Windows 10深度攻略

978-7-115-48493-2
作者: 郭强
译者:
编辑: 李永涛
分类: Windows

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本书针对使用Windows 10操作系统的用户而编写,由浅入深、循序渐进地讲解了Windows 10操作系统的使用方法,以及一些高级的管理和应用技巧,以便读者能够更加深入的使用Windows 10操作系统。

图书摘要

内容提要

本书由浅入深、循序渐进地讲解了Windows 10操作系统的使用方法,以及一些高级的管理和应用技巧,以便读者能够更加深入地了解并掌握Windows 10操作系统的使用方法。

本书以Windows 10的相关管理任务为主线,内容由浅入深,主要包括Windows 10基础入门、个性化设置、输入法设置与文字输入、文件和文件夹的管理、系统自带程序的应用、配置与管理用户账户、Internet网上冲浪、Windows 10设备与驱动程序管理、应用程序的安装与管理、Windows 10多媒体娱乐管理与应用、Internet网络通信与社交、系统维护与优化、计算机系统的安全、系统和数据的备份与恢复、Windows 10操作系统的常用软件等。

本书适合计算机初学者、计算机办公人员学习,对需要进行某些管理操作的熟练用户、计算机管理员等也有一定的参考价值。

前言

如果说Windows Vista是“花瓶”,界面好看,但不实用,那么Windows 7应该是微软一个在功能、体验上实现全面优化的得意之作。Windows 7较Windows Vista有了巨大的进步。Windows 7的下一代系统Windows 8不是一个很成功的产品。这一次,微软似乎跟大家开了个小小的玩笑,Windows 8操作系统的下一代产品的版本标识并不是Windows 9,而是Windows 10。

Windows 10操作系统可以说是微软的涅槃重生之作。虽然Windows XP和Windows 7现在仍然在普遍使用,但Windows 10的占有率一直在不断上升。Windows 10操作系统的重任便是取代已经发布了多年的Windows XP和Windows 7。相对于Windows 8中饱受诟病的应用,Windows 10中的应用商店提供的应用大幅优化。网易云音乐、爱奇艺、淘宝等优秀的UWP应用已经上线,为用户提供优质的体验,Windows 10也优化了高分辨率屏幕的显示效果,系统图标支持4K分辨率。

距Windows 10的发布已经有一段时间了,越来越多的人开始使用Windows 10来进行工作、学习、娱乐。掌握Windows 10操作系统的相关知识已经越来越必要,目前市场份额最高的Windows 7,已经在2013年10月31日停止零售,2014年10月31日停止预装(专业版除外)。微软改变了曾经封闭式的Windows操作系统开发,转而听取用户的反馈,使用Windows 10的用户可以加入Windows Insider计划,和全球数百万的Windows Insiders一起帮助微软改进Windows 10操作系统。

Windows 10操作系统在易用性和安全性方面较之前的操作系统有了很大的提升。在开发Windows 10的过程中,微软广泛听取了用户的意见和建议,并采纳了部分呼声很高的建议。Windows 10操作系统除了针对云服务、智能移动设备、自然人机交互等新技术进行融合外,还对新兴的硬件兼容性进行了优化和完善。固态硬盘、生物识别、高分辨率屏幕等硬件现在可以轻松地在Windows 10操作系统上使用。

Windows 10操作系统作为微软最新一代的产品,备受各界关注。很多人想知道Windows 10操作系统究竟有哪些大的变革,究竟它和目前占据市场最大份额的Windows XP、Windows 7操作系统有何区别,它添加的新特性如何使用,这就是本书要讲解的内容。

作为编者,能够编写这本书,我感到十分荣幸。本书旨在通过深入挖掘Windows 10操作系统的内置功能和技术,为读者提供使用Windows 10操作系统的新方式,并提供一些常规的操作方法,帮助广大读者熟练操作Windows 10。为了更好地阐述Windows 10的功能和使用方法,大部分操作附有截图以减少文字的枯燥描述。

