2.2 安装的常识

随着时代的发展，操作系统的安装变得越来越简单、越来越智能化，需要用户干预的地方越来越少了。但是对于初学者来说，自行安装操作系统之前，有一些基础知识是必须要掌握的。如果没有做好准备就自行安装，则很有可能安装失败。下面介绍一下安装操作系统之前需要掌握的基本知识。

1. BIOS

基本输入输出系统（Basic Input Output System，BIOS）是计算机中最重要的组成部分之一，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可以从CMOS中读写系统设置的具体信息。其主要功能是为计算机提供最底层、最直接的硬件设置和控制。使用BIOS设置程序还可以排除系统故障或诊断系统问题。

BIOS应该说是连接操作系统与硬件设备的一座“桥梁”，负责满足硬件的即时要求。

BIOS设置程序是储存在BIOS芯片中的，BIOS芯片是主板上一块长方形或正方形芯片。早期的芯片有只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）等。随着科技的进步和操作系统对硬件更高的响应要求，现在的BIOS程序一般存储在非易失闪存（NORFlash）芯片中，NORFlash除了容量比EEPROM更大外，主要是NORFlash具有写入功能，运行计算机通过软件的方式进行BIOS的更新，而无须额外的硬件支持（通常EEPROM的擦写需要不同的电压和条件），且写入速度快。

2. BIOS的主要功能

•中断服务程序。中断服务程序是计算机系统软、硬件之间的一个可编程接口，用于程序软件功能与计算机硬件实现的衔接。操作系统对外围设备的管理既建立在中断服务程序的基础上，也可以通过对INT 5、INT 13等中断的访问直接调用BIOS。

•系统设置程序。计算机部件配置信息是放在一块可读写的CMOS芯片中的，它保存着系统CPU、硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。关机后，系统通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。如果CMOS中关于计算机的配置信息不正确，会导致系统性能降低、硬件不能识别，并由此引发一系列的软硬件故障。在BIOS ROM芯片中装有系统设置程序，用来设置CMOS中的参数。这个程序一般在开机时按下一个或一组键即可进入，它提供了良好的界面供用户使用。这个设置CMOS参数的过程，也称为BIOS设置。新购计算机或新增了部件的系统，都需进行BIOS设置。

•上电自检（Power On Self Test，POST）。计算机接通电源后，系统将有一个对内部各个设备进行检查的过程，这是由POST程序来完成的。这也是BIOS的一个功能。POST自检通过读取存储在CMOS中的硬件信息识别硬件配置，同时对其进行检测和初始化。自检中若发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。

3. 进入BIOS

有时候需要修改BIOS的信息来进行操作系统的安装，那么如何进入BIOS界面呢？当打开计算机时，屏幕上一般会出现品牌机启动画面或主板Logo画面，在屏幕的左下角一般都有一行字提示如何进入BIOS设置。按照提示按键盘上相应的键即可。

下面列出了部分品牌主板和计算机进入BIOS设置界面的快捷键。同一品牌的计算机由于生产时间不同，进入BIOS的方式也不相同，如果按照提供的快捷键无法进入，可参考主板或计算机的说明书、帮助文档等。

DIY组装机主板类：

华硕主板　F8

技嘉主板　F12

微星主板　F11

映泰主板　F9

梅捷主板　Esc或F12

七彩虹主板　Esc或F11

华擎主板　F11

斯巴达卡主板　ESC

昂达主板　F11

双敏主板　Esc

翔升主板　F10

精英主板　Esc或F11

品牌笔记本：

联想笔记本　F12

宏碁笔记本　F12

华硕笔记本　Esc

惠普笔记本　F9

戴尔笔记本　F12

神舟笔记本　F12

东芝笔记本　F12

三星笔记本　F12

品牌台式机：

联想台式机　F12

惠普台式机　F12

宏碁台式机　F12

戴尔台式机　Esc

神舟台式机　F12

华硕台式机　F8

方正台式机　F12

清华同方台式机　F12

海尔台式机　F12

明基台式机　F8

由于生产BIOS的厂商很多，而且品牌机会对BIOS进行自己的个性化定制，所以BIOS的界面各式各样。下面以某品牌计算机为例介绍BIOS选项，其他品牌计算机可能在设置上有不一样的地方，但是大部分设置都是通用的。

