Introducción
En el mundo de la tecnología, la evolución continua es, si no una regla, al menos un hecho. Dos estándares que cuestionaron durante mucho tiempo esta afirmación fueron BIOS y MBR.
Han surgido nuevos estándares que ahora están consolidados, a saber, UEFI y GPT. En algunos casos, UEFI se instala junto con el BIOS y en otros casos de forma totalmente independiente. Conozca un poco más sobre la diferencia entre estándares, las ventajas y desventajas.
¿Qué son BIOS y MBR y cómo funcionan?
BIOS es un firmware que reside en un chip de la placa base y se ejecuta tan pronto como se enciende la computadora. Su función es comunicarse con el hardware y verificar que esté disponible y funcionando correctamente.
El MBR es un pequeño sector ubicado al principio de un dispositivo de almacenamiento que contiene información sobre sus particiones, indicando dónde comienzan y terminan, además de contener el código de arranque del sistema operativo (bootloader).
El BIOS solicita la ejecución del código de inicialización que se encuentra en el primer sector del dispositivo de almacenamiento definido con la mayor prioridad en su configuración. Si el dispositivo es un CD/DVD, el BIOS utiliza la especificación El-Torito, que es un estándar para arrancar desde medios ópticos. Si el dispositivo es otro tipo de almacenamiento, como un HD, SSD o pendrive, la BIOS lee el código presente en el MBR.
La BIOS no reconoce la tabla de particiones ni el sistema de archivos, inicia el hardware y transfiere el control al gestor de arranque indicado en el MBR, que se encarga de gestionar estos procesos. Ejemplos de cargadores de arranque incluyen BOOTMGR (Windows), GRUB, LILO y Syslinux.
¿Qué son UEFI y GPT y cómo funcionan?
UEFI es una especificación diseñada por un foro formado por organizaciones y grandes empresas como Intel, AMD, Microsoft y HP, creada con el objetivo de estandarizar funcionalidades en un nuevo firmware, eliminando las limitaciones de la BIOS.
GPT es un esquema de partición de disco utilizado en sistemas con firmware UEFI que es más moderno y flexible que MBR, permitiendo una cantidad mucho mayor de particiones y tamaños de disco.
UEFI introduce una forma diferente de cargar el sistema operativo en comparación con el método tradicional donde el BIOS invoca el gestor de arranque leyendo el MBR. UEFI es capaz de leer tablas de particiones y comprender el sistema de archivos utilizado, y admite tanto MBR como GPT.
No se carga ningún código de arranque en el MBR, exista o no. UEFI utiliza una partición especial en la tabla de particiones llamada Partición del sistema EFI (ESP). El ESP está formateado con el sistema de archivos FAT y contiene aplicaciones EFI, incluidos cargadores de arranque para sistemas operativos y programas de utilidad (por ejemplo, pruebas de RAM).
Para arrancar el sistema operativo utilizando UEFI, es necesario almacenar el archivo responsable de esta función en la ruta /EFI/boot/bootx64.efi dentro de la partición reservada EFI. En algunos sistemas UEFI este puede ser el único método, pero normalmente es posible acceder al archivo de carga navegando por las carpetas dentro de la partición especial.
A diferencia del BIOS, la carga de múltiples sistemas operativos (arranque múltiple) se puede realizar directamente a través de UEFI. Cada sistema puede almacenar sus archivos de carga dentro de su partición EFI, y UEFI simplemente es cuestión de cargar un archivo para cada sistema operativo.
Proceso de arranque con UEFI
El ordenador se enciende
El firmware UEFI se carga desde NVRAM y toma el control del proceso de arranque. UEFI puede funcionar en 32 y 64 bits, lo que permite un acceso más amplio y eficiente a los recursos de hardware desde el principio.
UEFI inicializa el hardware
UEFI inicia y supervisa la POST para garantizar que cada componente de hardware pruebe automáticamente su funcionamiento. Ejemplos de estos componentes incluyen CPU, GPU, RAM, periféricos, dispositivos de almacenamiento, interfaces USB, baterías y refrigeradores.
UEFI lee y carga el bootloader
El firmware UEFI tiene un gestor de arranque incorporado, que es responsable de cargar las aplicaciones ubicadas en la partición del sistema EFI (ESP) de un dispositivo de almacenamiento. UEFI carga la aplicación EFI responsable de iniciar el sistema operativo (bootloader) en la memoria y le transfiere el control.