尽管作者尽了最大的努力,但鉴于水平所限,书中难免有疏漏和不足之处,恳请广大读者提出建议并指正。

新阅文化
2018年1月

第1章 全新的Windows 10

经过了漫长的研发,微软最新的操作系统Windows 10终于正式完整地展现在用户面前了。相信大家当下最关心的一个问题就是,Windows 10到底是个什么样的系统?它和以前的系统比有哪些方面的改进。下面我们就详细介绍一下。

1.1 Windows 10概述

Windows 10是微软发布的最后一个独立Windows版本,下一代Windows将作为更新形式出现。Windows 10共有7个发行版本,分别面向不同用户和设备。

在正式版本发布一年内,所有符合条件的Windows 7、Windows 8.1的用户都可以免费升级到Windows 10;Windows Phone 8.1则可以免费升级到Windows 10 Mobile。所有升级到Windows 10的设备,微软都将只在该设备生命周期内提供支持。

2015年7月29日起,微软向所有的Windows 7、Windows 8.1用户通过Windows Update免费推送Windows 10,用户也可以使用微软提供的系统部署工具进行升级。

2015年11月12日,Windows 10的首个重大更新TH2(版本1511,10.0.10586)正式推送,所有Windows 10用户均可升级至此版本。

1.2 Windows 10新增与升级的功能

值得为了Windows 10而舍弃Windows 7吗?即便是现阶段,人们也很容易看出,对于绝大多数桌面PC用户来说,Windows 10的表现要好于Windows 8。然而,对于那些仍然使用Windows 7的用户而言,情况又会如何呢?微软对Windows 7的用户提供了免费升级至Windows 10的机会,问题在于,这些用户需要利用这个机会吗?让我们来看看Windows 10带来的新特性吧。

一、性能的提升:开机速度与DirectX 12

在没有更新或新增配置时,Windows 10操作系统的开关机速度相对于Windows 7操作系统明显加快。Windows 10是目前唯一支持DirectX 12的操作系统,后者将会帮助当前主流的计算机硬件释放出更多和更大的潜能。对图像的渲染已经达到逼真的效果,如图1-1所示。

二、界面风格更加时尚,符合新用户的审美感受

自Windows 95开始,一直到Windows 7,十几年的时间里Windows操作系统的风格并没有颠覆性的变化,这也是许多人批评微软的一个重要原因。从Windows 8开始,微软完全抛弃了之前的设计风格,采用平面的视窗及大胆的颜色方案取代了3D效果的图标、圆角和透明的视窗设计。Windows 10延续了这一变化,平面及大胆的风格进一步延伸到了图标及其他核心系统功能上,如图1-2所示。

三、开始菜单回归并加强

在Windows 8中被取消的开始菜单又恢复了。此外,微软还对Windows 10操作系统的开始菜单进行了加强,将搜索框、应用商店、网络搜索等重要功能集中在开始菜单中或周围。用户单击搜索框时,还会显示各种预览信息,如最新头条、来自用户偏爱的体育新闻及天气等,如图1-3所示。

四、文件管理及操作更加人性化

Windows 10在文件的管理及操作方面,最大的优点便是管理及操作更加方便、人性化了。

原本许多需要单击菜单实现的功能,现在集中显示在窗口的上方,这个界面和Office 2010之后的界面很相似,单击文件后,相关的操作就显示在窗口上方,非常人性化,如图1-4所示。

五、加强与用户的互动

在Windows 10中,系统消息与应用通知终于有了固定的区域,放置在界面右下角的提示栏中,单击打开该图标,可以看到所有的系统通知和提示。该通知区域还包含了一些有用的系统功能,如设置投影、飞行模式等,如图1-5所示。