•Main标签。主要用来设置时间和日期。显示计算机的硬件相关信息，如序列号、CPU型号、CPU速度、内存大小等。

•Advanced标签。主要用来设置BIOS的高级选项。如启动方式、开机显示、USB选项及硬盘工作模式等。

•Security标签。主要用来进行与安全相关的设置。可以设置BIOS管理员密码、开机密码、硬盘密码。

•Boot标签。用来设置计算机使用启动设备的顺序。

•Exit标签。退出BIOS设置。在这里可以选择保存当前的修改，或者放弃修改直接退出。如果BIOS设置出现问题，还可以在这个界面载入初始设置。

4. 主引导记录

计算机开机后，BIOS首先进行自检和初始化，然后开始准备操作系统数据。这时就需要访问硬盘上的主引导记录（Main Boot Record，MBR）了。

主引导记录是位于磁盘最前边的一段引导代码。它负责磁盘操作系统对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位，它是由磁盘操作系统在对硬盘进行初始化时产生的。

通常，将包含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。在这一扇区中，引导代码占有绝大部分的空间，故将该扇区称为MBR扇区（简称MBR）。由于这一扇区是管理整个磁盘空间的一个特殊空间，它不属于磁盘上的任何分区，因而分区空间内的格式化命令不能清除主引导记录的任何信息。

5. 主引导记录的组成

•启动代码。主引导记录最开头是第一阶段引导代码。其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确，并且在系统硬件完成自检以后将控制权交给硬盘上的引导程序（如GNU GRUB）。它不依赖任何操作系统，而且启动代码也是可以改变的，从而能够实现多系统引导。

•硬盘分区表。硬盘分区表占据主引导扇区的64B（偏移01BEH～01FDH），可以对4个分区的信息进行描述，其中每个分区的信息占据16B。具体每个字节的定义可以参见硬盘分区结构信息。

•结束标志。结束标志字55 AA（偏移1FEH～1FFH）的最后两个字节，是检验主引导记录是否有效的标志。

6. 分区表

分区表是存储磁盘分区信息的一段区域。

传统的分区方案（称为MBR分区方案）是将分区信息保存到磁盘的第一个扇区（MBR扇区）中的64B，每个分区项占用16B，这16B中存有活动状态标志、文件系统标识、起止柱面号、磁头号、扇区号、隐含扇区数目（4B）、分区总扇区数目（4B）等内容。由于MBR扇区只有64B用于分区表，所以只能记录4个分区的信息。这就是硬盘主分区数目不能超过4个的原因。后来为了支持更多的分区，引入了扩展分区及逻辑分区的概念。但每个分区项仍用16个字节存储。

7. 磁盘分区

计算机中存放信息的主要存储设备就是硬盘，但是硬盘不能直接使用，必须对硬盘进行分割，分割成的一块一块的硬盘区域就是磁盘分区。在传统的磁盘管理中，将一个硬盘分为两大类分区，即主分区和扩展分区。

•主分区：主分区通常位于硬盘的最前面一块区域中，构成逻辑C磁盘。其中的主引导程序是它的一部分，此段程序主要用于检测硬盘分区的正确性，并确定活动分区，负责把引导权移交给活动分区的操作系统。如果这个分区的数据损坏将无法从硬盘启动操作系统。

•扩展分区：除主分区外的其他用于存储的磁盘区域，称为扩展分区。扩展分区不可以直接进行存储数据，它需要分成逻辑磁盘才可以用来读写数据。

8. UEFI——新的计算机硬件接口

统一的可扩展固件接口（Unified Extensible Firmware Interface，UEFI）是一种详细描述接口类型的标准。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境，加载到一种操作系统上。

UEFI是以EFI1.10为基础发展起来的。EFI中文名为可扩展固件接口，是Intel为PC固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在OS加载之前（启动前）在所有平台上一致的、正确指定的启动服务，被看作是有近20多年历史的BIOS的继任者。

与传统的BIOS相比，UEFI有以下优点。

•纠错特性。与BIOS显著不同的是，UEFI是用模块化、C语言风格的参数堆栈传递方式、动态链接的形式构建系统，它比BIOS更易于实现，容错和纠错特性也更强，从而缩短了系统研发的时间。更加重要的是，它运行于32bit或64bit模式，突破了传统16bit代码的寻址能力，达到处理器的最大寻址，从而克服了BIOS代码运行缓慢的弊端。

•兼容性。与BIOS不同的是，UEFI体系的驱动并不是由直接运行在CPU上的代码组成的，而是用EFI Byte Code（EFI字节代码）编写而成的。Java是以“Byte Code”形式存在的，正是这种没有一步到位的中间性机制，使Java可以在多种平台上运行。UEFI也借鉴了类似的做法。EFI Byte Code是一组用于UEFI驱动的虚拟机指令，必须在UEFI驱动运行环境下解释运行，由此保证了充分的向下兼容性。一个带有UEFI驱动的扩展设备既可以安装在使用安卓的系统中，也可以安装在支持UEFI的新PC系统中，它的UEFI驱动不必重新编写，这样就无须考虑系统升级后的兼容性问题。基于解释引擎的执行机制，还大大降低了UEFI驱动编写的复杂门槛，所有的PC部件提供商都可以参与。

