安装操作系统基础概念

为为为什么

发布于 2024-06-05 14:35:26

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发布于 2024-06-05 14:35:26

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很久没装 win10 操作系统，最近有机会配置新系统，本文记录过程中的相关概念和填过的坑。

PC启动加载程序

计算机上电启动后需要最基础的硬件启动加载程序，早期的程序叫做 BIOS，新的叫 UEFI

BIOS

BIOS，全称为Basic Input Output System，中文名称为"基本输入输出系统"，是个人电脑启动时加载的第一个软件，现在在开机中一般所说的 Legacy 模式就是指传统的 BIOS，适用于较旧的硬件。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，同时向作业系统提供一些系统参数。BIOS在IBMPC兼容系统上，作为一种业界标准的固件接口。在计算机启动时执行初始化任务，但对现代硬件的支持有限。在UEFI出现之前，BIOS是个人电脑启动模式唯一的选择。然而随着技术的不断发展，UEFI取代了BIOS的大多数功能，如今的UEFI已基本上取代了BIOS，尽管如此，人们还是可以根据习惯称之为“BIOS”。

UEFI

全称为Unified Extensible Firmware Interface，中文名称为“统一可扩展固件接口”，是一种开放标准固件接口，用于取代传统的PC启动加载程序BIOS（基本输入输出系统）。UEFI由英特尔和微软等公司共同开发，旨在提供一种更先进、更可扩展、更安全的系统启动和硬件配置管理方式。

UEFI 启动的系统会有一个 EFI 分区

UEFI的主要特点和优势包括：

可扩展性：UEFI支持更复杂的脚本和应用程序，允许开发者创建更复杂的启动加载程序和系统配置工具。
用户界面：UEFI提供了图形化用户界面（GUI），使得用户可以更加直观地进行系统设置和故障诊断。
安全性：UEFI支持安全启动（Secure Boot），可以确保计算机只加载经过验证的软件，从而提高系统安全性。
模块化：UEFI设计为模块化架构，允许固件更新和扩展而不需要重新编译整个系统。
启动加速：UEFI可以更高效地管理启动过程，减少启动时间。
兼容性：UEFI支持最新的硬件技术，并为操作系统提供更好的硬件支持。

UEFI的引入使得操作系统能够在更晚的阶段启动，提供了更多的灵活性和功能，同时也为操作系统提供了更多的硬件控制权。随着UEFI的普及，传统的BIOS逐渐被淘汰，现代计算机系统大多采用UEFI作为启动和硬件初始化的接口。

二者对比

	BIOS	UEFI
起源和发展	起源于1970年代，最初是为IBM PC兼容机设计的。BIOS的功能和接口在多年中几乎没有显著变化，尽管硬件技术取得了巨大进步。	2000年代初期由英特尔和微软等公司开发，旨在解决BIOS在性能、可扩展性和安全性方面的局限性。UEFI是一种新的启动和硬件管理标准，与BIOS完全不同。
功能和性能	提供最基本的硬件初始化和启动引导功能，支持2TB或以下的硬盘启动时使用，启动时引导内容包括内存检测、硬件自检（POST）、基本输入输出控制等。BIOS使用文本模式界面，限制了启动选项和系统配置的灵活性。	提供与BIOS相似的基本功能，支持2TB或以上的硬盘，扩展了许多特性，如图形化用户界面、网络启动、安全启动、自动硬件配置、动态内存分配等。UEFI的性能更优，能够更高效地管理启动过程和系统资源。
兼容性和支持	由于历史悠久，兼容性较好，几乎所有老版本的硬件和操作系统都支持BIOS。但这也意味着BIOS必须包含支持所有老硬件的代码，导致代码复杂且难以更新。	UEFI设计时考虑了向后兼容性，但仍然需要较新的硬件支持。UEFI Secure Boot等特性要求硬件和操作系统都支持UEFI。随着时间的推移，UEFI逐渐取代了BIOS，成为新硬件的标准。
安全性和可靠性	安全功能有限，如密码保护等，且容易受到病毒和恶意软件的影响。	支持Secure Boot等安全特性，可以确保系统只启动经过验证的软件，提高了系统的安全性和可靠性。

