Що таке режим UEFI і чим він відрізняється від BIOS?

Інформатек Діджитал » Ресурси » Що таке режим UEFI і чим він відрізняється від BIOS?

Коли ми вмикаємо комп'ютер, і все ніби запускається за помахом чарівної палички, насправді у фоновому режимі працює дуже низькорівнева програма. Цим початковим «мозком» може бути класичний BIOS або його сучасна заміна, UEFI . Обидва часто побіжно називають BIOS, але це не одне й те саме, і важливо розрізняти їх, якщо ви хочете уникнути несподіванок під час встановлення операційних систем або заміни жорстких дисків.

UEFI прийшов на заміну BIOS, який ми використовуємо з кінця 70-х років. Він виконує ту саму основну функцію — ініціалізацію обладнання та завантаження операційної системи, — але додає багато покращень: графічний інтерфейс, покращену безпеку, підтримку дуже великих дисків та гнучкіше керування розділами . Однак спосіб завантаження комп’ютера визначає, які операційні системи можна встановити та як слід розділити диск , тому варто уважно його зрозуміти.

Що таке прошивка, BIOS та UEFI?

Перш ніж ми перейдемо до порівнянь, корисно уточнити основну концепцію: і BIOS, і UEFI – це прошивки . Тобто програма, що зберігається в спеціальній пам'яті на материнській платі, яка безпосередньо керує електронними схемами комп'ютера, перш ніж операційна система візьме на себе керування.

Ця прошивка запускається одразу після натискання кнопки живлення. Вона ініціалізує та перевіряє оперативну пам'ять, процесор, відеокарту, жорсткі диски та основні периферійні пристрої . Перевіривши, що все гаразд, вона знаходить пристрій, з якого потрібно завантажитися (жорсткий диск, USB, мережа тощо), і завантажує операційну систему звідти.

Що таке BIOS (базова система введення/виведення)

Класичний BIOS з'явився в 70-х і 80-х роках, а його абревіатура розшифровується як Basic Input/Output System (Базова система вводу/виводу) . Протягом десятиліть він був стандартом завантаження практично для всіх сумісних ПК . Код BIOS працює в 16 бітах і був розроблений для дуже обмеженого обладнання порівняно із сучасними стандартами.

Коли ви вмикаєте комп'ютер із традиційним BIOS, перше, що відбувається, це POST (Power-On Self Test): BIOS виконує серію перевірок обладнання, перевіряючи пам'ять, диски, процесор, вентилятори, температуру тощо. Якщо все правильно, він переглядає таблицю розділів у стилі MBR, визначає завантажувальний сектор диска та виконує його для завантаження операційної системи.

Інтерфейс конфігурації традиційного BIOS легко впізнаваний: синій або чорний фоновий екран, вигляд, подібний до MS-DOS, та навігація лише за допомогою клавіатури . У цьому меню можна змінити порядок завантаження , вмикати або вимикати пристрої, налаштувати профілі живлення або змінити параметри процесора та пам'яті.

Протягом багатьох років цього було більш ніж достатньо, але BIOS виявився невдалим з появою дуже великих жорстких дисків, розширених 64-бітних систем та нових вимог безпеки . Ось тут і з'являється UEFI.

Що таке UEFI (Уніфікований розширюваний інтерфейс прошивки)?

UEFI — це пряма еволюція BIOS, а його абревіатура розшифровується як Unified Extensible Firmware Interface (Єдиний розширюваний інтерфейс прошивки) . Він виник як стандарт, спочатку розроблений Intel та формалізований форумом UEFI у 2002 році , у його розробці брали участь такі компанії, як AMD, Apple, Dell, Lenovo та Microsoft, серед багатьох інших.

Мета UEFI зрозуміла: замінити BIOS, забезпечивши набагато гнучкіше та безпечніше середовище, здатне працювати із сучасним обладнанням . Прошивка UEFI написана на C, працює на 32- або 64-бітній архитектурі та може знаходитися в будь-якій енергонезалежній пам'яті, а не лише в типовому класичному CMOS-чіпі.