•鼠标操作。UEFI内置图形驱动功能，可以提供一个高分辨率的彩色图形环境，用户进入后能用鼠标单击调整配置，一切就像操作Windows系统下的应用软件一样简便。

•可扩展性。UEFI使用模块化设计，它在逻辑上分为硬件控制与操作系统（OS）软件管理两部分，硬件控制为所有UEFI版本所共有，而OS软件管理其实是一个可编程的开放接口。借助这个接口，主板厂商可以实现各种丰富的功能。比如各种备份及诊断功能可通过UEFI加以实现，主板或固件厂商可以将它们作为自身产品的一大卖点。UEFI也提供了强大的联网功能，其他用户可以对你的主机进行远程故障诊断，而这一切并不需要进入操作系统。

因为UEFI标准出现得比较晚，所以如果启用了UEFI，则只能安装特定版本的Windows。Windows支持UEFI的情况如图2-1所示。

9. MBR分区表和GPT分区表

由于磁盘容量越来越大，传统的MBR分区表（主引导记录）已经不能满足大容量磁盘的需求。传统的MBR分区表只能识别磁盘前面的2.2TB左右的空间，对于后面的多余空间只能浪费掉了，而对于单盘4TB的磁盘，只能利用一半的容量。基于此，就有了全局唯一标识分区表（GPT）。

此外，MBR分区表只能支持4个主分区或者3个主分区+1个扩展分区（包含随意数目的逻辑分区），而GPT分区表在Windows下可以支持多达128个主分区。

下面给大家介绍一下MBR和GPT的详细区别。

（1）MBR分区表。

在传统硬盘分区模式中，引导扇区是每个分区（Partition）的第一扇区，而主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由3部分组成，即主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512B的主引导扇区里MBR占446B，第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64B，硬盘中有多少分区及每一分区的大小都记在其中。第三部分是Magic number，占2B，固定为55AA。

一个扇区的硬盘主引导记录MBR由3部分组成。

•主引导程序（偏移地址0000H～0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。

•分区表（Disk Partition Table，DPT）含4个分区项，偏移地址01BEH～01FDH，每个分区表项长16B，共64B，为分区项1、分区项2、分区项3和分区项4。

•结束标志字，偏移地址01FE～01FF的2B值为结束标志55AA，如果该标志错误，系统就不能启动。

（2）GPT分区表。

GPT的分区信息是在GPT分区表中，而不像MBR那样在主引导扇区，为保护GPT不受MBR类磁盘管理软件的危害，GPT在主引导扇区建立了一个保护分区（Protective MBR）的MBR分区表（此分区并不必要）。这种分区的类型标识为0xEE，这个保护分区的大小在Windows下为128MB，Mac OS X下为200MB，在Windows磁盘管理器里名为GPT保护分区，可让MBR类磁盘管理软件把GPT看成一个未知格式的分区，而不是错误地当成一个未分区的磁盘。

另外，为了保护分区表，GPT的分区信息在每个分区的头部和尾部各保存了一份，以便分区表丢失后用于恢复。

对基于x86/64的Windows想要从GPT磁盘启动，主板的芯片组必须支持UEFI（这是强制性的，但是如果仅把GPT用作数据盘则无此限制）。例如，Windows 8/Windows 8.1原生支持从UEFI引导的GPT分区表上启动，大多数预装Windows 8系统的计算机也逐渐采用了GPT分区表。至于如何判断主板芯片组是否支持UEFI，一般可以查阅主板说明书或厂商的网址，也可以通过查看BIOS设置里面是否有UEFI字样。

10. 配置基于UEFI/GPT的硬盘驱动器分区

当在基于UEFI的计算机上安装Windows时，必须使用GUID分区表（GPT）文件系统对包括Windows分区的硬盘驱动器进行格式化。其他驱动器可以使用GPT或主启动记录（MBR）文件格式。接下来为大家介绍Windows的工具分区及系统分区。

（1）Windows RE工具分区。

•该分区必须至少为300MB。

•该分区必须为Windows RE工具映像（winre.wim，至少为250MB）分配空间，此外，还要有足够的可用空间以便备份实用程序捕获到该分区。

•如果该分区小于500MB，则必须至少具有50MB的可用空间。

•如果该分区等于或大于500MB，则必须至少具有320MB的可用空间。

•如果该分区大于1GB，建议应至少具有1GB的可用空间。

•该分区必须使用Type ID：DE94BBA4-06D1-4D40-A16A-BFD50179D6AC。

•Windows RE工具应处于独立分区（而非Windows分区），以便为自动故障转移和启动Windows BitLocker驱动器加密的分区提供支持。

（2）系统分区。

•计算机应含有一个系统分区。在可扩展固件接口（EFI）和UEFI系统上，这也可称为EFI系统分区或ESP。该分区通常存储在主硬盘驱动器上。计算机启动到该分区。

•该分区的最小规格为100MB，必须使用FAT32文件格式进行格式化。

•该分区由操作系统加以管理，不应含有任何其他文件，包括Windows RE工具。

•对于Advanced Format 4K Native（4-KB-per-sector）驱动器，由于FAT32文件格式的限制，大小最小为260MB。FAT32驱动器的最小分区大小可按以下方式计算：扇区大小（4KB）×65527=256MB。

