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硬盤MBR和GPT區別

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似乎人人都可以張嘴就說“我懂電腦”,但是總有一些看起來完全不懂但實際上非常基礎的東西讓“懂”與“不懂”清晰地劃清界限。比如UEFI+GPT就是其中之一。這篇文章就總結了MBR和GPT區別。

什麽是MBR,什麽是GPT

GPT和MBR是兩種不同的分區方案。目前在Windows下廣泛采用的磁盤分區方案仍然是MBR分區結構,但不容懷疑GPT是今後的趨勢。

MBR磁盤分區結構用下圖簡單表示(Windows下基本磁盤、4個主分區)

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為了方便計算機訪問硬盤,把硬盤上的空間劃分成許許多多的區塊(英文叫sectors,即扇區),然後給每個區塊分配一個地址,稱為邏輯塊地址(即LBA)。
在MBR磁盤的第一個扇區內保存著啟動代碼和硬盤分區表。啟動代碼的作用是指引

計算機從活動分區引導啟動操作系統(BIOS下啟動操作系統的方式);分區表的作用是記錄硬盤的分區信息。在MBR中,分區表的大小是固定的,一共可容納4個主分區信息。在MBR分區表中邏輯塊地址采用32位二進制數表示,因此一共可表示2^32(2的32次方)個邏輯塊地址。如果一個扇區大小為512字節,那麽硬盤最大分區容量僅為2TB。

GPT

磁盤分區結構可用下圖簡單表示(Windows下基本磁盤)

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可以看到,在GTP磁盤的第一個數據塊中同樣有一個與MBR(主引導記錄)類似的標記,叫做PMBR。PMBR的作用是,當使用不支持GPT的分區工具時,整個硬盤將顯示為一個受保護的分區,以防止分區表及硬盤數據遭到破壞。UEFI並不從PMBR中獲取GPT磁盤的分區信息,它有自己的分區表,即GPT分區表。

GPT分區表的優勢

GPT的分區方案之所以比MBR更先進,是因為在GPT分區表頭中可自定義分區數量的最大值,也就是說GPT分區表的大小不是固定的。在Windows中,微軟設定GPT磁盤最大分區數量為128個。另外,GPT分區方案中邏輯塊地址(LBA)采用64位二進制數表示,可以計算一下2^64是一個多麽龐大的數據,以我們的需求來講完全有理由認為這個大小約等於無限。除此之外,GPT分區方案在硬盤的末端還有一個備份分區表,保證了分區信息不容易丟失。

BIOS

引導系統方式(引導Windows

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BIOS下啟動操作系統之前,必須從硬盤上指定扇區讀取系統啟動代碼(包含在MBR主引導記錄中),然後從活動分區中引導啟動操作系統,所以在BIOS下引導安裝Windows操作系統,我們不得不使用一些工具(DiskGenius)對硬盤進行配置以達到啟動要求(即建立MBR硬盤主引導和活動分區)。

傳統BIOS的過程好像也不算復雜,但是由於BIOS的資源控制采用了中斷向量的方式,所它在擴展性方面以及安全性上都不能有所保障。除此之外,有些電腦的BIOS的硬件自檢時間非常長,這個時間大概就是我們的任務管理器顯示的BIOS時間。

因為BIOS無法識別GPT分區,所以BIOS下GPT磁盤不能用於啟動操作系統,在操作系統提供支持的情況下可用於數據存儲。

BIOS方式啟動過程看起來很不好,他要不斷交接電腦控制權和讀取引導記錄並嘗試引導,屏幕要閃很多次,還要看一段時間的Windows窗口的加載圖標。

UEFI

引導系統方式(引導Windows

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UEFI下啟動操作系統,不再需要主引導記錄,不再需要活動分區,不需要任何工具,只要復制安裝文件到一個FAT32(主)分區/U盤中,然後從這個分區/U盤啟動。

UEFI在開機方面相比BIOS少了自檢這一步,它把硬件信息存在了硬盤裏,直接讀取,因此它的啟動速度更快;UEFI是BIOS的一種升級替代方案,UEFI之所以比BIOS強大,是因為UEFI本身已經相當於一個微型操作系統,其帶來的便利之處在於:首先,UEFI已具備文件系統(文件系統是操作系統組織管理文件的一種方法,直白點說就是把硬盤上的數據以文件的形式呈現給用戶。Fat32、NTFS都是常見的文件系統類型)的支持,它能夠直接讀取FAT分區中的文件;其次,可開發出直接在UEFI下運行的應用程序,這類程序文件通常以efi結尾。既然UEFI可以直接識別FAT分區中的文件,又有可直接在其中運行的應用程序。那麽完全可以將Windows安裝程序做成efi類型應用程序,然後把它放到任意fat分區中直接運行即可,如此一來安裝Windows操作系統這件過去看上去稍微有點復雜的事情突然就變非常簡單了,就像在Windows下打開QQ一樣簡單。