六、虚拟桌面和窗口重排

• 虚拟桌面。微软新增了多桌面功能。该功能可让用户在同一台计算机上使用多个虚拟桌面,即用户可以根据自己的需要,创建多个虚拟桌面。微软还在“任务视图”模式中增加了应用排列建议选择——即不同的窗口会以某种推荐的版式显示在桌面环境中,如图1-6所示。

• 窗口重排。日常工作离不开窗口,尤其对于并行事务较多的桌面用户来说,没有一项好的窗口管理机制,简直寸步难行。相比之前的操作系统,Windows 10在这一点上改变巨大,提供了为数众多的窗口管理功能,能够方便地对各个窗口进行排列、分割、组合、调整等操作,如图1-7所示。我们将在第2章详细介绍。

七、全新的Edge浏览器

Edge浏览器是Windows 10中的一项重大改进,不同于以往的IE系浏览器,Edge采用了全新的渲染引擎,使得它在整体内存占用及浏览速度上均有了大幅提升,如图1-8所示。

八、免费:自我颠覆

在Windows 10之前,所有的新操作系统都需要用户重新购买授权。但是现在所有的Windows 7和Windows 8用户可以免费升级到Windows 10操作系统。这可以说是微软的自我的颠覆。

九、硬件性能要求低,人人可以用Windows 10

虽然更新了很多新的特性,开关机速度也进行了提升,但与之前的系统相比,Windows 10对于硬件性能的要求并没有提升。如果您的计算机可以流畅运行Windows XP,那么运行Windows 10也没有问题。运行Windows 10的最低配置和标准配置如图1-9和图1-10所示。

十、日趋完美的视觉效果

Windows 10操作系统自带全新的视觉效果,打开、关闭、最小化和最大化窗口都与Windows 8.1明显不同,视觉效果变得更加流畅了。现在的窗口已经基本“无边”,或者说通过明显减少边框的数量提升整个系统的美化效果。

十一、内置Xbox应用,串流主机游戏

Windows 10还集成了Xbox应用,通过这个Xbox应用,可以串流Xbox游戏这样激动人心的功能。

具体来说,串流可以简单地实现局域网内远程操控Xbox One主机,这样玩家便可以在另一个房间使用运行Windows 10的计算机来玩放在客厅的Xbox One。

十二、Cortana:强大的小娜

Cortana(中文名:微软小娜),可以说是微软在机器学习和人工智能领域方面的尝试。用户与小娜的智能交互,不是简单地基于存储式的问答,而是对话。它会记录用户的行为和使用习惯,利用云计算、搜索引擎和“非结构化数据”分析,读取和“学习”包括计算机中的文本文件、电子邮件、图片、视频等数据,来理解用户的语义和语境,从而实现人机交互,如图1-11所示。

十三、内置Windows应用商店

Windows 10附带出色的内置应用,包括Skype和OneDrive,但这仅仅是一小部分。应用商店还有大量其他应用,可帮助你保持联系和完成工作,还提供比以往更多的游戏和娱乐,其中许多都是免费的,如图1-12所示。

1.3 Windows 10的启动与退出

1.3.1 启动Windows 10

用户启动计算机时应该首先开启显示器和主机,即分别按下显示器和主机的开关按钮,然后可在显示器中看见启动的画面,耐心等待一会儿便可进入操作系统的桌面。如果是笔记本用户,则直接按电源按钮开机即可。

1.3.2 全新的关机模式

Windows 10相对于Windows 7新增了一种全新的关机模式——滑动关机。

同时按住键盘上的Win键和R键,调出运行对话框。在对话框内输入“slidetoshutdown”,然后单击“确定”按钮。此时出现滑动关机界面,鼠标拖曳图片向下即可关机,如图1-13所示。

1.3.3 进入睡眠与重新启动

假如你只是离开一小会儿,计算机上运行着网页、游戏、应用程序等,如果关机的话,有点小题大做,不关机的话又浪费电,这时只要启用系统的睡眠功能即可。当需要唤醒计算机的睡眠状态时,只需按键盘或晃动鼠标,计算机就可以恢复正常工作,速度比重新开机要快得多。

