GRUB、UEFI、BIOS

GRUB、UEFI、BIOS是计算机启动过程中涉及的重要概念和组件，它们在计算机系统中扮演着不同的角色。

一、概念定义与功能

1. GRUB

   • 定义：GRUB（GRand Unified Bootloader）是GNU项目的一个多操作系统启动程序。
   • 功能：允许用户在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。

2. UEFI

   • 定义：UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）是一种详细描述类型接口的标准，它定义了操作系统与系统固件之间的软件界面。
   • 功能：作为传统BIOS的现代替代品，UEFI提供了更快速、更安全、更灵活的启动方式和更多的功能。包括支持Secure Boot功能以防止恶意代码执行，采用模块化设计支持驱动的动态加载，以及支持GUID磁盘分区系统（GPT）等。

3. BIOS

   • 定义：BIOS（Basic Input Output System）是计算机最底层的、最直接的硬件设置和控制程序。
   • 功能：承担了计算机硬件与软件程序之间的“转换器”的角色，计算机的原始操作都是依照固化在BIOS里的内容来完成的。包括CPU本身的初始化中断向量的设置、对各种硬件外设进行的初始化、系统自检、加载并操作系统镜像或者第二阶段的Bootloader等。

二、技术特点与差异

1. 启动速度

   • UEFI：启动速度更快，因为它可以工作在CPU的32位或者64位工作模式下，而BIOS必须运行在CPU的16位模式下。
   • BIOS：启动速度相对较慢，因为受限于16位工作模式。
   • GRUB：启动速度受UEFI或BIOS的影响，但本身作为启动加载器，其优化程度也会影响启动速度。

2. 支持的硬盘容量

   • UEFI：理论最高能够支持到ZB级别的硬盘，突破了BIOS的限制。
   • BIOS：最高只能支持2TB的硬盘，因为它只支持MBR分区模式。
   • GRUB：与UEFI或BIOS配合使用，因此支持的硬盘容量取决于它们。

3. 功能丰富度

   • UEFI：提供了更多的功能和更高的性能，如事件服务、内存管理、Protocol管理等。
   • BIOS：功能相对简单，主要完成基本的硬件初始化和系统自检。
   • GRUB：专注于多操作系统启动管理，提供了灵活的配置选项和启动参数设置。

4. 安全性

   • UEFI：支持Secure Boot功能，增强了系统的安全性。
   • BIOS：没有提供类似的安全功能。
   • GRUB：安全性取决于UEFI或BIOS以及它自身的配置。

5. 分区结构

   • UEFI：引入了GUID磁盘分区系统（GPT），突破了MBR的限制。
   • BIOS：使用MBR分区结构，限制了分区数量和大小。
   • GRUB：可以配置为在MBR或GPT分区结构上工作。