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【問題】UEFI? BIOS? Legacy? 淺談主機板UEFI觀念與迷思

硬體除錯
哥布林 (qtt2217) 2018-10-26 21:29:26
#1
Unified  Extensible  Firmware  Interface      (縮寫UEFI)
統一       可延伸        韌體        介面

對使用者來說,使用UEFI最明顯改善就是更快的開機速度,而如果你想了解UEFI,對主機板即將淘汰BIOS的UEFI時代有更好的理解,歡迎觀看這篇文章。
(最快開機速度:UEFI作業系統+Win10快速開機+關閉CSM,10秒內開機。)

你可能已經在網路上閱讀了很多關於UEFI的內容。
這是你應該理解的重要事項:你的認知可能有些誤解,模糊,半真半假!

讓我們先來了解UEFI的歷史
EFI最初的動機來自於20世紀90年代中期第一代英特爾-HP Itanium系統,BIOS限制對於ltanium所針對的大型啟動服務平台來說太過嚴格,為了解決這些問題,
英特爾創造出了一個「Extensible Firmware Interface (EFI)」[可延伸韌體介面]
2005年7月,英特爾停止了1.10版EFI的開發,並將其貢獻給
統一可延伸韌體介面論壇(Unified EFI Forum)推廣與發展,為了突顯這一點,EFI也更名為UEFI(Unified EFI)。所以請不要對那個U有著奇怪解釋。
最初的EFI規範仍由英特爾擁有,英特爾專門為基於EFI的產品提供許可,但UEFI規範由UEFI論壇擁有。


接著一一講解與UEFI有關的功能用語:UEFI、BIOS、CSM、Secure Boot、Legacy BIOS、Boot、GOP、VBIOS、MBR、GPT。


首先,請你不要把BIOS當成BIOS介面或是電腦韌體的代名詞,而是舊時電腦的韌體與介面能稱為BIOS,現今新型式則稱為UEFI,讓我娓娓道來。



1.UEFI:簡單來說就是改良版的BIOS,但UEFI不能稱為BIOS,在新的主機板看到花花綠綠酷炫的圖形化介面,以及可以用滑鼠鍵盤操作的”BIOS”畫面,就是UEFI介面。
(但是也有類似BIOS文字介面的UEFI哦!)
即使你的PC使用術語“BIOS”,你今天購買的新型電腦或主機板肯定會附帶UEFI韌體而不是BIOS。而UEFI對於一般使用者來說最顯著的就是開機速度明顯提升!

很多人混淆的一點,沒有'UEFI BIOS'。沒有人有'UEFI BIOS'。請不要說'UEFI BIOS'。 BIOS不是所有PC韌體的通用用語,它是特定類型的PC韌體。你的電腦有韌體。如果它是IBM PC相容電腦,它幾乎肯定是BIOS或UEFI韌體。如果您正在用Coreboot,恭喜你,Mr.例外,你可能會為自己感到驕傲。 (不過為了方便說明與避免混淆,仍會習慣使用”BIOS”代稱,但請不要認為UEFI是某種BIOS)。

(UEFI架構)



2.BIOS:相信各位對BIOS都不陌生,不熟也沒關係,你在開機時會出現左上角”_”符號閃爍或是開機時會出現按下DEL、F9、F12等等的標語,當你按下那些熱鍵時會進入很多英文的畫面,那就是BIOS的設定介面,其中我們提醒一下與開機有關的東西,英文關鍵字是BOOT


(傳統BIOS)
 

(新式UEFI介面)



3.Boot:開機,是的,當成開機的英文就可以了,首先我們了解到,硬碟剛買來時,硬碟裡面完全都是空的,也就是你不安裝所謂的Windows作業系統的話,是沒辦法開機進去操作的。那如果你有兩顆硬碟怎麼辦呢?
在BIOS裡面,就可以選擇,我要從哪顆硬碟去啟動作業系統,即是所謂的開機選項,Boot Menu
除了從硬碟開機之外,也可以從光碟機開機,USB開機等等,所以Windows光碟與USB啟動Windows就是這個意思,使用儲存裝置內的Windows安裝程式來安裝Windows作業系統到硬碟裡面,或是用儲存裝置內的Windows修復現有破損的Windows作業系統。

所以,到BIOS裡面的Boot menu,如果你有插入USB或是光碟機的話,就會看到有USB、光碟機、硬碟的名字等(不能熱插拔,只能開機前插入)。
而不選擇啟動哪個的話通常都是照順位下去做開機的,也就是說我把光碟機排第一,USB排第二的話,如果光碟機是空的,他就會跳到USB看有無作業系統,如果有,就會開啟了。
而如果想要UEFI啟動,就必須以UEFI模式安裝UEFI作業系統,但UEFI的開機選項不只有裝置順序,還有系統本身哦!

