BIOSとUEFIの違い

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BIOSとUEFIの違い

BIOS(バイオス)とUEFI(ユーイーエフアイ)は、PCやサーバが起動する際に最初に動作するファームウェア(ハードウェア制御ソフト)です。

これらはOSの前段で動作し、ハードウェアの初期化とOSの起動を担当します。

UEFIはBIOSの後継として登場しました。

 

主な違い

項目 BIOS UEFI
登場時期 1980年代〜 2000年代〜
操作性 文字だけの画面
操作は主にキーボード
見た目がリッチ
マウスも使える
規格と対応するストレージ MBR
(ディスク容量は最大2TBまで)
GPT
(ディスク容量は事実上無制限)
起動速度 遅い 速い
セキュアブート なし あり
拡張性 低い 高い

BIOS=昔の単純な起動方式

UEFI=高機能なOS起動プラットフォーム(ほぼOSの前段)

現在販売されているPCはほぼすべてUEFIを採用しており、BIOSは過去の仕組みになっています。

ただし設定画面をBIOS設定と呼ぶ習慣は今も残っています。

BIOSとは

BIOS(Basic Input/Output System)は、従来から使われているファームウェアです。

 

特徴

  • 1980年代から使われている古い仕組み
  • キーボード操作のみ(テキスト画面)
  • 起動方式はMBR(最大2TB・パーティション4つ)
  • 1つのブートローダに依存(柔軟性低い)
  • 起動が比較的遅い

 

起動の流れ

  1. 電源ON
  2. CPUが決められたアドレスを実行
  3. BIOSが起動
  4. BIOSがハードウェア初期化(POST)
  5. BIOSが起動デバイスを選択
  6. 選択したデバイスの先頭512バイト(MBR)を読み込む
  7. MBR内のブートストラップコード(Stage1)を実行
  8. Stage2ブートローダ(GRUBなど)を起動
  9. ブートローダがカーネルをロード
  10. カーネル自身がOSが起動

 

ハードウェア初期化(POST)のPOSTとは、(Power-On Self Test)の略です。

行っていること

  • メモリ(RAM)のチェック
  • CPUの基本動作確認
  • キーボード・画面の初期化
  • ストレージ(HDD/SSD)の認識
  • BIOS設定の読み込み

MBRとは、ディスクの先頭にあり、BIOSが最初に読む場所です。

カーネルをロードとは、OSの中心部分(カーネル)をメモリに置くことです。

UEFIとは

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)は、BIOSの後継規格です。

 

特徴

  • BIOSの後継(現在の標準)
  • マウス操作・GUIあり
  • 起動ディスクはGPT(大容量対応・パーティション多数)
  • 複数のブートローダ管理可能(Boot Manager)
  • 起動が速い
  • セキュリティ機能(Secure Boot)あり
  • 拡張性が高く、ドライバやネットワーク機能も持つ

 

起動の流れ

  1. 電源ON
  2. CPUが決められたアドレスを実行
  3. UEFIが起動
  4. UEFIがハードウェア初期化(POST)
  5. UEFIドライバの読み込み
  6. UEFIがNVRAMのブートエントリを参照し、起動対象を選択
  7. EFIパーティション(ESP)をマウント
  8. 指定された.efiファイルを実行
  9. .efi(ブートローダ)がカーネルをロード
  10. カーネル自身がOSを起動

 

EFIパーティション(ESP(EFI System Partition))とは、UEFIがOSを起動するために必要なファイルを格納する専用の領域です。

.efiファイルとは、UEFIが直接実行できるプログラム(ブートローダ)です。

カーネルをロードとは、OSの中心部分(カーネル)をメモリに置くことです。

 

Secure Boot

Secure Bootは、署名されたOSのみ起動を許可する仕組みです。

署名されたOSとは、信頼できる発行元がデジタル署名したブートプログラム(.efi)を使って起動するOSのことです。

一般的には、Microsoftの署名が使われることが多いです。

Linuxは、shimというMicrosoft署名済みの中間ローダを使う事が多いです。

 

  1. 開発元(例:Microsoft)が秘密鍵で署名
  2. PC側は登録された公開鍵で検証(UEFIファームウェア内の鍵ストア)
  3. 一致すれば信頼できると判断

 

目的

  • ブートローダ改ざん防止
  • マルウェア対策(ブートキット対策)

 

BIOS互換モード(CSM)

UEFIにはLegacy BIOS互換モード(CSM)がある場合があります。

Windows 11のインストールおよび動作には、UEFIモード(セキュアブート対応)が必須であり、従来のBIOS互換モードであるCSMは原則として無効(Disabled)にする必要があります。

MBRとGPTとは

どちらもハードディスク(SSD含む)のパーティション情報をどう管理するかを定めた規格です。

MBR(Master Boot Record)

ディスクの先頭512バイトに、起動プログラムとパーティション情報をまとめて格納する古い方式です。

制限

  • ディスク容量は最大2TBまで
  • パーティションは最大4つ(基本パーティション)
  • 4つ以上作りたい場合は拡張パーティションという工夫が必要
  • 起動情報が1か所だけなので、壊れると起動不能になりやすい

特徴

  • 1983年にIBMが策定した非常に古い規格
  • BIOSと組み合わせて使う
  • Windows10以前の古い環境やレガシーBIOS環境では必須

 

GPT(GUID Partition Table)

UEFIとともに登場した新しいパーティション管理方式です。

制限の緩和

  • ディスク容量は理論上最大9.4ZB(ゼタバイト)→事実上無制限
  • パーティションは最大128個(Windowsの場合)
  • 64ビットのアドレス空間を使用

特徴

  • パーティション情報をディスクの先頭と末尾の両方に保存(冗長化)→壊れにくい
  • 各パーティションに固有のGUID(ID)が付く
  • CRCチェックサムでデータ整合性を検証できる
  • セキュアブートと組み合わせて使える

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