大D技研室

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近些年来，随着技术的高速发展，借着Win8的春风，把GPT、UEFI吹进了传统PC中，噢，你说Mac啊。大D一直不喜欢水果的产品，只是比较欣赏水果产品的工业设计，但是你要让大D去购买并使用水果的产品。那基本是不可能的。

虽然Mac对GPT分区表和EFI的支持要更早。

随着大D逐渐接触各类使用UEFI的超级本、笔记本、台式机。对UEFI和GPT的了解逐渐增多。

思来想去写个水文权当科普。

由于大D的本子不主持EFI，还是传统的BIOS，于是本文中涉及到的所有操作，均在Vmware虚拟机下进行，跟实体机操作并无大区别，灵活变通即可。

本文将从多个方面深度解析GPT和UEFI，同时还会以Win7 64bit作为范本，演示如果在EFI/GPT上安装Win7。

全局唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）是一种硬盘的分区结构。它是可扩展固件接口标准（EFI）的一部分，用来替代BIOS中的主引导记录分区表。但因为MBR分区表不支持容量大于2.2TB的分区，所以也有一些BIOS系统为了支持大容量硬盘而用GPT分区表取代MBR分区表。GPT分区表支持最多9.4ZB的硬盘和分区。

说到GPT分区表，自然要回顾一下原始的MBR是怎么实现的。

主引导记录（Master Boot Record，缩写：MBR），又叫做主引导扇区，是计算机开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区，它在硬盘上的三维地址为（柱面，磁头，扇区）＝（0，0，1）。在深入讨论主引导扇区内部结构的时候，有时也将其开头的446字节内容特指为“主引导记录”（MBR），其后是4个16字节的“磁盘分区表”（DPT），以及2字节的结束标志（55AA）。

因此，在使用“主引导记录”（MBR）这个术语的时候，需要根据具体情况判断其到底是指整个主引导扇区，还是主引导扇区的前446字节。

由于主引导记录中磁盘分区表（DPT）的大小为64字节，每个分区是16字节，这也就固定了MBR只能有四个主分区。

为解决多分区的问题，引入了扩展引导记录（EBR）的概念，使MBR可以支持更多的分区。

但MBR的问题在于无法管理更大的分区或硬盘。

现在让我们回到GPT分区表上来，先让我们来看一下GPT分区表的结构：

在MBR硬盘当中，分区信息直接存储在主引导记录（MBR）中，而在GPT硬盘中，分区表的位置信息存储在GPT头中，但出于兼容性考虑，硬盘的第一个闪去仍是MBR分区，之后才是GPT头。

传统MBR（LBA 0）

LBA 0 当中存储的是出于兼容性考虑而存储的一段MBR，用来防止不支持GPT表的硬盘工具错误识别并导致硬盘内数据损坏，这个MBR也叫做保护MBR。

同时这部分可以使不支持GPT启动的操作系统可以从MBR启动，启动之后只能操作MBR分区表的分区，无法操作GPT分区表中的分区。

Mac中的Boot Camp就是使用这种方式来启动硬盘上的Windows的。

分区表头（LBA 1）

分区表头定义了硬盘的可用空间以及组成分区表的项（分区）的大小和数量。

同时还记录了这块硬盘的GUID（全局唯一标识符，一个16字节（128位）的二进制数）。记录了分区表本身的我只和大小。以及备份分区表头和分区表的位置和大小（在硬盘最后面）。同时自身还具备CRC32校验，当出错时，可以从备份GPT中恢复整个分区表。

分区表项（LBA2-33）

这部分存储就是分区信息了。使用GUID来表示分区的类型，起始LBA、末尾LBA、属性、分区名等等信息。

操作系统支持

类Unix系统

操作系统	版本	平台	BIOS/GPT	UEFI/GPT
FreeBSD	7.0以后	x86、x86-64	支持	支持
Linux	大多数发行版	x86、x86-64、IA-64	支持	支持
Mac OS X	10.4.0以后	x86、x86-64	不支持	支持
Solaris	10以后	x86、x86-64、SPARC	不支持	不支持

32位Windows系统

操作系统	平台	自BIOS/GPT启动	自EFI/GPT启动	支持GPT磁盘读取写入
Windows XP	x86	否	否	否
Windows Server 2003	x86	否	否	否
Windows Server 2003	x86	否	否	是
Windows Vista	x86	否	否	是
Windows Server 2008	x86	否	否	是
Windows 7	x86	否	否	是

