安装Windows操作系统

编程知识更新时间:2023-05-02 02:24:41

前提知识

Legacy/UEFI

在初识计算机一文中，我们已经了解了计算机的基本软硬件组成。操作系统作为最底层的软件，对于计算机的正常使用至关重要。在开始安装计算机系统前，我们先大致描述一下正常安装了操作系统的计算机的启动过程。

通电，按下电源开关
BIOS开始自检系统硬件
自检通过后，根据BIOS的存储的设置，选择用于启动系统的磁盘或其他存储设备

在上面的描述中，较新的计算机一般使用UEFI代替BIOS引导启动操作系统，这种引导方式可以加快系统启动的速度。通常，将基于BIOS的引导过程称之为Legacy，将基于UEFI的引导方式称之为UEFI(或EFI启动，下文统称为UEFI)。

值得注意的是，UEFI和BIOS处于相同级别，而非从属关系。由于我们常常在BIOS设置界面中配置引导方式，可能会导致误以为UEFI是BIOS的一种功能的错误认识。还有一种情况是，所谓的BIOS设置界面，其实是UEFI的配置页面。如何区分是处于BIOS配置界面还是UEFI配置界面，其实从外观就可以作出快速区分。由于两者采用了不同的语言编写，所带来的限制导致BIOS界面简陋，而UEFI界面则可以十分精美华丽，并且支持鼠标拖动点击等操作。下图左侧为常见的BIOS界面，右侧为UEFI配置界面

磁盘分区表

讨论完引导方式，下一步我们需要考虑的是磁盘分区格式。所谓磁盘分区格式，其区分在于磁盘的起始扇区的不同。两种磁盘分区格式分别为MBR和GPT。

MBR分区格式将磁盘的第一个扇区(传统MBR一个扇区的大小定义为为512字节)的前446个字节用于存放主引导记录，后面64个字节用于存放分区表。所谓分区表，即记录磁盘的分区状态，由于64个字节的大小限制，因此最多只能有4个分区即将磁盘分为C、D、E、F四个物理分区，注意此处称为物理分区，因为实际应用中MBR磁盘可能需要更多分区，因此产生了逻辑分区以解决问题，本文不再详述逻辑分区的

由于每个物理分区的仅有16个字节，因此MBR分区格式存在以下问题

无法使用2.2TB以上的磁盘容量
MBR分区仅有一个区块，损坏后，经常难以恢复
MBR主引导区仅有446字节，无法存储较多的启动选项

为了解决上述问题，一种新的分区方案即GPT出现了，GPT磁盘采用GUID分区表，因此有时又称为GUID分区格式磁盘。
由于如今的扇区设计已经不再只有一个只是512字节了，最高的一个扇区可以有4K个字节，为了在某些功能上和MBR兼容，因此我们引入LBA(逻辑区块地址)的概念，每个LBA仍旧是512字节。LBA从0开始编号，LBA0作为MBR的兼容模块，LBA1记录GPT表头信息，LBA2-33记录实际分区信息，同时GPT分区表提供了分区备份，如果从磁盘末尾开始用-1开始编号，那么LBA-1至LBA-33即对LBA1-LBA33的备份。
GPT分区实现了：

对MBR的兼容
对分区信息的备份
支持更大的硬盘容量，理论最大支持8ZB(1ZB=2^30TB)

引导方式和磁盘分区表的搭配

前面讲述到根据BIOS或UEFI(后文统一简写为BIOS/UEFI)的设置来选择用于启动系统的磁盘，至此BIOS/UEFI的工作已经接近结束。根据BIOS/UEFI的配置的Legacy或UEFI引导方式。如果我们曾经有过安装系统的经验，常常会听到这样的说法：UEFI搭配GPT，Legacy搭配MBR。这样的描述并不准确，听起来似乎Legacy只认识MBR分区格式的磁盘而UEFI只认识GPT分区格式的磁盘。如果这样，GUID分区中的LBA0兼容模块就没有存在的必要了。

