UEFI BIOS系统浅谈

韩新军 白茹 田玉平

摘 要：BIOS技术已经走过了二十多年的历史，可以说具有超强的生命力，如果把现在的BIOS系统打开对比二十年前的BIOS系统，我们会惊异地发现两者之间几乎没有发生质的变化，相对计算机其它软、硬件日新月异的变化它似乎成了不变的神话。但现在它终于面临被淘汰，因为取代它的UEFI系统终于出现了。

关键词：UEFI系统；BIOS系统；特点；模式

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0070-02

1 UEFI系统概述

1.1 BIOS历史回顾

BIOS（Basic input/output system），直接负责进入操作系统之前的初始化工作，是计算机中运行在最底层的程序，作为软、硬件之间的接口，BIOS使系统硬件与软件分离，用户在不必更换硬件的前提下更换相应的操作系统。

①BIOS被写入ROM中，它不会因为断电而丢失；

②BIOS用汇编语言编写；

③BIOS负责操作系统与硬件的联系。

BIOS程序在计算机开机或重启时，系统主板会产生Reset信号，系统从BIOS存储的ROM的起始地址开始读取并运行BIOS程序。在完成POST（Power on self test）以后，如果发现错误，系统会提示或警告，否则将按照CMOS设置的引导记录完成系统启动。

1.2 Legacy BIOS将很快被UEFI取代

①Legacy BIOS界面从产生到现在未发生大的变化，一直使用字符界面。

②不完全即插即用，一般都要对硬件驱动和I/O资源进行手动调整。

③BIOS升级刷新风险很大，一旦出错或在操作过程中断电等意外事故发生时将导致刷新失败和BIOS损坏。这时，主板只能返厂或报废。

④Legacy BIOS采用16位模式，堆栈最大容量有限，而且运行速度慢，启动时间长。

因此，Legacy BIOS将很快被友好的图形界面、支持鼠标操作、可扩展、可升级的UEFI取代。

1.3 UEFI简介

UEFI全称Unified Extensible Firmware Interface，即统一可扩展硬件接口，在全新计算机硬件基础上取代Legacy BIOS。

①通过保护预启动或预引导过程阻止或防止恶意程序的攻击，提高安全性。

②缩短启动时间和从休眠状态恢复的时间。

③支持容量超过2.2 TB驱动器。

④支持64位硬件设备驱动程序，系统在启动过程中可以对超过172 GB的内存进行寻址。

⑤UEFI可兼容Legacy BIOS。

UEFI BIOS可以有以下两种启动模式：

一是Legacy+ UEFI启动模式（UEFI与Legacy BIOS共存）；

二是UEFI启动模式（只在UEFI引导模式下启动系统）。

2 UEFI系统的主要特点

2.1 UEFI额基本功能

①不用进入操作系统就可对硬盘进行管理；

②可远程配置、引导；

③具有脱离操作系统的管理工具。

2.2 工作过程

启动系统→硬件初始化→加载UEFI驱动程序及执行相关程序→在UEFI系统启动菜单中选取要进入的系统并向UEFI提交启动引导代码。

2.3 主要特点（与Legacy BIOS相比）

①安全性：UEFI启动需要一个独立的分区（在硬盘上），它将系统启动文件和操作系统隔离，更好保护系统的启动，即使系统启动出现错误，只需对启动分区重新设置。

②启动设置更灵活。

③支持大容量硬盘，主分区不受限制。

④纠错和容错能力强。

UEFI用C语言模块化编程，与Legacy BIOS汇编语言来说更容易实现，而且它运行于32位或64位模式，突破了以前Legacy16位代码寻址能力。

⑤鼠标、图形化操作。

⑥扩展性强。

UEFI使用C语言模块化设计，分为硬件和操作系统管理两部分。操作系统管理是一个可编程的接口，通过接口主板厂商可以实现各种丰富的功能。

⑦采用图形化界面。

⑧Legacy BIOS硬盘分区只允许有4个主分区，而UEFI不限制。

⑨UEFI提供兼容性模块，以支持Legacy BIOS，保证了UEFI在技术上的正常过渡。

3 UEFI+Legacy BIOS模式设置的注意事项

在现在向UEFI BIOS过渡阶段，UEFI采用UEFI+Legacy BIOS模式。在这个模式中增加了一个特殊模块CSM（全名为Compatibility Support Module）兼容性支持模块，对不支持UEFI的系统提供兼容性支持，目前Windows 8/Windows 8.1完全支持UEFI系统。