UEFI可同時識別MBR分區和GPT分區,因此UEFI下,MBR磁盤和GPT磁盤都可用於啟動操作系統和數據存儲。不過微軟限制,UEFI下使用Windows安裝程序安裝操作系統是只能將系統安裝在GPT磁盤中。

UEFI方式啟動過程以SSD中啟動WIN10為例,按下電源鍵,過1-2秒,然後出現主板的標誌,過1-2秒,標誌下出現轉圈的點(表示正在加載Windows,這和BIOS啟動完全不一樣),過5-7S,黑一下,過1-2S,到開機鎖屏界面;中間沒有出現Windows窗口的加載圖標,開機全程給人一種行雲流水的感覺。

UEFI+GPT最好用64位操作系統。

總的來說:

1、GPT能使用大於2.2T的硬盤,MBR不行。支持最大卷為18 EB(1EB=1048576TB)。

2、GPT可以支持無限個分區,微軟目前的限定是128個。Linux、ubuntu、macos都能支持這種分區格式。MBR最多4個主分區,超過4個再分區只能通過邏輯分區。

3、GPT分區磁盤有備份分區表來提高分區數據結構的完整性。

4、UEFI + GPT 開機啟動更快,開機時跳過外設檢測,並且可以實現啟動時原生分辨率,搭載固態硬盤開機時間很短,十秒左右。(沒有開機硬件自檢會稍微快了那麽1、2秒)

5、UEFI + GPT 支持Secure Boot。通過保護預啟動或預引導進程,抵禦bootkit攻擊,從而提高安全性。所有在開機時比Windows內核更早加載,實現內核劫持的技術,都可以稱之為Bootkit。

6、UEFI BIOS 可用鼠標操作圖形界面,不再是枯燥的藍底白字的英文。(Intel提出,用於取代BIOS)。UEFI的優越特性:可操作性、安全性、兼容性、可擴展性。

BIOS+MBR的系統引導文件可以和系統文件在同一分區的根目錄,也可以不與系統文件同一分區,只要系統引導文件所在分區為活動的主分區即可啟動操作系統;而UEFI+GPT只能把系統引導文件放置在ESP分區,且操作系統必須在另外的主分區,也就是說,UEFI+GPT強制要求系統啟動文件與系統文件必須分離,不在同一分區。

BIOS+MBR一旦系統安裝好之後,如果系統引導文件在單獨的分區,此分區可以在操作系統中可見,也可以設置此分區為隱藏,系統都可以正常啟動;而UEFI+GPT系統引導文件所在的ESP分區在操作系統中為不可見,進入系統後自動隱藏。

對比采用傳統BIOS引導啟動方式,UEFI BIOS減少了BIOS自檢的步驟,節省了時間,從而加快平臺的啟動。

----------拓展-------------

BIOS和UEFI、MBR和GPT 搭配情況:

(1)BIOS+MBR:可用,可啟動系統。最常見!這是最傳統的,系統都會支持;唯一的缺點就是不支持容量大於2T的硬盤。

(2)BIOS+GPT:可用,但是無法啟動系統。BIOS是可以使用GPT分區表的硬盤來作為資料盤的,但不能引導系統;若電腦同時帶有容量小於2T的硬盤和容量大於2T的硬盤,小於2T的可以用MBR分區表安裝系統,而大於2T的可以使用GPT分區表來存放資料也沒什麽問題。但系統須使用64位系統。

BIOS+GPT也是合理的模式,但這種模式下無法啟動此硬盤上的系統,而如果只是作為存儲盤,則沒有什麽影響。主硬盤BIOS+MBR裝系統、軟件,次硬盤BIOS+GPT存儲文件,這是很多影音文件發燒友在使用的模式。

(3)UEFI+MBR可以把UEFI設置成Legacy模式(傳統模式)、打開CSM兼容模塊,讓其支持傳統MBR啟動,但純屬瞎折騰,帶來的效果同BIOS+MBR。沒有意義。

(4)UEFI+GPT:可用,可啟動系統。最常見!未來趨勢。如果要把大於2T的硬盤作為系統盤來安裝系統的話,就必須如此。而且系統須使用64位系統,否則無法引導。但系統又不是傳統在PE下安裝後就能直接使用的,引導還得經過處理才行。UEFI和GPT是相輔相成的。

UEFI+GPT並不能非常有效的提高開機速度(當然,還是有點作用的),網傳的X秒啟動,大多數是混淆了WIN8/8.1的假關機功能造成的。理性對待UEFI+GPT,這只是一個新模式,不是神話。

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