计算机是否支持某种磁盘自然重要，而这是由BIOS/UEFI包含的驱动所决定的。选择UEFI或者Legacy不能决定是否支持某种磁盘。实际的启动过程如下，先假设现有的BIOS/UEFI均支持两种格式的磁盘：

如果选择了Legacy的引导方式，那么选择了目标磁盘后，将会读取MBR的第一个扇区或GUID的LBA0中的启动引导程序，BIOS/UEFI的工作至此结束，剩下的工作交由启动引导程序启动系统
如果选择了UEFI的引导方式，那么选择目标磁盘后，将会读取磁盘的EFI分区(或者ESP分区)，这是一个FAT或FAT32格式的物理分区，但其有特殊的分区标志位，因此在Windows系统中一般不可见。如果EFI分区中有多个引导项，在配置UEFI启动方式时可能需要进一步指定EFI分区中具体的引导项。

如此看来，似乎有4种组合方式，但实际上，有Windows操作系统本身的限制，我们最常使用的Windows 7和Windows 10不能在GPT磁盘上以Legacy的方式启动。

Windows种类	能否读写GPT磁盘	能否从GPT磁盘启动
32位 Windows XP	不能。只能看到一个Protective MBR分区	不支持
Windows 2000/NT/9x	不能。只能看到一个Protective MBR分区	不支持
Windows Server 2003 SP1及以上版本	能	只有基于Itanium的系统才能从GPT磁盘启动
Windows Vista	能	只有基于Itanium的系统才能从GPT磁盘启动
Windows Server 2008	能	只有基于 EFI 的系统支持从GPT磁盘启动
Windows 7	能	只有基于 EFI 的系统支持从GPT磁盘启动
Windows 8/8.1	能	只有基于 EFI 的系统支持从GPT磁盘启动
Windows 10/Server 2016	能	只有基于 EFI 的系统支持从GPT磁盘启动

因此只能有UEFI+GPT、UEFI+MBR、Legacy+MBR三种组合搭配。值得注意的时，第二张方式并不推荐，因为我们在使用磁盘工具将磁盘转换为MBR分区格式后，需要手动创建EFI分区，这将会占据一个物理分区，而且手动创建的EFI分区如果不设置标志位，将在Windows中可见，对于用于启动的关键分区，暴露分区增加系统启动失败的额外风险。同时，部分BIOS/UEFI可能不支持这种配置

因此推荐的搭配仍旧为Legacy+MBR，UEFI+GPT，下方演示的实际操作也仅演示这两种操作

配置BIOS/UEFI

由于BIOS/UEFI嵌入在主板中，不同厂商提供的主板进入BIOS/UEFI界面的方式也不尽相同。您可以在搜索引擎搜索自己的笔记本型号或主板型号进入BIOS的方式。进入BIOS/UEFI的大致方法为按下电源开关后，快速点击或者长按键盘上的某个按键。下表仅供参考

进入BIOS/UEFI后，查看BIOS/UEFI支持的引导方式，由于各种版本的BIOS/UEFI配置不尽相同，请自行使用搜索引擎查看操作方法，然后根据自己的实际需要选择方案，并选中目标磁盘作为第一启动项

分区规划

在进行系统安装前，如果是全新的磁盘，需要进行分区规划以更好地管理磁盘。如果在原先已有系统的磁盘重新安装系统，只需要做好原先系统盘内资料的备份工作；如果新安装的系统决定换一种启动方式，那么还需要转换磁盘分区表格式。请根据实际需要选择下方的步骤，使用到的分区工具为DiskGenius

新磁盘分区规划

新购置的磁盘可能已经有预先规划的分区，可能没有任何分区。但由于我们要进行新磁盘规划，直接在左侧的列表选中目标磁盘然后右键，在弹出的菜单项中选择快速分区即可。弹出的界面如下图所示