На практиці UEFI виконує ті ж основні функції, що й BIOS : ініціалізує обладнання, перевіряє правильність роботи, ідентифікує завантажувальний пристрій та запускає операційну систему. Різниця полягає в тому, що він додає шар додаткових служб: власний менеджер завантаження, вбудовану підтримку мережі, можливість завантаження сторонніх утиліт, безпечне завантаження, підтримку дисків з розділами GPT та багато іншого.

Візуально зміни очевидні. Інтерфейси UEFI зазвичай пропонують графічні меню з піктограмами, підтримку миші, кілька мов і навіть анімацію та звук . Деякі материнські плати навіть дозволяють переглядати інформацію про температуру, напругу та криві вентиляторів у режимі реального часу або інтегрувати невеликі діагностичні інструменти.

Видимі відмінності між BIOS та UEFI

Якщо ви помітили, що «вхід у BIOS» здійснюється натисканням клавіші під час завантаження, може здатися, що все однаково, але між класичним BIOS та прошивкою UEFI є досить суттєві відмінності , як у тому, що ви бачите, так і в тому, що відбувається під екраном.

Найбільш очевидною відмінністю є зовнішній вигляд. Традиційний BIOS пропонує спартанське текстове середовище, яке керується виключно за допомогою клавіатури . UEFI, з іншого боку, пропонує графічний інтерфейс, дуже схожий на інтерфейс легкої операційної системи, з підтримкою миші та, в багатьох випадках, з «базовими» екранами для початківців та «розширеними» екранами для тих, хто хоче точнішого керування.

Ще однією ключовою відмінністю є підключення. UEFI може самостійно підключатися до Інтернету для оновлення прошивки або доступу до мережевих служб, навіть без завантаження операційної системи. Це відкриває шлях до утиліт віддаленого обслуговування на комп'ютерах, які навіть не завантажують Windows або Linux.

З точки зору коду, BIOS обмежений 16 бітами, тоді як UEFI працює безпосередньо з 32 або 64 бітами . Це дозволяє йому обробляти більше пам'яті, більше пристроїв паралельно та швидше завантажуватися, зменшуючи час від натискання кнопки живлення до відображення робочого столу.

Для кінцевого користувача ще однією дуже практичною зміною є те, що UEFI має власний менеджер завантаження, здатний обробляти кілька операційних систем і кілька записів завантаження , не покладаючись на стару жорстку схему MBR. Це поєднується з використанням розділів GPT, про які ми детально розповімо пізніше.

Основні переваги режиму UEFI над BIOS

Окрім естетики, UEFI пропонує низку технічних переваг, які пояснюють, чому виробники масово перейшли на нього. На більшості сучасних комп’ютерів, якщо ви можете вибирати між UEFI та застарілим BIOS, вам, очевидно, варто використовувати UEFI , за винятком певних випадків.

Одним з ключових покращень є повага до часу користувача: час завантаження зазвичай набагато швидший . UEFI може ініціалізувати кілька пристроїв одночасно завдяки своїй сучасній архітектурі, оскільки працює в 32/64 бітах з більшим доступним адресним простором. Це особливо помітно на системах з багатьма дисками або контролерами.

Ще однією важливою перевагою є підтримка сховища. UEFI безперебійно працює з дисками з розділами GPT , що дозволяє використовувати диски обсягом понад 2 ТБ та створювати до 128 первинних розділів на одному диску без необхідності використання розширених розділів чи будь-яких інших обхідних шляхів.

У сфері безпеки UEFI представляє добре відому функцію Secure Boot . Ця функція криптографічно перевіряє код, який виконується під час запуску, і блокує завантаження непідписаних або підроблених систем, зменшуючи ризик буткітів та шкідливого програмного забезпечення, які діють до того, як операційна система зможе захистити себе.

Також не слід забувати про розширюваність. UEFI є модульним і може бути розширений за допомогою драйверів і програм сторонніх виробників : утиліт для розгону, діагностичних інструментів, невеликих медіаплеєрів або вбудованих мережевих клієнтів. Крім того, завдяки можливості безпосередньо пов'язувати драйвери з прошивкою, операційна система звільняється від завантаження певних драйверів , що може спростити її роботу та покращити загальну продуктивність.

