操作系统相关

1 BIOS

1.1 简介

BIOS（Basic Input/Output System），即基本输入输出系统，是在通电启动阶段执行硬件初始化，以及为操作系统提供运行时服务的固件。BIOS最早随着CP/M操作系统的推出在1975年出现。BIOS预安装在个人电脑的主板上，是个人电脑启动时加载的第一个软件。

早年，BIOS存储于ROM芯片上；现在的BIOS多存储于闪存芯片上，这方便了BIOS的更新。

1.2 主要功能

启动自检 (POST)： BIOS 在计算机启动时执行电源自检 (POST, Power-On Self Test)，检查系统的核心硬件组件是否正常工作，包括处理器、内存、键盘、显示器、存储设备等。如果检测到错误，BIOS 会发出警报（如蜂鸣声）并阻止启动。
硬件初始化：在操作系统加载之前，BIOS 负责初始化所有基础硬件，包括 CPU、RAM、硬盘驱动器、显卡等，以便它们为操作系统的使用做好准备。
启动加载程序： BIOS 在完成硬件初始化后，会从存储设备（如硬盘、固态硬盘、光盘或 U 盘）中加载启动加载程序 (bootloader)，该程序随后会加载操作系统。BIOS 检查启动设备的顺序，通过用户设置的优先级来选择从哪个设备启动。
BIOS 设置：用户可以通过启动过程中按特定的按键（如 Delete、F2 等）进入 BIOS 设置界面，调整系统配置。例如，可以在 BIOS 设置中更改启动顺序、启用或禁用硬件组件、调整 CPU 和内存的时钟频率等。
提供低级硬件接口： BIOS 提供操作系统与硬件之间的低级接口，负责基本的输入输出操作，如键盘、显示器、硬盘等设备的读写。操作系统在加载过程中可以调用这些接口以便对硬件进行基本操作。

1.3 BIOS设置

以American Megatrends（美国安迈有限公司）设计的BIOS为例。图片来源：https://www.bilibili.com/video/BV1vW411R7mb/；

1.3.1 主要信息

1.3.2 高级设置

系统支持：
- 传统模式（Legacy OS）
- UEFI模式（UEFI OS）
其余略

1.3.3 安全设置

1.3.4 启动项

1.4 与UEFI的区别

统一可扩展固件接口（Unified Extensible Firmware Interface，UEFI）正在逐步取代旧式BIOS，但仍有很多产品支持兼容模式，通过Legacy选项，不过这种支持已经逐渐减少。目前，UEFI与兼容支持模式（UEFI+CSM）成为主流，但最新的产品已经不再支持兼容模式，仅支持UEFI。

以下是两者的区别：

架构：BIOS 基于 16 位处理器模式，而 UEFI 支持 32 位和 64 位模式，能够处理更复杂的操作。

存储支持：BIOS 使用 MBR (Master Boot Record) 启动分区，最大支持 2TB 硬盘；UEFI 使用 GPT (GUID Partition Table)，支持 2TB 以上的硬盘。

启动速度：UEFI 提供了更快的启动过程，因为它可以在并行模式下初始化多个硬件设备，而传统 BIOS 通常是顺序执行。

用户界面：BIOS 通常是基于文本的界面，而 UEFI 可以支持更现代的图形用户界面，提供鼠标支持和更直观的操作。

扩展性和安全性：UEFI 支持更多的扩展特性，如网络引导、远程管理、驱动程序更新等，同时支持安全启动（Secure Boot）功能，以防止恶意软件在系统启动时篡改启动过程。