1、根据在BIOS中选择的启动方式选择分区表格式，UEFI搭配GUID，Legacy搭配MBR。

2、根据自己的需要划分分区数量，在右侧具体分区大小建议Windows 7 给予系统分区30GB以上空间，Windows 10 给予50GB以上空间

3、如果选择MBR分区表，请勾选重建MBR

4、如果选择GUID,请勾选创建新ESP分区，默认300MB的ESP分区。建议勾选创建MSR分区，将占用128MB，此为微软保留分区，一般情况下为空

5、右侧扇区对齐倍数，固态硬盘建议选择4096扇区，机械硬盘默认即可

点击确定创建新分区

注意，如果选择了GUID分区表，如果划分超4四个分区，不能直接使用工具将其转换为MBR分区表，需要先合并分区或者删除分局，本文暂不讨论，将在以后的文章讲述。而超过4个分区的MBR分区表，则可以直接转换为GUID分区表，但转换并不会创建EFI分区，需要调整分区大小，使用空出来的空间来手动创建EFI分区，本文暂不讨论，将在以后的文章讲述

系统盘个人资料备份

略

磁盘分区表转换

请参考磁盘管理

系统安装

常见的系统安装有两种方式，镜像安装和PE安装。镜像安装即使用刻录在光盘、U盘等设备的系统镜像启动计算机，然后直接进入系统安装界面。PE安装，即预安装环境安装，预安装环境可以理解为一个迷你的系统，在各个环境中，我们可以使用工具安装系统镜像，而可以省略上一种方法中刻录镜像的步骤，同时PE盘中可以使用各种实用工具，例如硬盘分区工具、引导修复等等。本文演示以PE安装为例，镜像安装将在以后的文章中介绍

镜像下载

PE盘本身只是个微型系统，不包含系统我们要安装的系统的镜像。因此我们需要预先下载要安装的系统镜像。推荐的系统镜像下载网站为

https://msdn.itellyou/

进入网站，在左侧菜单栏选择操作系统，展开后，选择要安装的系统

Windows 7 选择Windows 7后建议选择此版本
Windows 7 Ultimate with Service Pack 1 (x64) - DVD (Chinese-Simplified) Ultimate 即包含各种版本的混合版，可以在安装时根据需要选择家庭版、专业版等等，同时它包含服务补丁，由于Windows 7 已经不再被官方维护提供安全更新，因此推荐下载此版本
Windows 10 建议Windows 10，version 最新的版本号 update(最新日期)，省去安装后花费时间下载安装更新，根据需要选择consumer editions个人零售版本或者business editions商业版本。在安装时，均可选择具体的安装版本是家庭版、专业版等等

PE盘制作

一般的PE安装媒介为U盘，因此也常常成为PE盘安装

准备一个U盘，2GB以上即可，如果希望将系统镜像放在其中，请根据镜像大小准备更大容量的U盘
备份U盘资料，制作启动盘将清空U盘所有资料，建立新的分区
PE盘制作软件推荐下载微PE，纯净，其他的品牌可能会在安装系统中添加推广软件

1、在上述链接中下载微PE软件，根据电脑CPU选择32位或者64位版本下载

2、打开软件，以管理员身份运行

3、在主界面，点击右下角其他安装方式右侧的安装PE到U盘

4、如图配置

5、点击立即安装进U盘
(可选)将系统镜像放进U盘的文件目录

进入PE环境

插入PE盘到要安装系统的计算机
设置BIOS将PE盘作为第一启动项；如果有此选项，推荐U盘以UEFI方式启动加快启动速度
PE环境如图所示

安装系统

点击桌面的Windows安装器

最顶端选择Windows Vista/7/8/10/2008/2012项
选择Windows 安装文件的位置，点击搜索，选择镜像文件的位置
选择引导驱动器的位置，点击搜索，由于某些特殊原因，可能分区显示的名称不是EFI或者ESP，还有可能与启动盘的EFI分区混淆，因此我们可以进入PE中的DiskGenius工具，查看该磁盘ESP分区对应的盘符

如图ESP分区对应的盘符微Z，因此点击搜索后，选择Z盘即可

如果选择Legacy+MBR，则选择和下方系统安装位置相同的分区即可，如下图