(原生UEFI狀態的開機選項,皆為UEFI開頭)


(UEFI開機可以選擇系統哦!)


(可以看到Boot Menu裡開頭有UEFI字樣與沒有UEFI的SanDisk新帝牌的隨身碟,選擇UEFI就對了。)

**綜上所述,可以得知。 BIOS和UEFI都是電腦的韌體類型。 (大多數情況下)BIOS樣式的韌體只在IBM PC相容電腦上找的到。
UEFI意味著更通用、更高效、更快速,並且可以在不屬於“IBM PC相容”類的系統上找到。



4.CSM: Compatibility Support Module相容性支援模組
主機板改進到UEFI之後,那沒有支援UEFI的顯示卡,硬碟等等硬體怎麼辦呢?這時就需要CSM的出現,他是在UEFI淘汰掉BIOS中的過度功能,模擬傳統BIOS


也就是說在UEFI架構下,透過CSM模擬BIOS來相容只支援BIOS開機的裝置。
也稱為Legacy模式、LegacyMode、Legacy BIOS。
所以如果要安裝純UEFI也就是將CSM給關閉(Disable)。
如果你的電腦沒辦法關掉CSM,那就只能待在UEFI+CSM模式的半UEFI了。
“CSM”有時會錯誤地將此功能稱為“禁用UEFI”,這在說法上是荒謬的。你無法“禁用”系統的韌體。
這只是一個白癡的說法。你要明白說出來時的真正含義。他們說的是使用UEFI韌體啟動系統“模擬BIOS”。
所以當你現在系統是以UEFI+CSM來啟動,你會看到傳統BIOS開機一樣的畫面如:較粗的字體、左上角閃爍”_”符號。

而2020之後消費級主機板將拿掉CSM,也就是新主機板都不能安裝舊系統囉!
 
(CSM開機或UEFI開機選項,有的也會寫Legacy就是UEFI+CSM。)



5.Secure Boot 安全啟動,與UEFI不同。不要互換使用這些用語
安全啟動的核心就是利用數字簽名來確認EFI驅動程序或者應用程序是否是受信任的。   
"安全啟動"設計之初作用是防止惡意軟件侵入。事實上它能夠做到的僅僅是,當電腦啟動器被病毒修改之後,它會給出提醒並拒絕啟動,避免可能帶來的進一步損失。更多的人認為,這是微軟為了防止安裝Windows操作系統的電腦改裝linux。客觀的講,微軟設計Secure_Boot的原本用意可能是出於保證系統安全,但結果似乎成了PC廠商保護市場壟斷,阻礙競爭的一種手段。現在它是可以被開啟/關閉的。

Secure Boot要求原生UEFI環境,即不能開啟CSM,也就是開啟Secure Boot的系統不支援Legacy啟動及Legacy Option ROM。
Secure Boot關或開。



6.GOPVBIOS:
在UEFI與BIOS介面中,如何顯示出圖形介面的呢?
即是靠GOP與VBIOS。
簡單的說,純UEFI介面(無CSM模擬BIOS的UEFI),是由顯示卡(或內顯)的GOP來產生的。
而傳統BIOS就是用VBIOS產生的,所以,你的顯示卡如果較新,就會有GOP功能,才能以純UEFI啟動(關掉CSM),那如果你是較舊的顯示卡,則會以CSM模擬BIOS再以顯示卡的VBIOS啟動。
 
那麼哪些顯卡支援GOP呢?
1.AMD:只要是HD 7000系列以後的顯示卡,7850,7950,7970等等。
2.Nvidia:只要是GeForce 600系列以後,660, 660Ti, 670, 680…等等。
但是,就算你是AMD的7系列或者NVIDIA的6系列,有可能還是不支援UEFI GOP!
這時則可以透過後天刷新顯示卡韌體刷成GOP。
 
