07
2025
06
17:08:34

电脑基础!MBR与GPT(GUID)、BIOS与UEFI,分区格式与引导方式特性简介。

所有存储盘,包括固态硬盘、机械硬盘、移动硬盘、U盘、存储卡等等。都要先进行以下操作才能使用:

1.按实际需求划分一到多个分区。

2.将所有分区格式化。

分区就是把存储空间划分为若干区域,方便资料存放和管理,例如电脑中的C盘、D盘等。其格式有两种,分别为:MBR和GPT(又称:GUID)。

而格式化就是在划分好的分区中建立指定的文件系统,以兼容不同的设备场景,常见文件系统有FAT、NTFS、exFAT三种

如存储盘上要安装操作系统,作为系统盘使用,还要根据实际硬件和操作系统配置引导方式,让电脑开机自动引导并加载操作系统。目前引导方式有两种:Legacy BIOS和UEFI

关于上述分区格式、文件系统、引导方式三者既是相互依赖,也相互制约,本文为大家详细介绍一下。


一、MBR和GPT分区格式结构和特性简介。

1.MBR是从DOS时代就被使用的最老旧的分区格式。其可在存储盘上建立两种类型的分区,分别为:主分区和扩展分区。

其中扩展分区只能创建1个,而主分区则能创建多个,但两种分区的总数量不能超过4个。即一个存储盘最多只能创建4个主分区,或3个主分区+1个扩展分区。

另外,扩展分区之内可再划分创建多个逻辑分区,数量不限。

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在操作系统中,所有主分区都会被分配一个盘符,可直接使用;而扩展分区则只起扩展作用,不能直接使用,其上的逻辑分区才是真正可被分配使用的分区。

另外,多个主分区中,可将其中一个激活,电脑开机时会自动跳转到该分区,并引导其上的操作系统。

注意,一个存储盘只有一个主分区可被激活,如尝试激活别的主分区,则原来的会被自动取消。另外,扩展分区和逻辑分区不能激活。

例如上图中,磁盘2就划分了2个主分区(深蓝色)和一个扩展分区(绿色),而扩展分区内又划分了两个逻辑分区(浅蓝色)。其中只有主分区和逻辑分区被分配盘符使用。另外,第2个主分区为激活状态,其上显示“活动”字样。

MBR就是通过这种架构管理整个存储盘的存储空间。虽然主分区+扩展分区不能超过4个,但扩展分区里可再划分多个逻辑分区,这样在实际使用中,可使用分区总数就不只局限于4个了。


2.GPT是后来为兼容新型号硬件而推出的新格式。比MBR要简单得多,其在存储盘上能建立的常规分区只有一种,而且没有数量限制。

然而,在Windows系统中,最多只能创建128个分区,这是Windows系统支持的最大值,是系统本身的限制。

另外,作为系统盘时,GPT还有两种特殊的ESP/MSR分区,其作用是存放Windows操作系统的引导信息,电脑开机时会自动从其中搜索并引导操作系统。

注意,一个存储盘只需各创建一个ESP/MSR分区即可;而且这种分区无法用常规的方法创建,其只能由Windows系统安装程序生成或用专门的磁盘软件创建。

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在操作系统中,所有GPT的普通分区都会被分配一个盘符,可直接使用;而ESP/MSR分区则一般不分配盘符,隐藏不用,可保护其中的引导信息和系统数据不被意外破坏。

例如上图中,系统共有2个硬盘,其中HD1就各创建了一个ESP/MSR分区和6个普通分区。但只有6个普通分区被分配盘符使用。



二、MBR和GPT对存储盘容量的支持。


1.MBR最大只支持2TB的存储盘,如大于2TB则只能使用前2TB部分,后面的无法分配。

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2.GPT则最大可支持到18EB(18432TB)。



三、存储盘作为系统盘时的引导方式。

目前电脑开机引导方式有两种,分别为:Legacy BIOS和UEFI。它们与MBR和GPT分区格式有着密不可分的联系,下面先简单介绍一下两种引导方式的工作原理:

1.Legacy BIOS也是从DOS时代就被使用的最老旧的引导方式,其必须配合MBR分区格式。所有使用MBR分区格式的存储盘最前端都有一个MBR主引导记录,当电脑开机后,会按预设的启动顺序检索所有存储盘是否有MBR主引导记录,并从第一个找到记录的存储盘上识别其活动主分区,最后引导该分区上的操作系统。

2.UEFI也是后来为兼容新型号硬件而推出的新引导方式,其一般对应GPT分区格式。当电脑开机后,会按预设的启动顺序检索所有存储盘上的FAT分区,寻找以下引导文件,然后从第一个找到文件的存储盘上引导操作系统:

64位系统:FAT分区:\efi\boot\bootx64.efi

32位系统:FAT分区:\efi\boot\bootia32.efi

注意,分区必须是FAT文件系统,FAT16/32都行,但不能是NTFS、exFAT

GPT的ESP分区(EFI System Partition)其实就是一个格式化为FAT文件系统的分区,上面就是存储了这些引导文件。

基于这个原理,MBR也能实现UEFI引导,只需划分并格式化一个FAT文件系统的主分区,并将引导文件生成到上面即可。在该引导方式下,MBR的主引导记录和主分区是否激活已不起作用。

3.换一个角度,还可以这样总结:

