5.2 操作系统安装必备知识

news2024/9/20 1:03:58

目前操作系统安装方式接近于全自动化，用户无需做过多操作就能完成操作系统安装。但是操作系统安装也有其复杂的一面，例如固件及分区表的不同就会导致操作系统安装失败。本节主要介绍系统安装的一些必备知识。

5.2.1 BIOS 概述

BIOS(Basic Input/Output System)中文名称为基本输入输出系统，它是计算机组成中非常重要的一部分。BIOS 的基本功能是负责初始化并测试计算机硬件是否正常，然后从硬盘中加载引导程序或从内存中加载操作系统。同时 BIOS也负责对计算机硬件的参数管理，例如修改硬盘运行模式、设备启动顺序等。

首先明确一点，BIOS是一段存储在主板NORFlash 芯片中的应用程序。早期计算机主板 BIOS 程序存储于ROM(只读存储器)、EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦除可编程 ROM )、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM )，由于ROM、EPROM、EEPROM存储芯片对BIOS程序升级要求过高，所以现在计算机主板 BIOS程序都存储于NORFlash 芯片中。存储在NORFlash 芯片中的 BIOS 程序，可以在操作系统中运行 BIOS 升级程序即可完成 BIOS 升级而无需额外的硬件支持。

上面已经讲到 BIOS 负责对计算机硬件进行管理，但是 BIOS程序不直接存储硬件配置信息。计算机的硬件配置信息和用户设定的参数信息存储于主板上一块可读写的CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片中，如果看过主板就会发现主板上有一块大大的纽扣电池，它为 CMOS 提供电源，所以即使计算机完全断电CMOS 中存储的信息也是不会丢失。有时人们会把 CMOS 和 BIOS 混称，其实两者是相互关联但不同的东西。

5.2.2 MBR 分区表概述

MBR(Master Boot Record)中文名称为主引导记录，又可称为主引导扇区，它是BIOS 自检及初始化完成之后，访问硬盘时所必须要读取加载的内容。MBR存储于每个硬盘的第一个扇区中。

MBR 记录着硬盘本身的相关信息以及硬盘分区表，是数据信息的重要入口。如果它受到破坏，硬盘上的基本数据结构信息将会丢失，需要用繁琐的方式试探性的重建数据结构信息后，才可能重新访问原先的数据。

在对全新硬盘安装 Windows 10操作系统时，MBR 内的信息可以通过 Windows 10 操作系统的分区软件写入。MBR和操作系统没有特定的关系，也就说使用 Windows 10操作系统中的分区软件写入的 MBR 信息，照样可以安装其他版本的Windows 操作系统或者Limux 操作系统。理论上来说只要建立了有效的 MBR 信息就可以引导任何一种操作系统。

整个 MBR 占用一个扇区即 512Byte(字节)空间，其由3部分组成，如图5-1所示。

图5-1 主引导记录结构图

MBR 这项技术自 1983年就被发明，直到今天依然被广泛的使用。MBR优点很明显就是兼容性高，但是在现今其缺点也很突出。当初设计主引导记录时，其最大寻址空间为 2TB(2”x512Byte)，这在当时属于天文数字，但是现在对于超过 2TB 的硬盘来说，MBR 只能管理 2TB 以内的空间，超出部分无法使用，因此GPT分区表就应运而生，关于 GPT 分区表会在 5.2.5 节作详细介绍。

在使用 MBR 的硬盘上，Windows 10操作系统必须安装于主分区且用于启动的硬盘分区必须标注为“活动(active)"。也就是说在使用 MBR 分区表的硬盘中，只要有硬盘分区被标注为“活动(active )”，MBR 即尝试从此硬盘分区启动 Windows 10操作系统。

Windows 10 操作系统完全兼容 MBR分区表，所以任何符合硬件要求的计算机都能安装 Windows 10 操作系统。

【注意】

默认情况下使用BIOS启动并安装Windows10操作系统会自动使用MBR分区表。

5.2.3 配置 BIOS/MBR 分区结构

在使用 BIOS与 MBR 方式的计算机中，有如下两种硬盘分区结构，本节分别进行介绍。

默认分区结构

包括系统分区和 Windows 分区，如图 5-2 所示。

图5-2 BIOS/MBR默认分区结构

系统分区是指用以存储启动文件并被标记为“活动(active)”的硬盘分区，此硬盘分区一般称为保留分区。使用 Windows安装程序创建硬盘分区时，会自动创建大小为350MB的系统分区。系统分区类似于Linux操作系统中的boot分区，专门用来启动操作系统。此分区属于默认选项，安装程序自动创建，但是不是必须选项。如果需要使用 BitLocker 加密 Windows 分区，则必须使用该分区。

Windows 分区是指用于存储已安装的 Windows 系统文件和应用程序的硬盘分区。通俗来说 Windows 分区就是我们常说的C盘。默认情况下 MBR 会从系统分区读取启动文件，然后从 Windows分区启动操作系统，在不创建系统分区的情况下，MBR从Windows 分区读取启动文件并启动操作系统。

5.2.4 UEFI概述

UEFI(Unifed Extensible Firmware Interface)中文名称为统一可扩展固件接口，是适用于计算机的标准固件接口。UEFI是 BIOS的一种升级替代方案，旨在提升应用程序交互性和解决 BIOS 的限制。2013 年之后的生产的计算机基本都集成 UEFI固件。

UEFI最初由Intel 于2000年开发，当时名称为EFI(Extensible Firmware Interface )。Intel 于 2005 年将 EFI交由 140 多家公司组成的统一可扩展固件接口论坛(Unifed EFI Forum)来推广与发展，其中包括微软。因此，EFI也更名为UEFI(Unifed EFI)。

图5-6 UEFI在计算机中的位置

如果说 BIOS 是一款软件程序，那么 UEFI就相当于一款微型操作操作系统。从最直观的使用感受上来说，UEFI操作界面人性化、网络功能丰富，甚至可以在没有安装任何操作系统的计算机上使用 UEFI浏览网页。

【注意】

目前集成 UEFI的笔记本计算机基本都只具备UEFI基本功能，其设置界面和 BIOS 设置界面集成。现在只有部分中高端型号的主板才有完整的 UEFI设置界面。

一般情况下在启用了 UEFI的计算机上只能安装特定版本的 Windows 操作系统，如表 5-3 所示。另外，能否在使用UEFI的计算机上成功安装 Windows 10操作系统还取决于安装镜像文件(ISO 文件)是否具备 UEFI启动参数，只要是从微软官方渠道(MSDN、TechNet等)获取的镜像文件或安装介质都具备 UEFI启动参数。