单击屏幕左下角的(开始)按钮,然后单击“电源”按钮,在弹出的快捷菜单中选择“睡眠”命令,即可让计算机进入睡眠模式,如图1-14所示。

如果安装了Windows的更新,可能需要重新启动计算机,这时可以进行如下操作。

单击屏幕左下角的按钮,然后单击“电源”按钮,在弹出的快捷菜单中选择“重启”命令即可,如图1-15所示。

1.3.4 注销当前用户

如果需要用另一个用户身份来登录你的计算机,这时不需重新启动操作系统,只要注销现在的用户即可。

右键单击按钮,然后在弹出的快捷菜单中选择“关机或注销”/“注销”命令即可,如图1-16所示。

1.3.5 从电源菜单中删除“睡眠”命令

如果我们不使用计算机的睡眠功能,则可以把它从电源菜单中删除,操作步骤如下。

1. 单击按钮,然后单击“设置”,在弹出的窗口中单击“系统”,如图1-17所示。

2. 在弹出的窗口中单击左侧的“电源和睡眠”,然后单击右侧的“其他电源设置”,如图1-18所示。

3. 在弹出的窗口中单击“选择电源按钮的功能”,如图1-19所示。

4. 在弹出的窗口中单击“更改当前不可用设置”,如图1-20所示。

5. 将“睡眠”前面的勾选取消掉,然后单击“保存修改”按钮,如图1-21所示。这时再查看开始菜单,可以看到电源菜单中已经没有“睡眠”命令了,如图1-22所示。

第2章 Windows 10的安装

如果是新购买的计算机,可能已经预装了Windows 10系统。但如果用户之前安装的是其他操作系统,想要体验一下Windows 10,就需要自己安装了,本章介绍Windows 10的安装和更新操作。

2.1 Windows 10的版本和安装需求

在安装Windows 10之前,我们需要知道要安装的Windows 10的版本及我们的计算机是否满足安装Windows 10的要求。

2.1.1 Windows 10的版本

Windows 10目前被划分为7个版本,分别对应不同的用户和需求,下面介绍一下各个版本。

• 家庭版(Windows 10 Home):家庭版主要面向大部分的普通用户,我们在商场里面购买的基本上都是预装的家庭版系统。这个版本将拥有Windows 10的主要功能:Cortana语音助手、Edge浏览器、面向触控屏设备的Continuum平板电脑模式、Windows Hello(脸部识别、虹膜、指纹登录)、串流Xbox One游戏的能力、微软开发的通用Windows应用(Photos、Maps、Mail、Calendar、Music和Video)。

• 专业版(Windows 10 Professional):专业版主要面向中小型企业用户。除具有Windows 10家庭版的功能外,它还使用户能管理设备和应用,保护敏感的企业数据,支持远程和移动办公,使用云计算技术。另外,它还带有Windows Update for Business,微软承诺该功能可以降低管理成本、控制更新部署,让用户更快地获得安全补丁软件。

• 企业版(Windows 10 Enterprise):企业版主要面向中大型企业用户,企业版以专业版为基础,增添了大中型企业用来防范针对设备、身份、应用和敏感企业信息的现代安全威胁的先进功能,供微软的批量许可客户使用,用户能选择部署新技术的节奏,其中包括使用Windows Update for Business的选项。作为部署选项,Windows 10企业版将提供长期服务分支。

• 教育版(Windows 10 Education):教育版以Windows 10企业版为基础,面向学校职员、管理人员、教师和学生。它通过面向教育机构的批量许可计划提供给学校和教育机构。

• 移动版(Windows 10 Mobile):移动版面向尺寸较小、配置触控屏的移动设备,如智能手机和小尺寸平板电脑,集成有与Windows 10家庭版相同的通用Windows应用和针对触控操作优化的Office。部分新设备可以使用Continuum功能,因此连接外置大尺寸显示屏时,用户可以把智能手机当作计算机使用。