Нарешті, з точки зору обслуговування, UEFI підтримує віддалене керування та доступ до мережі на багатьох професійних платформах, завдяки чому технічний спеціаліст може втрутитися на сервері чи ПК, навіть якщо операційна система зламана або основний диск вийшов з ладу.

Поширені обмеження та проблеми UEFI

З огляду на все вищесказане, може здатися, що UEFI ідеальний, але жодна система не є безпомилковою. UEFI також може спричиняти головний біль , особливо якщо ви змішуєте режими або працюєте зі старими операційними системами.

Почнемо з того, що UEFI значною мірою орієнтований на 64-розрядні системи . Хоча існують певні реалізації для 32-розрядних систем, на практиці сучасні комп'ютери часто мають проблеми або просто не можуть завантажити старіші 32-розрядні системи, особливо коли диск відформатовано як GPT, а режим безпечного завантаження ввімкнено.

З точки зору безпеки, важливо уточнити дещо: хоча UEFI з Secure Boot покращує захист, він не є абсолютним . Існують певні загрози для прошивки UEFI, такі як деякі стійкі трояни , які встановлюються на такому низькому рівні, що виживають після форматування, перевстановлення та навіть заміни жорсткого диска, оскільки вони знаходяться на самій материнській платі.

Ще одне джерело проблем виникає, коли конфігурації завантаження втрачаються або випадково змінюються . Просте скидання UEFI (за допомогою кнопки, перемички або батарейки) може повернути материнську плату до заводських налаштувань, змінивши режим завантаження (UEFI/Legacy) та запобігши запуску Windows, навіть якщо дані цілі.

Зрештою, сумісність із дуже старим обладнанням іноді вимагає ввімкнення режиму legacy (CSM) , що може конфліктувати з GPT-дисками або сучасними системами, які очікують завантаження в чистому UEFI. Коротше кажучи, це пропонує потужність, але також більше змінних для керування.

Безпечне завантаження: що це таке і як воно вписується в усе це

Безпечне завантаження заслуговує на окремий розділ, оскільки викликає багато питань. Це не функція Windows як така, а радше компонент стандарту UEFI, яким сучасні системи — Windows 8 і пізніші версії, а також багато останніх дистрибутивів Linux — вміють користуватися.

Ідея безпечного завантаження відносно проста: під час завантаження прошивка виконує лише код, підписаний та перевірений за допомогою довірених криптографічних ключів . Це включає завантажувач операційної системи та, в деяких випадках, додаткові драйвери, які завантажуються перед ОС.

Якщо щось намагається завантажитися без підпису розпізнаним ключем, UEFI просто не надає йому контролю . Це ускладнює для зловмисника завантаження альтернативної операційної системи з USB для читання вашого диска без дозволу або для шкідливого програмного забезпечення зміну завантажувача для запуску перед антивірусним програмним забезпеченням.

Цей механізм викликав суперечки, коли вперше з'явився, оскільки спочатку він виключав багато систем, відмінних від Windows, та старіші дистрибутиви Linux . Тому сучасні материнські плати часто включають режим сумісності зі старими системами (CSM/Legacy) та опцію вимкнення безпечного завантаження, що дозволяє встановлювати системи, не розроблені для UEFI.

Наразі більшість відомих 64-бітних дистрибутивів Linux вже підтримують Secure Boot , тому вони можуть співіснувати з Windows 10/11 у режимі UEFI без необхідності його вимикати, якщо це дозволяє конфігурація ключа прошивки.

Розділи MBR та GPT: чому вони важливі для BIOS та UEFI

Обговорюючи BIOS та UEFI, неможливо не згадати про те, як інформація організована на диску. Таблиця розділів визначає, як фізичний диск поділено на придатні для використання розділи , і тут вступають у гру дві ключові схеми: MBR та GPT.