Windows 7 64位系统不完全支持UEFI，因此，UEFI BIOS下安装Windows 7 64位必须开启CSM，多数计算机能自动或手动开启，少数则必须强制关闭CSM。

预装Windows8或Windows 8.1系统的计算机大都采用UEFI BIOS。

因为Windows 7 64位系统不完全支持UEFI，如果要安装Windows 7 64位系统，就不能把BIOS设为“纯UEFI”模式，而且必须禁用“Secure Boot”。

设置UEFI BIOS：Boot Mode [UEFI/ Legacy]设置为UEFI

Launch CSM[Enable/Disabled]设置为Disabled

Launch CSM[UEFI/ Legacy]设置为UEFI

设置兼容模式：CSM Support[yes/No]设为yes

OS Optimized Defaults[Enable/Disabled]设置为Disabled

OS Optimized Defaults[Windows 8 64 bit/others] 设置为others

禁用安全启动：Secure Boot[Enabled/Disabled]设置为Disabled。

有些计算机强制为“纯UEFI”，则必须将BIOS设置为Legacy模式才能安装Windows 7。当然，这种情况下需要把硬盘重新分区并改为“MBR分区方案”

设置UEFI BIOS：

Boot Mode[UEFI/ Legacy]设置为Legacy

Launch CSM[Enabled/Disabled] 设置为Enabled

Launch CSM[UEFI/ Legacy] 设置为Legacy

设置兼容模式：CSM Support[yes/No]设为yes

OS Optimized Defaults[Enable/Disabled]设置为Disabled

OS Optimized Defaults[Windows 8 64bit/others] 设置为others

禁用安全启动：Secure Boot[Enabled/Disabled]设置为Disabled

需要注意的是，有的计算机将BIOS Mode[UEFI only/ Legacy support]设置为Legacy support，而把Boot priority设置为UEFI，也表示“UEFI模式下开启了CSM”。

Secure Boot、

Secure Boot只是UEFI的一个部分，设置它的目的是防止恶意软件的侵入，UEFI规定主板出厂时可以设置公钥，然后任何在这块主板上加载的操作系统或硬件驱动程序必须通过公钥的认证，否则主板拒绝加载，由于恶意软件不可能通过认证，因此就无法感染Boot。

4 应用实例（以联想E440为例）

4.1 实例1

预装Windows 8/Windows 8.1系统改装Windows7或Windows XP系统：

①开机进入Windows 8/Windows 8.1系统，重启系统（注意是重启，不是关机！）在黑屏时反复按F1，进入BIOS；

②找到Security—Secure Boot；

③把默认Enabled改为Disabled；

④改完后按Esc键回主界面，选择start up—UEFI/ Legacy Boot，把默认状态UEFI only改为Legacy only；

⑤如果要装windows XP系统，退回主界面，选择Config—Serial ATA（S-ATA），把默认AHCL改为Compatibility，如果是Windows7或Windows8则忽略；

⑥按F10选择yes保存重启；

⑦按F12选择光驱引导，进行系统安装。

一定要注意的是硬盘上保存的数据（不仅仅是C盘、桌面上、我的文档，还有其它分区上的数据）要做好备份，因为Windows8系统使用的是GPT分区结构，而Windows7只有64位才支持此分区结构，其它系统都要删除Windows8所有分区（包含隐含分区）。

4.2 实例2

如何将硬盘GPT模式转化成MBR

如果在系统安装过程中出现以下问题：

①安装程序无法对硬盘进行分区或分区后不能点击下一步；

②可以正常分区安装，但在重启时在logo界面死机；

③提示磁盘错误；

④重启后蓝屏。

这时就要考虑要将硬盘分区模式从GPT转化为MBR

在进入Windows7安装的第一个画面时，按shift+F10，启动CMD命令行模式窗口并输入：diskpart。操作完成，重启计算机进行正常系统安装。

5 结 语

UEFI与Legacy BIOS相比有许多优势但难免也有不足之处，如UEFI要在硬盘上划出一块区域来做为自己的存储空间，这一小块空间出现物理损伤，后果将很严重。随着技术的进步，这个不足一定会有解决的办法。

参考文献：

[1] 张海林.Xen虚拟机监管器对UEFI的支持研究与实现[D].北京：中国 科学院，2014.

[2] 陈峰.基于片上系统的EFI安全机制研究[J].计算机应用，2009，（Z2）.

[3] 张凯.XEN虚拟计算环境下的可信接入控制研究[D].北京：中国科学

院，2011.

[4] 闫彩霞.基于UEFI的BIOS信任链的研究[D].北京：北京工业大学，

2011.