• 企业移动版(Windows 10 Mobile Enterprise):企业移动版以Windows 10移动版为基础,面向企业用户。它将提供给批量许可客户使用,增添了企业管理更新,以及及时获得更新和安全补丁软件的方式。企业移动版适用于智能手机和小型平板设备。

• 物联网版(Windows 10 IoT Core):面向小型低价设备,主要针对物联网设备,如ATM、零售终端、手持终端和工业机器人等。

2.1.2 安装Windows 10的硬件要求

Windows 10大幅降低了对硬件的要求,目前大部分的计算机都可以安装Windows 10。微软给出的最低需求如下。

• 处理器:1GHz或更快的处理器或SoC。

• 内存:1GB(32位)或2GB(64位)。

• 硬盘空间:16GB(32位)或20GB(64位)。

• 显卡:支持DirectX 9或更高版本(包含WDDM 1.0驱动程序)。

• 显示器:分辨率最低应支持800×600。

满足以上需求的计算机基本上都可以安装Windows 10操作系统。

2.2 安装操作系统前必读

随着时代的发展,操作系统的安装变得越来越简单,越来越智能化,需要用户干预的地方越来越少了。但是对于初学者而言,自行安装操作系统之前,有一些基础知识是必须要掌握的。如果没有做好准备就自行安装,很有可能安装失败。下面介绍一下安装操作系统之前需要掌握的基本知识。

2.2.1 BIOS——操作系统和硬件间的桥梁

BIOS是英文Basic Input Output System的简称,直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”,是计算机中最重要的组成部分之一。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序,可以从CMOS中读写系统设置的具体信息。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。使用BIOS设置程序还可以排除系统故障或诊断系统问题。BIOS应该是连接操作系统与硬件设备的一座“桥梁”,负责解决硬件的即时要求。

BIOS设置程序是存储在BIOS芯片中的,BIOS芯片是主板上一块长方形或正方形的芯片。早期的芯片有ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、E2PROM(电可擦除可编程只读存储器)等。随着科技的进步和操作系统对硬件更高的响应要求,现在的BIOS程序一般存储在NORFlash(非易失闪存)芯片中,NORFlash除了容量比E2PROM更大外,主要是NORFlash具有写入功能,运行计算机通过软件的方式进行BIOS的更新,而无须额外的硬件支持(通常E2PROM的擦写需要不同的电压和条件),且写入速度快。

一、BIOS的3个主要功能

• 中断服务程序:中断服务程序是计算机系统软、硬件之间的一个可编程接口,用于程序软件功能与计算机硬件实现的衔接。操作系统对外围设备的管理即建立在中断服务程序的基础上。程序员也可以通过对INT 5、INT 13等中断的访问直接调用BIOS。

• 系统设置程序:计算机部件配置情况是放在一块可读写的CMOS芯片中的,它保存着系统CPU、硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。关机后,系统通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。如果CMOS中关于计算机的配置信息不正确,会导致系统性能降低、硬件不能识别,并由此引发一系列的软、硬件故障。在BIOS ROM芯片中装有一个“系统设置程序”,用来设置CMOS中的参数。这个程序一般在开机时按下一个或一组键即可进入,它提供了良好的界面供用户使用。这个设置CMOS参数的过程,习惯上也称为“BIOS设置”。新购的计算机或新增了部件的系统,都需进行BIOS设置。

• 上电自检(POST):计算机接通电源后,系统将有一个对内部各个设备进行检查的过程,这是由一个通常称之为POST(Power On Self Test,上电自检)的程序来完成的,这也是BIOS的一个功能。POST自检通过读取存储在CMOS中的硬件信息识别硬件配置,同时对其进行检测和初始化。自检中若发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。

