[UEFI] 关于 UEFI 的研究

本文结合实际实现分析。

现在的主板BIOS都是UEFI BIOS，但依然支持 传统引导(Legacy Boot)，原因在 UEFI BIOS 做了 CSM 兼容处理，而不能说是内置了 UEFI 和 Legacy 两个 BIOS。
现在一般称 UEFI BIOS 为 BIOS，称不支持 UEFI 的为 Legacy Boot。
如无特指，下称 UEFI BIOS 为 BIOS，操作系统为 OS

支持多引导启动

UEFI 支持多系统启动，一般提供了 UEFI 启动项快捷键（俗称 U 盘启动快捷键）。

如台式技嘉主板 BIOS 为 F12
如笔记本神舟/炫龙主板 BIOS 为 F7

传统引导

传统启动：
传统引导 是把记录到 MBR(Master Boot Record) ，但是更改分区就会修改 DPT分区表 导致引导丢失（格式化分区不影响），Windows7 启动流程：Lecacy BIOS–>MBR–>DPT–>PBR（记录着OS的引导）–>{Bootmgr->BCD文件->Winload.exe}

传统引导不支持原生多引导，因为 分区表大小是有限的，如果要支持多引导，只能让 PBR 指向一个启动菜单管理器如 grub4dos ，然后通过这个管理器再去选择启动其他系统。

UEFI 引导

而 UEFI 引导采用文件式，这也是能够支持原生多引导的基础。

EFI 分区，是一个带有特殊 ID 的 FAT 分区。
开机时，UEFI BIOS 初始化，然后读取并执行 EFI 分区内的 efi 文件，之后就一般是操作系统内核的链式启动了(如Windows的启动过程：BIOS-->ESP分区-->bootxxx.efi-->{Bootmgr-->加载BCD文件-->读取winload.efi})

各主板厂家设计稍有差异，并不会完全遵循 UEFI 标准。
例如 技嘉带图形界面BIOS的台式主板(启动项快捷键 F12)：
他们就设计为 扫描到多少个 FAT 分区就显示为多少个启动项，并以储存设备名作为启动项名。

只需要在 移动USB储存设备上的一个 EFI 分区上放置一个可引导文件如 /EFI/Boot/bootx64.efi，即可通过主板 BIOS 快捷键启动
EFI 分区一般为FAT 系文件系统（FAT12~32，exFAT需要看厂家是否支持，小部分厂家还支持 NTFS 等其他文件系统作为 EFI 区）

注意：
一般 BIOS 为了安全，在本地已有 OS 引导的情况下，不会把本地硬盘上的 FAT 分区识别为启动项，而是要求本地操作系统把启动项储存在主板里。（非本地盘如 U 盘一般不受影响）
而面向用户的 Linux 操作系统一般通过 efiboot 工具来添加 UEFI 启动项；
附上：常见读写 UEFI 启动项的工具有efiboot(*nix)、EasyUEFI(Windows)
但具体储存在哪里好像无从考证，少数外文资料提到本机记录启动项是存放在主板 NVRAM 中，也有资料提到这个 NVRAM 只是一种概念标准，物理实现上并无标准规定。

分析

两种引导只在实现上有区别，但原理都是链式启动。
UEFI 是时代的进步，当然推荐搭配同样先进 GPT。UEFI不只是把引导方式改为了文件式，还做了全方面的革新。
传统引导是汇编语言时代，各计算机硬件厂商各都有不同的实现，累死做 OS 底层接口对接的人。
UEFI 是 c 语言时代，各计算机硬件厂商只需要按照 UEFI 提供的接口做好对接即可。

拓展

1. 当然传统启动(Legacy Boot)也可以使用 UEFI，现在已有通过软件实现的 UEFI 启动器。（基于计算机组成原理中软件硬件均可实现相同功能的原理）.
2. 另外还有重建/模拟 EFI 内存环境实现仿冒硬件的功能。（如 OpenCore 模拟正版的 Mac 硬件产生的 EFI 内存环境，并制作内核拓展进行驱动协调，以实现安装黑苹果）
3. UEFI 并无规定一定要使用 GPT(GUID) 分区表，很多操作系统如 Windows macOS 的最小化安装盘依然是 MBR + FAT 分区作为 UEFI 启动，但有些 OS 明确只能使用 GPT，如 Linux
4. efi文件是PE格式的
5. Windows10 的激活验证是通过网络上传你主板的 id 等信息来实现验证的

参考：

1. MBR分区表详解