У класичних ПК BIOS працює з дисками, які використовують таблицю розділів MBR (Master Boot Record) . Цей формат виник у 80-х роках, коли розмови про багатотерабайтні диски були науковою фантастикою. MBR зберігається в перших секторах диска та містить, серед іншого, завантажувальний код та описи розділів.

MBR має кілька важливих обмежень: вона дозволяє створювати лише 4 основні розділи (або 3 основні та один розширений розділ із внутрішніми логічними дисками), і кожен розділ не може перевищувати 2 ТБ . Крім того, через централізацію інформації в одному місці, якщо MBR буде пошкоджено, ви можете втратити доступ до всіх розділів.

З UEFI постачається GPT (таблиця розділів GUID). GPT був розроблений саме для подолання обмежень MBR . Він дозволяє визначити до 128 первинних розділів на одному диску, кожен з яких теоретично може сягати сотень терабайт.

Ще однією ключовою відмінністю є надійність: GPT зберігає кілька надлишкових копій таблиці розділів на диску , тому пошкодження перших кількох секторів не обов'язково означає втрату всієї структури. Це спрощує відновлення у разі помилок.

На практиці звичайними парами є BIOS+MBR та UEFI+GPT . Комп'ютер, що завантажується в чистому UEFI, зазвичай очікує, що системний диск буде відформатовано як GPT з відповідним завантажувальним розділом EFI . Натомість завантаження в застарілому режимі BIOS зазвичай працює на дисках з MBR.

Коли має сенс використовувати розділи та переходити з MBR на GPT (і навпаки)

Робота з розділами — це не лише технічне питання; вона безпосередньо впливає на те, як ви організовуєте свої дані та які операційні системи ви можете встановити . Існує кілька сценаріїв, коли зміна таблиці розділів майже обов'язкова.

Один типовий приклад – мультизавантаження. Якщо ви хочете мати кілька операційних систем на одному комп’ютері , наприклад, Windows та Linux, вам потрібно, щоб кожна з них мала свій чітко визначений розділ (або набір розділів), а схема розділення має бути сумісною з режимом завантаження, який ви використовуєте.

Ще один поширений сценарій – це коли у вас вже створені розділи, і вам потрібно змінити їх розмір, видалити або перемістити, щоб звільнити місце для нової операційної системи або розділу даних. Саме в такому разі неправильне переміщення може призвести до втрати даних, тому краще діяти з особливою обережністю, мати під рукою резервну копію та, бажано, використовувати спеціалізоване програмне забезпечення.

Також поширеною є робота з розділами, коли потрібно клонувати інсталяцію операційної системи на інший диск, щоб ви могли відновити її точно так, як вона була у разі аварії. У цих випадках тип розділення (MBR/GPT) та режим завантаження (BIOS/UEFI) повинні збігатися на вихідному та цільовому дисках, щоб уникнути неможливості завантаження системи. Для цих процесів зазвичай звертайтеся до посібників щодо правильного клонування інсталяції.

Зміна з MBR на GPT — або навпаки — можлива, але є один нюанс. У багатьох випадках це передбачає стирання вмісту диска , якщо ви не використовуєте спеціальні інструменти, які дозволяють конвертувати на льоту. Крім того, ви не можете «гаряче конвертувати» диск, з якого завантажуєте Windows, без дотримання певних і дещо делікатних процедур; саме тому існують посібники для безпечного виконання цього.

Сумісність операційної системи з BIOS/UEFI та MBR/GPT

Прошивка, режим розділення та сумісність операційних систем – це дещо складна головоломка, яку варто зрозуміти. Не всі системи можуть завантажуватися в UEFI, не всі підтримують GPT і не всі добре працюють із Secure Boot.

Починаючи з Windows, XP та раніших версій розуміють лише BIOS та MBR . Вони не можуть завантажуватися в режимі UEFI або встановлюватися на GPT-диск як основна операційна система. Windows Vista представила попередню підтримку UEFI, але саме з Windows 7 та, особливо, Windows 8 ця підтримка набула чинності.