El bootloader carga el kernel
El bootloader, ahora en control, carga el kernel del sistema operativo en la memoria, pasándole parámetros de configuración e información de hardware, lo que hace que el proceso de arranque sea más eficiente.
Después de cargarse, el kernel configura el hardware del sistema cargando controladores e inicia el entorno del programa, habilitando los servicios del sistema.
Sistema operativo y espacio de usuario
Sólo entonces el sistema operativo transfiere el control al espacio del usuario, permitiendo que se carguen aplicaciones y programas de alto nivel, completando así el proceso de arranque.
MBR vs GPT
MBR
Usando MBR es posible crear solo 4 particiones primarias o 3 particiones primarias y 1 extendida. La partición extendida le permite crear una mayor cantidad de particiones lógicas dentro de ella. Si queda espacio en disco que no está vinculado a la partición extendida, será inaccesible.
Dentro de la partición extendida, los metadatos de las particiones lógicas se almacenan en una estructura de lista vinculada. Si un vínculo en esta estructura se daña, el sistema operativo puede tener dificultades para localizar y acceder a la información de la partición lógica, lo que podría provocar una pérdida de datos.
El MBR utiliza sólo 1 byte para identificar el tipo de partición. Con un número tan limitado (256, para ser exactos), existe el riesgo de que diferentes sistemas operativos o software de partición asignen el mismo código a diferentes tipos de partición. Esto puede generar conflictos al intentar identificar o acceder a una partición.
Otro punto importante es que la información del sector de partición se almacena utilizando un valor LBA de 32 bits. Este tamaño de LBA, junto con un sector de 512 bytes (el más utilizado), limita el tamaño del disco de direccionamiento a aproximadamente 2,2 TB. Cualquier espacio más allá de los 2,2 TB del disco no se puede definir en una partición.
GPT
Utiliza identificadores únicos (GUID) para cada partición, evitando conflictos y permitiendo la creación de una cantidad mucho mayor de particiones. Esto elimina la necesidad de particiones lógicas o extendidas y proporciona una mayor flexibilidad. El número máximo de particiones está determinado por el espacio asignado a la tabla de particiones, que inicialmente admite hasta 128 entradas. Herramientas como gdisk permiten ajustar este límite, ampliando las posibilidades de configuración del disco.
La información del sector de partición se almacena utilizando un valor LBA de 64 bits, lo que en teoría permite direccionar discos de hasta 8 ZiB. Las implementaciones prácticas pueden estar limitadas por otros factores, incluido el tamaño del sector, el sistema operativo, el formato de archivo y el hardware.
GPT tiene mecanismos de verificación de integridad y redundancia que le permiten detectar errores y corrupción en los datos de la partición. Estos mecanismos incluyen:
- Almacenar múltiples copias del encabezado y la tabla de particiones en diferentes sectores del disco, asegurando la redundancia.
- El uso de un valor de verificación de redundancia cíclica (CRC), que se calcula para cada bloque de datos. Cualquier cambio en el contenido da como resultado una suma de verificación diferente, lo que permite la detección inmediata de errores.
Estos mecanismos aumentan significativamente las posibilidades de recuperación en caso de falla y son fundamentales para la integridad y confiabilidad de los datos almacenados en discos que utilizan GPT, especialmente en entornos críticos donde la pérdida de datos puede tener graves consecuencias.
Concluyendo
La combinación de cargadores de arranque UEFI con discos particionados GPT aporta muchas ventajas sobre su contraparte BIOS + MBR, como mejor rendimiento, mayor flexibilidad, escalabilidad y confiabilidad, y debe preferirse siempre que esté disponible en un sistema con ambas opciones.
Permite, por ejemplo, el uso de discos SSD NVMe con mayor eficiencia y la instalación de múltiples sistemas operativos en un mismo disco de forma más eficiente y segura.
La única advertencia sería la presencia de restricciones específicas, como la compatibilidad limitada de sistemas o software más antiguos con UEFI + GPT.
Referencias
Un artículo antiguo y ahora desactivado de este sitio web sirvió como punto de partida para la elaboración de este texto. Se utilizó inteligencia artificial para corregir errores gramaticales y semánticos, además de optimizar la estructura textual y el vocabulario.
