的 UEFI 启动盘和 Legacy 启动盘的区别

1. 启动模式与兼容性

UEFI 启动

依赖 UEFI 固件,支持 Secure Boot 安全启动功能
要求磁盘分区表为 GPT 格式
仅支持 64 位系统
新硬件(尤其是 2012 年后的设备)默认支持

Legacy 启动

依赖传统 BIOS 固件
支持 MBR 分区表(最大 2TB 磁盘限制)
支持 32 位 / 64 位系统
兼容老旧硬件,但新设备可能需要在 BIOS 中手动启用 “Legacy Support”

2. 分区结构

UEFI 启动盘

必须包含 EFI 系统分区(FAT32 格式,ESP 分区)
启动文件位于/boot/efi/EFI/centos/目录

Legacy 启动盘

依赖 MBR 引导扇区和 /boot 分区
启动文件位于/boot目录

3. 制作工具与方法

UEFI 启动盘:需使用支持 UEFI 启动的工具,确保 U 盘为 GPT 分区表
Legacy 启动盘:可使用传统工具,如 dd 命令或 UNetbootin

如何制作 UEFI 启动 U 盘(推荐方法)

前提条件

CentOS 7 x86_64 镜像(UEFI 仅支持 64 位)
8GB 以上 U 盘
支持 UEFI 启动的计算机

制作步骤

确认 U 盘设备名(如/dev/sdb,注意不要选错)

bash

sudo fdisk -l

格式化 U 盘为 GPT 分区表

bash

sudo parted /dev/sdb mklabel gpt

创建 EFI 系统分区

bash

sudo parted /dev/sdb mkpart primary fat32 1MiB 513MiB
sudo parted /dev/sdb set 1 esp on

格式化分区

bash

sudo mkfs.fat -F32 /dev/sdb1

挂载 ISO 和 U 盘

bash

mkdir -p /mnt/iso /mnt/usb
sudo mount -o loop CentOS-7-x86_64-DVD-2009.iso /mnt/iso
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/usb

复制镜像内容到 U 盘

bash

sudo cp -a /mnt/iso/* /mnt/usb/

配置 UEFI 启动文件

bash

sudo mkdir -p /mnt/usb/EFI/BOOT
sudo cp /mnt/usb/EFI/centos/grubx64.efi /mnt/usb/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI

卸载设备

bash

sudo umount /mnt/iso /mnt/usb

如何制作 Legacy 启动 U 盘

前提条件

CentOS 7 镜像(32 位 / 64 位均可)
4GB 以上 U 盘

制作步骤(使用 dd 命令)

确认 U 盘设备名(如/dev/sdb

bash

sudo fdisk -l

使用 dd 命令写入镜像

bash

sudo dd if=CentOS-7-x86_64-DVD-2009.iso of=/dev/sdb bs=4M status=progress oflag=sync

等待写入完成(可能需要 5-10 分钟)

验证 MD5/SHA1 校验和

bash

md5sum /dev/sdb
# 与官方ISO校验和比对

验证启动方式

UEFI 启动验证

启动时进入 BIOS/UEFI 设置,查看启动选项是否包含 “UEFI: USB Device”
系统启动后,检查/sys/firmware/efi目录是否存在

bash

ls /sys/firmware/efi

Legacy 启动验证

启动选项显示为 “USB HDD” 或类似名称
/sys/firmware/efi目录不存在

注意事项

UEFI 启动

必须在 BIOS 中禁用 “Legacy Support” 或 “CSM” 选项
确保 Secure Boot 已禁用(除非使用经过签名的镜像)

Legacy 启动

U 盘必须格式化为 MBR 分区表
不支持大于 2TB 的磁盘作为系统盘

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