  • MBR既支持Legacy BIOS,也支持UEFI,两种引导方式都可用。

  • GPT则仅支持UEFI引导方式。

4.不论是Legacy BIOS还是UEFI,上述过程只是完成了最基本的底层引导,成功执行后还会根据不同的操作系统继续执行各自的系统引导。



四、兼容性。

MBR虽然是最老旧的分区格式,但也是兼容性最好的,目前所有操作系统,包括电脑、平板、一体机、数码设备、手机等等设备都支持。而GPT则是后来推出的新格式,虽然各项性能都比MBR优秀,但兼容性却不尽人意,特别是一些老旧设备和操作系统。

同理,与它们对应的Legacy BIOS和UEFI引导方式也有相同的兼容性。就Windows操作系统而言,目前所有的Windows操作系统都支持Legacy BIOS引导,但UEFI引导则只有新版Windows支持。

下图为一些旧操作系统对GPT和UEFI支持情况的汇总表,可供参考:

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其中,Windows XP 64位与Windows 2003 32/64位是相同的内核,因此列表在同一行。

另外,Windows 10/11系统都支持所有这些格式,无需说明。



五、MBR与GPT、Legacy BIOS与UEFI该如何选择?可参考以下几点原则:

1.如存储盘大于2TB,这没什么好说的,不论是什么用途,肯定要选GPT,否则无法使用全部容量。

然而,GPT只支持UEFI引导,如你的电脑配置太旧,不支持这种引导方式,那么存储盘就只能作为数据盘使用,无法用于安装操作系统。

2.如存储盘只用于保存数据文件,作为数据盘使用,建议尽量用MBR,可获得最好的兼容性,接入任何设备都能识别使用。

特别是移动硬盘、U盘、存储卡等等!事实上这些存储盘在出厂时,一般都是以MBR分区格式和FAT文件系统初始化好,可直接使用。


3.如存储盘作为系统盘使用,且电脑配置太旧,不支持UEFI引导,那么就只能使用MBR+Legacy BIOS了。

4.如存储盘作为系统盘使用,且电脑配置比较新,不支持Legacy BIOS引导,那么建议优先使用GPT+UEFI。虽然MBR也支持UEFI引导,但配置比较麻烦,需要较强的动手能力才能实现,况且这也不是标准的操作方法,非不得已不要使用。

5.如存储盘作为系统盘使用,且电脑既支持Legacy BIOS,也支持UEFI,两种引导方式都可用。

这时应优先考虑操作系统的因素,就以Windows操作系统来说,如是Windows 7/XP,要用MBR+Legacy BIOS。虽然Windows 7 64位也支持UEFI引导,但技术不太成熟,有很多问题,不建议使用。

而对于Windows 11/10等技术成熟的操作系统,建议根据BIOS默认的引导方式选择,可将BIOS恢复出厂设置,然后根据恢复的默认值而定:

  • 如两种引导方式都默认都打开,那么选什么格式随意即可,无需纠结,可按网上普遍的建议用:GPT+UEFI;

  • 如其默认引导方式为Legacy BIOS打开,而UEFI关闭,就使用MBR+Legacy BIOS;

  • 如其默认引导方式为UEFI打开,而Legacy BIOS关闭,就使用GPT+UEFI。

这是因为当电脑使用几年后,主板电子会电量耗尽,导致BIOS复位,如使用这个建议的做法,则到时至少可保证电脑还能正常引导进系统!

在本人这么多年维护工作中,见过太多这样的案例了。例如,客户电脑虽然两种引导方式都支持,但默认值为UEFI打开,而Legacy BIOS关闭;如通过配置打开Legacy BIOS,并以MBR+Legacy BIOS使用电脑,那么当主板电子电量耗尽,突然有一天,就不能开机了,提示找不到系统!这是因为BIOS因掉电复位了,Legacy BIOS引导恢复为关闭状态,要更换电子并重新配置后才能恢复使用。



六、引导方式配置;分区新建和删除,以及格式查看。

1.关于如何查看存储盘是MBR还是GPT分区格式,可按下图操作:

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另外,如分区格式显示为“不适用”,则此存储盘可能是没有任何数据的空白盘或创建了其它Windows系统不支持的分区格式。

2.关于分区的新建和删除等详细操作步骤,可参阅以下两篇文章:

电脑基础操作:用Windows磁盘管理创建、删除分区。
电脑基础操作:用DiskGenius创建、删除分区。新手小白也可轻松操作!

3.关于如何查看并配置Legacy BIOS和UEFI两种引导方式,需进入主板BIOS中操作。



后话:

1.本文仅介绍MBR与GPT、Legacy BIOS与UEFI的基本特性。事实上,在日常电脑维护使用中,只需知道上述这些就够了!至于其更深入的详细运作原理,一般只适用于学术研究,对解决各种电脑问题基本没什么用,本文就不做详述了,有兴趣的朋友自行上网查找即可,此类文章比比皆是。

2.关于Legacy BIOS和UEFI两种引导方式。网上一般都会推荐UEFI,因其更新、更高效、更安全等等。然而,本人建议实在不必纠结于这些问题,开机就这几十秒时间,在实际使用中看不出区别的。

3.GPT的MSR特殊分区,又叫微软保留分区,是一种保留空间以供备用的分区。例如,将存储盘转换为动态磁盘时会使用这些空间。因此,一般Windows操作系统才需创建MSR分区。




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