У сучасних середовищах 64-розрядна Windows, починаючи з Vista, може працювати з GPT-дисками , а починаючи з Windows 8, рекомендованим сценарієм є встановлення UEFI із системним розділом EFI. Фактично, сертифіковані комп'ютери з поточними версіями Windows зазвичай постачаються з заводу з увімкненим UEFI, увімкненим Secure Boot та диском, розділеним на розділи GPT.

Що стосується Linux, то сучасні 64-бітні дистрибутиви зазвичай підтримують як UEFI, так і GPT , а в багатьох випадках навіть Secure Boot. Однак дуже старі дистрибутиви або 32-бітні версії можуть вимагати вимкнення Secure Boot і навіть примусового використання застарілого режиму BIOS.

Важлива деталь полягає в тому, що не варто встановлювати операційну систему в одному режимі завантаження, а потім перемикатися в інший . Якщо ви встановите Windows у режимі BIOS на розділ MBR, а потім увімкнете чистий UEFI без CSM, комп'ютер, ймовірно, не завантажиться. Зворотне також вірне: інсталяція Windows у режимі UEFI на розділ GPT не завантажиться в режимі Legacy, якщо ви просто вимкнете UEFI та Secure Boot.

Як дізнатися, чи використовує ваш ПК BIOS чи UEFI

Якщо ви не впевнені, яку операційну систему використовує ваш комп’ютер, не потрібно відкривати корпус чи грати в гру вгадування. Windows пропонує кілька простих способів перевірити, чи використовуєте ви Legacy BIOS чи UEFI , а також чи ваш диск відформатовано як MBR чи GPT.

Один з найшвидших способів – через інструмент «Інформація про систему». У меню «Пуск» можна знайти «Відомості про систему» ​​або запустити msinfo32У головному описі ви побачите поле під назвою «Режим BIOS».

Якщо в цьому полі відображається напис «Legacy» або подібний, Windows завантажується в режимі Legacy BIOS . Якщо написано «UEFI», це означає, що систему встановлено та налаштовано на використання прошивки UEFI, ймовірно, з GPT-диском та завантажувальним розділом EFI.

Ще один корисний спосіб – це керування дисками. Відкрити diskmgmt.msc та перевірте диск, на якому встановлено Windows.Якщо ви бачите невеликий розділ "EFI System" у форматі FAT32, а також інший розділ, зарезервований для Microsoft, та основний розділ NTFS, ви маєте справу з інсталяцією в режимі UEFI на GPT.

Однак, якщо ви бачите лише один або два основні розділи NTFS і жодного розділу EFI, найімовірніше, Windows встановлено в BIOS/MBR . Щоб перевірити це, можна скористатися інструментами розділення або командним рядком Windows.

Існує навіть «криміналістичний» метод, заснований на файлі журналу встановлення. У папці C:\Windows\Panther файл збережено setupact.log з деталями середовища завантаження, виявленого під час встановлення. Фільтруючи цей файл за рядком «Виявлене середовище завантаження», ви побачите, чи було встановлено систему в середовищі BIOS чи EFI.

Як отримати доступ до UEFI або BIOS з Windows

Доступ до прошивки більше не обмежується лише натисканням F2 або Delete під час запуску, особливо на комп'ютерах, які завантажуються дуже швидко. Windows 10 та 11 пропонують прямі шляхи для входу в налаштування UEFI без необхідності рефлексів ніндзя.

Найпростіший спосіб – через налаштування Windows. Перейдіть до меню «Пуск» → «Налаштування» → «Оновлення та безпека» → «Відновлення» . У розділі «Додаткові налаштування автозавантаження» ви знайдете кнопку «Перезавантажити зараз», яка переведе вас до спеціального меню завантаження.

Після перезавантаження ви побачите кілька опцій. Виберіть «Виправлення неполадок» → «Додаткові параметри» → «Налаштування прошивки UEFI» та натисніть «Перезавантажити». Пристрій завантажиться безпосередньо на екран налаштувань прошивки, де ви зможете змінити параметри завантаження, увімкнути або вимкнути безпечне завантаження тощо.