64位Windows系统

操作系统	平台	自BIOS/GPT启动	自EFI/GPT启动	支持GPT磁盘读取写入
Windows XP	IA-64	否	是	是
Windows XP	IA-64	否	是	是
Windows Server 2003	IA-64	否	是	是
Windows Server 2003	x86-64	否	否	是
Windows XP	x86-64	否	否	是
Windows Vista	x86-64	否	是	是
Windows Server 2008	x86-64,IA-64	否	是	是
Windows 7	x86-64	否	是	是
Windows Server 2008 R2	x86-64,IA-64	否	是	是

统一可扩展固件接口（英语：Unified Extensible Firmware Interface，简称UEFI）是一种个人电脑系统规格，用来定义操作系统与系统韧体之间的软件界面，为替代BIOS的升级方案。可扩展固件接口负责加电自检（POST）、连系操作系统以及提供连接操作系统与硬件的接口。

UEFI最初由英特尔开发，原名为EFI（Extensible Firmware Interface）现时由统一可扩展固件接口论坛（UEFI论坛）来推广与发展。

我们还是先来回顾一下BIOS

BIOS

BIOS（Basic Input/Output System）

在PC启动的过程中，BIOS担负著初始化硬件，检测硬件功能，以及引导操作系统的责任。

BIOS的主要工作就是对电脑进行自检和初始化。同时负责一些程序服务的处理和硬件中断处理。

接下来往回说，接着说UEFI

UEFI

UEFI产生的背景

大家都知道，Intel一直引领着以x86系列处理器为基础的PC技术潮流。在PC、芯片组等领域也一直保持绝对主导的地位。

UEFI技术的前身EFI技术是源于Intel Itanium（安腾）平台的。传统的BIOS技术是为了兼容16位实模式，这就导致了后期基本上所有的处理器升级换代都要保有16位实模式。处理器加电启动的时候，仍然会切换到16位实模式运行。

Intel认为，CPU为了兼容古老的BIOS，就必须有16位实模式兼容，这样限制了CPU的发展。

BIOS是以16位汇编代码，寄存器参数调用方式，静态链接以及1M一下内存固定编址存在了十几年，虽然各大BIOS厂商一直在努力让BIOS跟上潮流，但是BIOS的本质得不到改变。

这迫使Intel在开发新的处理器的时候，必须考虑加上使性能大大降低的兼容模式。

但Intel自家体系中的安腾处理器没有这样的顾虑，安腾是一个新生的处理器架构，系统固件和操作系统之间的接口都可以重新定义。

这一次，Intel将其定义成一个可以扩展的。标准的固件接口规范，不同于传统的BIOS。这个新产品就是EFI。

EFI和BIOS的区别

最重要的区别在于，EFI使用的是模块化，C语言风格的参数堆栈传递方式，动态链接的形式构建的系统，比BIOS更容易实现，容错和纠错的能力更强大。

同时还大大的缩短了系统研发时间，UEFI运行在32或64位模式，甚至可以在未来的技术发展中，突破现在传统的16位代码寻址模式，达到处理机的最大寻址。

利用EFI加载驱动、识别及操作硬件。

EFI系统驱动是又EFI Byte Code编写成，这是EFI专用的虚拟机器语言，只能在EFI驱动运行环境下被解释运行。这就保证了向下的兼容性。

另外，EFI驱动开发简单，所有的PC部件生产厂商都可以参与进来，整个过程十分像现代操作系统开发的过程。

这样就实现了让BIOS图形化，图形化监控硬件状态。甚至让不进入操作系统收邮件变成可能。

EFI和操作系统

EFI在其概念上，非常类似于一个操作系统，但是仅具有操作硬件资源的能力。虽然有人认为有一天EFI会取代操作系统。但是，EFI的缔造者们，在第一版规范出台的时候，就将EFI的能力限制起来，让它不能威胁到操作系统的统治地位。

