UEFI引导解析-从BIOS到UEFI，计算机启动的革新之旅

随着计算机技术的进步，传统的基于BIOS和主引导记录的启动系统已经无法满足现代需求，尤其是自1980年代MSDOS时代以来。因此，微软和英特尔等公司开始研发其现代化的继承者。约在2000年左右，第一个可扩展固件接口（EFI）规范应运而生，并在2005年统一EFI论坛成立后逐步演化为当前的UEFI标准。

什么是UEFI？

UEFI，全称统一可扩展固件接口，是一种微型操作系统，用于启动计算机主板及其硬件后立即加载特定的启动程序（称为引导加载程序），并执行其他操作例程，通常以登录屏幕结束。用户输入信息后，计算机即可用于特定任务，如文字处理等。

为了使用UEFI接口，计算机需要安装特殊固件在主板上，这些固件在启动时作为固件与操作系统之间的特殊通信层，永久存储在主板的内存芯片上。

如今，NVRAM用于存储启动相关设置，例如配置数据和BIOS参数，这些设置在计算机关闭后仍然保留，电量消耗非常低，由主板电池提供。

UEFI通常被称为BIOS的直接继承者，虽然并未规定如何对固件进行整体编程，而是描述了固件与操作系统之间的接口应如何设计。它是对传统BIOS的现代化扩展，允许通过操作界面启动计算机，并引入新的功能和机制。区分这两种启动方式时，我们通常称之为传统BIOS和UEFI固件。

UEFI的优点

UEFI在Windows生态系统中从Windows8开始成为标准的启动方式，并引入了GUIDPartitionTable（GPT）作为硬盘分区的标准，与传统的基于主引导记录的BIOS系统引导技术不再兼容。UEFI和GPT组合为新功能和选项铺平了道路，同时消除了传统引导过程的一些限制。

UEFI技术的一些主要优点和功能包括：

设计为工业标准

易于使用C语言编程

模块化结构非常灵活，可以适应不同的硬件环境和配置要求

支持扩展功能和程序，如数字版权管理、网络浏览器等

提高可用性，支持图形用户界面和计算机鼠标

集成引导管理器，管理多个操作系统的引导加载程序

可以早期集成驱动程序，不再需要由操作系统加载

提供诊断和故障排除的命令行工具（UEFIShell）

支持网络功能，即使操作系统未激活

支持远程维护和通过网络启动的功能

引入安全启动功能，提升整体安全性，防止未经授权的系统引导和病毒攻击

UEFI的缺点

尽管UEFI具有许多优点，但也存在一些缺点。例如，由于其仅支持64位系统，导致其与32位系统的兼容性有限。为了提高兼容性，引入了兼容性支持模块（CSM），使得在现代硬件上运行32位操作系统成为可能，但这仍是一个临时解决方案。

另一个缺点是安全风险，由于启动阶段的直接连接，恶意软件有机会在操作系统安全机制之前感染计算机。为了应对这一问题，引入了安全启动功能，但仍需进一步的技术发展和安全改进。

结论

UEFI引导作为现代计算机系统的标准，极大地提升了系统启动速度、安全性和灵活性，为计算机技术的发展带来了新的机遇和挑战。随着技术的进步，我们期待UEFI引导在未来继续发挥其重要作用，为计算机系统的性能和安全性提供更好的保障。