CPU,筆記型電腦搭載英特爾 IvyBridge以上的CPU(大多數的Sandy Bridge平台不支援關閉CSM的機制,所以不算純UEFI環境),
所以若是使用英特爾內顯,從HD3000之後開始支援,AMD應該是APU都有支援。
 


7.GPTMBR
首先了解到UEFI只能裝在GPT模式的硬碟
當你在安裝系統時,Windows會進入一個磁碟分割的頁面,就是把你"一顆硬碟"分割成C/D/E"多種槽"的操作,如果你將一顆硬碟分割成兩個分割區,那麼你在「我的電腦」視窗中就會看到「磁碟 C」與「磁碟 D」兩個磁碟機了。

而"一顆硬碟"本身又有分割的"模式"MBR與GPT的差異,我們將硬碟比喻成是一間圖書館,
GPT與MBR就好比圖書館中的書架。
GPT可在大型圖書館中放很多書架,硬碟可支援到18ET,可分割128磁區(128個C.D.E槽)。
MBR只適合小型圖書館中擺放的書架,硬碟支援到2TB,最多可分個4個主要磁區(4個C.D.E槽)。

最簡單差異是,當你買2TB以上硬碟請用GPT模式,否則MBR只認2TB內容,其他皆會浪費掉。
所以GPT即是EFI的標準,用來替代以MBR開機的BIOS,並UEFI只能裝在GPT上,而Win7的32位元不支援GPT啟動作業系統(啟動Windows),但可以單純讀取GPT硬碟當儲存碟。只有Win7 64位元可以以GPT啟動作業系統,W8之後則不論32、64皆可以。
W7 64位元也能安裝純UEFI(感謝留言音樂自備分享)

以Win7 64位元 或W8之後的作業系統才能安裝純UEFI哦!
(可以GPT硬碟裝UEFI開機,再配上MBR的資料硬碟)
 
 

總結一下純UEFI的限制:
1.主機板為UEFI
2.顯示卡有支援GOP(若VBIOS可靠後天刷成GOP)
3.將CSM關閉
4.將作業系統以UEFI模式安裝
5.Win7 64位元 或 Win8以後的作業系統
6.以USB安裝UEFI Windows必須是Fat32。exFat不行,NTFS可能不行。
 
 
到這邊結束,應該可以解開很多人對名詞的疑惑,雖然我從HDD換到SSD開機已經很有感了,但是用UEFI配SSD之後感覺電腦又進化了!
 
 
以上小小心得分享,歡迎回覆留言討論,有錯誤的地方歡迎指教,如果喜歡幫我按個GP謝謝!

想深入了解可以參考:
https://dotblogs.com.tw/thkaw/2013/11/14/w8withuefi_gop
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25281151
https://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Extensible_Firmware_Interface
https://www.techbang.com/albums/36
https://www.intel.com.tw/content/www/tw/zh/support/articles/000005749/graphics-drivers.html#1
https://www.howtogeek.com/56958/htg-explains-how-uefi-will-replace-the-bios/
https://www.happyassassin.net/2014/01/25/uefi-boot-how-does-that-actually-work-then/
https://www.amd.com/en/support/kb/faq/cpu-uefi-mode
**禁止抄文獲利!**

看較舊的 51 則留言

美國短毛貓: B10 2018-10-26 23:38

女格鬥家用起來舒服嗎(X

SuperHenryW: B53 2020-12-17 17:12

[qtt2217:哥布林]我的主機板是ROG STRIX TUF Z390 H-GAMING 裡面還看的到 CSM,一打開後開機區就出現一堆東西XD

玻璃♡環渣: B54 2021-03-18 20:24

顯示卡支援GOP作用是什麼呢? 對UEFI開機時有關係?

牟彌牟彌: B55 2021-10-11 15:00

[nanri:nanri]原來這就是我切割ESP要選fat32的原因,感謝

ilrc: B56 2021-12-17 09:46

[qtt2217:哥布林]您好,我開機acer的logo字就糊了,進UEFI也是糊的看不清楚,進Windows畫面卻正常了。請問是GOP壞了嗎…?

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