1、EFI只是硬件和预启动软件间的接口规范。

2、EFI环境不提供中断机制。只让EFI驱动轮询检查硬件状态，需要用解释方式运行，较操作系统的机械码驱动效率低。

3、EFI不提供缓存器保护。只具备一定的管理能力。

EFI的组成

一般认为EFI由以下几个部分：

1.Pre-EFI初始化模块

2.EFI驱动执行环境

3.EFI驱动程序

4.兼容性支持模块（CSM）

5.EFI高层应用

6.GUID硬盘分区表

在实现上：

EFI初始化模块负责CPU、主板北桥（桥）以及存储器的初始化，然后载入EFI驱动执行环境。

当驱动执行环境载入执行后，系统可以枚举并加载其他的EFI驱动，进行各类设备的初始化。

UEFI的发展

Intel和Microsoft都在大力推广UEFI，由Intel和AMD在内的一些PC厂商成立了UEFI论坛，目前最新的版本为：v2.3.1。

由于大D手里木有支持EFI的电脑，于是这里需要配置一个VMware虚拟机，以方便继续介绍下面的东西。

打开VMware虚拟机的配置文件，文件名一般为xxxx.vmx

在本文件最后添加一行：

即可。

配置好了VMware之后，继续往下走~

方法都大同小异，灵活变通的掌握就OK咯~~

我们先来观赏一下VMware EFI提供的Boot Maintenance Manager。

、

这里，必须使用原版的Windows安装盘，市面上所谓的GHOST版本和OEM版可能无法在EFI上引导。

引导成功后到EFI Shell的样子：

大D在第一次尝试安装的时候发现无法引导到安装光盘上，后来经过一些搜索，得知VMware9对EFI支持还不会很良好，需要在设置虚拟机的时候选择安装的操作系统为Windows 7X64，才可以引导到安装程序。

如果是一块新的硬盘，那么直接分区即可。会看到又一个分区为128M的MSR保留分区。

Microsoft 保留分区 (MSR) 在每个磁盘驱动器上保留空间以供以后的操作系统软件使用。GPT 磁盘不支持隐藏的扇区。以前使用隐藏扇区的软件组件现在为特定于组件的分区分配部分 MSR。例如，将基本磁盘转换为动态磁盘会导致该磁盘的 MSR 减少，由新创建的分区保留动态磁盘数据库。MSR 具备 Partition GUID：

DEFINE_GUID (PARTITION_MSFT_RESERVED_GUID, 0xE9E, 0x0B, 0x4DB8, 0x81, 0x7D, 0xF9, 0x2D, 0xF0, 0x02, 0x15, 0xAE)

MSR的大小随着硬盘的大小而不同，大于16G的硬盘，MSR为128MB

接下来的安装与普通安装无异。

如果硬盘上原先是MBR分区表怎么办？

你会遇到如下图提示的错误：

选择驱动器高级选项，将所有分区删除重建即可。如果你想折腾，还可以选择使用DiskPart分区。

DiskPart分区

安装程序里shift+F10可以叫出命令提示符。

然后在安装程序里继续安装即可，如果看不到分区情况，请刷新。

欢乐的时间总是短暂地，换来的是无尽的空虚和长叹。

这水文洋洋洒洒也写了3000多字。

从一定的角度上展现了EFI和GPT。

也大致说明了如何在EFI+GPT上安装Win7。

BIOS的全面衰亡指日可待，全新的EFI+GPT早晚有一天会占领所有的电脑。

但是不得不面对的是，EFI+GPT让Win7的基于MBR引导技术的激活方式几乎全部报废。

这也是为什么微软大力推行EFI的主要原因。反盗版嘛。

不过已经有了在EFI上激活Win7的方法，各位看客就自己搜索吧。嘿嘿。

Windows GPT 需要的分区---GPT相关之二

IDF2011英特尔信息技术峰会——微软 Windows 平台演进与UEFI规范 主讲：杜熊、Tony Managefeste

让 VMware Workstation 8 支持EFI/UEFI BIOS 启动

HOW TO: Use the Diskpart.efi Utility to Create a GUID Partition Table Partition on a Raw Disk in Windows

Windows and GPT FAQ

Change a Master Boot Record Disk into a GUID Partition Table Disk’

GUID Partition Table

http://zh.wikipedia.org/wiki/BIOS

VMWare cannot install windows 7 64 bit.

Install Win 8 on VMware with EFI

http://zh.wikipedia.org/wiki/GUID

http://zh.wikipedia.org/wiki/MBR

http://zh.wikipedia.org/wiki/UEFI

本文要感谢D大和兔兔。感谢两位给大D以灵感写本文。

2013-04-07 第一次修订

感谢52神犇指出的错误。