总体来说，UEFI是BIOS的替代品，提供了更先进、更灵活、更安全的功能。随着新硬件的普及和操作系统（如Windows 8及以上版本）对UEFI的支持，BIOS逐渐被淘汰，UEFI成为现代计算机系统的标准固件接口。

分区表

分区表常用的有 MBR 和 GUID 两种

MBR

MBR（Master Boot Record，主引导记录）是硬盘驱动器或其他可启动存储设备上的一个特殊类型的扇区，通常位于设备的第一个扇区。它包含了启动引导程序，用于在计算机启动时加载操作系统的加载程序。MBR 还包含了硬盘驱动器分区的信息，这些信息用于确定各个分区的位置和大小。

由于每个分区信息需要16个字节，所以对于采用MBR型分区结构的硬盘，最多只能识别4个主要分区（Primary partition）。所以对于一个采用此种分区结构的硬盘来说，想要得到4个以上的主要分区是不可能的。这里就需要引出扩展分区了。扩展分区也是主要分区的一种，但它与主分区的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区。另外最关键的是MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘。因为这一方案用4个字节存储分区的总扇区数，最大能表示2的32次方的扇区个数，按每扇区512字节计算，每个分区最大不能超过2TB。磁盘容量超过2TB以后，分区的起始位置也就无法表示了。

GUID

这种磁盘，通常称为GPT磁盘，GPT全称：Globally Unique Identifier Partition 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 具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区，因为Windows系统最多只允许划分128个分区，支持高达 18 千兆兆字节的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)，支持2TB以上的大硬盘。

二者对比

	MBR	GUID
分区表安全性	MBR的意思是“主引导记录”，它有自己的启动器，也就是启动代码，一旦启动代码被破坏，系统就没法启动，只有通过修复才能启动系统。	GUID分区表自带备份，在磁盘的首尾部分分别保存了一份相同的分区表。其中一份被破坏后，可以通过另一份恢复。
支持磁盘容量	MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘，也即3TB硬盘以MBR分区方案分区，有三分之一容量会认不到。	以GUID分区表(GPT)方案分区则可认到最大18EB(18X1024GB)容量的磁盘。
分区个数	MBR分区表的硬盘最多只能划分4个主分区磁盘	而GPT分区表类型，此分区表类型不受分区个数限制。限制只在于操作系统——Windows支持最多128个GPT分区，而且你还不需要创建扩展分区。

操作系统一定要装在主分区磁盘中

对应关系

分区方式 MBR 对应 Legacy 开机引导方式；
分区方式 GUID 对应 UEFI 开机引导方式；

对于当下的电脑，绝大多数情况都是 GUID(GPT) 和 UEFI 的组合

NVMe 和 SATA

NVMe（Non-Volatile Memory Express）和 SATA（Serial Advanced Technology Attachment）都是存储设备与计算机之间进行数据传输的接口协议，但它们之间存在一些重要的区别。本文将介绍NVMe和SATA的区别，包括性能、功耗、可靠性以及应用场景等方面。

NVMe是一种高性能的存储设备接口协议，它使用PCI Express（PCIe）总线来传输数据。PCIe总线是一种高速串行总线，其数据传输速度比SATA更快。NVMe还支持并发I/O操作，这意味着它可以同时处理多个读写请求，从而提高了存储设备的性能。另外，NVMe还支持命名空间（namespace）的概念，命名空间可以使多个独立的逻辑存储设备共享同一个物理存储设备，从而提高了存储设备的利用率。

相比之下，SATA是一种较为传统的存储设备接口协议，它使用串行ATA总线来传输数据。ATA总线是一种较为低速的串行总线，其数据传输速度远低于PCIe。此外，SATA不支持并发I/O操作以及命名空间的概念，这意味着它在处理多个读写请求时需要进行较为复杂的调度操作，从而降低了存储设备的性能。