Існує дуже зручне скорочення: утримуйте клавішу Shift під час натискання кнопки «Перезавантажити » з меню «Пуск», екрана входу або навіть знайомої комбінації клавіш Ctrl+Alt+Delete. Це переведе вас безпосередньо в меню «Додаткові налаштування автозавантаження» без жодних проблем.

Якщо ви віддаєте перевагу використанню командного рядка, це також можливо. Відкрийте командний рядок з правами адміністратора та запустіть shutdown.exe /r /oWindows попередить вас, що буде перезавантажено, щоб увійти до розширених параметрів, звідки ви також зможете отримати доступ до UEFI.

Для тих, хто часто робить ці корективи, Ви навіть можете створити ярлик на робочому столі, який запускатиметься shutdown /r /fw /t 1Подвійним клацанням по ньому система перезавантажується та переходить безпосередньо до налаштувань прошивки, без необхідності проходити через будь-які інші меню.

Скидання налаштувань UEFI, якщо щось піде не так

Налаштування параметрів UEFI без точного знання функції кожного з них може призвести до того, що комп’ютер не завантажиться. Якщо це станеться, ви завжди можете відновити конфігурацію до заводських налаштувань , зазвичай одним із цих трьох методів.

Деякі виробники розміщують фізичну кнопку UEFI Reset на материнській платі або навіть доступну ззовні корпусу. Утримування її протягом кількох секунд на вимкненому комп’ютері зазвичай достатньо, щоб скинути користувацькі налаштування.

Ще один класичний варіант — погратися з перемичкою материнської плати. Тимчасово змінивши положення перемички, яка використовується для стирання конфігурації (деталі про це можна знайти в інструкції до материнської плати), і залишивши комп’ютер без живлення на кілька секунд, UEFI втрачає збережені налаштування та повертається до стану за замовчуванням.

Найбільш «старомодний» метод — це вийняти батарейку CMOS з материнської плати. Від’єднавши комп’ютер від мережі, вийміть батарейку CMOS приблизно на 10-15 секунд , а потім встановіть її на місце. Зазвичай цього часу достатньо, щоб прошивка забула попередню конфігурацію.

У будь-якому з трьох випадків гарною ідеєю буде заздалегідь записати або сфотографувати конфігурацію, якщо у вас ще є до неї доступ, щоб ви могли повернути все до початкового стану, як тільки проблема буде вирішена.

Оновлення UEFI: коли воно того варте?

З огляду на такий великий акцент на оновленнях операційної системи та драйверів, природно задатися питанням, чи потрібно також часто оновлювати UEFI . Коротка відповідь: лише тоді, коли є вагома причина.

Загалом, оновлення UEFI не є необхідним, якщо ваш комп'ютер працює належним чином, і у вас немає проблем сумісності або серйозних несправностей. Сучасні материнські плати значно покращені порівняно зі старими версіями BIOS, але невдале оновлення прошивки все ще становить значний ризик.

Можливо, має сенс розглянути можливість оновлення, коли виробник випускає версію, яка виправляє певні помилки, з якими ви стикаєтеся , покращує сумісність з новими процесорами чи пам'яттю або усуває значні вразливості безпеки.

Щоб дізнатися, яка у вас версія прошивки, ви можете перевірити поле «Версія та дата BIOS» в інструменті «Інформація про систему» . Потім порівняйте її з останньою версією, доступною на веб-сайті виробника вашої материнської плати або ноутбука.

Однак, якщо ваш комп’ютер починає працювати несправно після заміни компонентів, наприклад, після оновлення оперативної пам’яті або встановлення дуже потужної відеокарти, проблема може бути пов’язана з фізичною несумісністю або обмеженнями материнської плати , а не обов’язково з версією UEFI. Рекомендується виключити ці фактори, перш ніж намагатися оновити прошивку.

Розуміння всієї цієї структури BIOS, UEFI, Secure Boot, MBR та GPT — це не просто технічна цікавість; воно дає вам інструменти для вирішення того, як встановлювати системи, як організовувати диски та що торкатися (чи ні), коли щось перестає завантажуватися , що значно наближає вас до профілю техніка, здатного приборкати будь-який ПК, який потрапляє йому в руки.