•Advanced Format 512e驱动器不受此限制的影响，因为其模拟扇区大小为512B。512B×65527=32MB，比该分区的最小大小100MB要小。

下面介绍默认分区配置和建议分区配置。

默认配置：Windows RE工具、系统、MSR和Windows分区。

Windows安装程序默认配置包含Windows恢复环境（Windows RE）工具分区、系统分区、MSR和Windows分区。该配置可让BitLocker Drive Encryption投入使用，并将Windows RE存储在隐藏的系统分区中。通过使用该配置，可以将系统工具（如Windows BitLocker驱动器加密和Windows RE）添加到自定义Windows安装。

建议配置包括Windows RE工具分区、系统分区、MSR、Windows分区和恢复映像分区。

在添加Windows分区之前添加Windows RE工具分区和系统分区。最后添加包含恢复映像的分区。在诸如删除恢复映像分区或更改Windows分区大小的此类操作期间，这一分区顺序有助于维护系统和Windows RE工具分区的安全。

11. 检测计算机是使用UEFI固件还是传统BIOS固件

要查看计算机固件的设置，进入开机设置界面是最好的方法，如果进入操作系统后还想查看固件信息，通过以下步骤实现。

（1）同时按键盘上的“Windows”键和字母“R”键，打开“运行”对话框，输入msinfo32并按回车键，如图2-2所示。

（2）在弹出的“系统信息”窗口中可以看到BIOS模式。如果值为“传统”，则为BIOS固件；如果值是“UEFI”，则使用的是UEFI固件，如图2-3所示。

12. Windows的启动过程

掌握Windows的启动过程会对以后计算机问题的分析有很大的帮助，下面就简要介绍分别从BIOS和UEFI启动Windows的过程及Windows 10的安全启动过程。

从BIOS启动的过程

（1）打开电源后，BIOS首先执行加电自检（POST）过程，如果自检出现问题，此时无法启动计算机，并且系统会报警。自检完成后，BIOS开始读取启动设备启动数据。如果是从硬盘启动，BIOS会读取硬盘中的主引导记录（MBR），然后由主引导记录进行下一步操作。

（2）主引导记录（MBR）搜索分区表并找到活动分区，然后读取活动分区的启动管理器（bootmgr），并把它写入内存执行，这一步之后，主引导记录的操作完成，下一步由bootmgr进行以后的操作。

（3）启动管理器执行活动分区boot目录下的启动配置数据（BCD），启动配置数据中存储了操作系统启动时需要的各种配置。如果有多个操作系统，则启动管理器会让用户选择要启动的操作系统。如果只有一个操作系统，则启动管理器直接启动这个操作系统。

（4）启动管理器运行Windows\system32目录下的winload.exe程序，然后启动管理器的任务就结束了。Winload程序会完成后续的启动过程。

从UEFI启动Windows的过程

（1）打开电源后，UEFI模块会读取启动分区内的bootmgfw.efi文件并执行它，然后由bootmgfw执行后续的操作。

（2）bootmgfw程序读取分区内的BCD文件（启动配置数据）。此时和BIOS启动一样，如果有多个操作系统，会提示用户选择要启动的操作系统，如果只有一个，则默认启动当前操作系统。

（3）然后bootmgfw读取winload.efi文件并启动winload程序，由winload程序完成后续的启动过程。

Windows 10的安全启动

安全启动是在UEFI 2.3.1中引入的，安全启动定义了平台固件如何管理安全证书、如何进行固件验证及定义固件与操作系统之间的接口（协议）。

Microsoft的平台完整性体系结构利用UEFI安全启动及固件中存储的证书与平台固件之间创建一个信任根。随着恶意软件的快速演变，恶意软件正在将启动路径作为首选攻击目标。此类攻击很难防范，因为恶意软件可以禁用反恶意软件产品，彻底阻止加载反恶意软件。借助Windows 10的安全启动体系结构及其建立的信任根，通过确保在加载操作系统之前，仅能够执行已签名并获得认证的“已知安全”代码和启动加载程序，可以防止用户在根路径中执行恶意代码。