有时我们需要修改BIOS的信息来进行操作系统的安装,那么如何进入BIOS界面呢。当打开计算机时,屏幕上一般会出现品牌机启动画面或主板LOGO画面,在屏幕的左下角一般都有一行字提示如何进入BIOS设置。我们按照提示按键盘上相应的按键即可。

下面列出了部分品牌主板和计算机进入BIOS设置界面的快捷键。由于同品牌计算机随着时间的不同,进入BIOS的方式也不太相同,如果按照提供的快捷键无法进入,请参考主板或计算机的说明书。

(1)DIY组装机主板类。

• 华硕主板:F8

• 技嘉主板:F12

• 微星主板:F11

• 映泰主板:F9

• 梅捷主板:EscF12

• 七彩虹主板:EscF11

• 华擎主板:F11

• 斯巴达卡主板:Esc

• 昂达主板:F11

• 双敏主板:Esc

• 翔升主板:F10

• 精英主板:EscF11

(2)品牌笔记本。

• 联想笔记本:F12

• 宏碁笔记本:F12

• 华硕笔记本:Esc

• 惠普笔记本:F9

• 戴尔笔记本:F12

• 神舟笔记本:F12

• 东芝笔记本:F12

• 三星笔记本:F12

(3)品牌台式机。

• 联想台式机:F12

• 惠普台式机:F12

•宏碁台式机:F12

• 戴尔台式机:Esc

• 神舟台式机:F12

• 华硕台式机:F8

• 方正台式机:F12

• 清华同方台式机:F12

• 海尔台式机:F12

• 明基台式机:F8

生产BIOS的厂商很多,并且品牌机会对BIOS进行自己的个性化定制,所以BIOS的界面各式各样,不过其中大部分都是英文界面。下面以某品牌计算机为例介绍BIOS选项,其他品牌计算机可能设置上有不一样的地方,但是大部分设置都是通用的。

• Main标签:主要用来设置时间和日期。显示计算机的硬件相关信息,如序列号、CPU型号、CPU速度、内存大小等,如图2-1所示。

• Advanced标签:主要用来进行BIOS的高级设置。如启动方式、开机显示、USB选项、硬盘工作模式等,如图2-2所示。

• Security标签:主要用来进行安全相关的设置。可以设置BIOS管理员密码、开机密码、硬盘密码,如图2-3所示。

• Boot标签:用来设置计算机使用启动设备的顺序,如图2-4所示。

• Exit标签:退出BIOS设置。在这里可以选择保存当时的修改,或者放弃修改直接退出。如果BIOS设置出现问题,还可以在这个界面载入初始设置,如图2-5所示。

二、主引导记录和分区表

(1)主引导记录。

计算机开机后,BIOS首先进行自检和初始化,然后开始准备操作系统数据。这时就需要访问硬盘上的主引导记录了。

主引导记录(MBR,Main Boot Record)是位于磁盘最前边的一段引导代码。它负责磁盘操作系统对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位,它是由磁盘操作系统在对硬盘进行初始化时产生的。

通常,我们将包含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。因这一扇区中,引导代码占有绝大部分空间,故而习惯上将该扇区称为MBR扇区(简称MBR)。由于这一扇区是管理整个磁盘空间的一个特殊空间,它不属于磁盘上的任何分区,因而分区空间内的格式化命令不能清除主引导记录的任何信息。

(2)主引导记录的组成如下。

• 启动代码:主引导记录最开头是第一阶段引导代码。其中,硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确,并且在系统硬件完成自检以后将控制权交给硬盘上的引导程序(如GNU GRUB)。它不依赖任何操作系统,而且启动代码也是可以改变的,从而能够实现多系统引导。

• 硬盘分区表:硬盘分区表占据主引导扇区的64个字节(偏移01BEH~偏移01FDH),可以对四个分区的信息进行描述,其中每个分区的信息占据16个字节。每个字节的定义可以参考硬盘分区结构信息。

• 结束标志:结束标志字55 AA(偏移1FEH~偏移1FFH)最后两个字节,是检验主引导记录是否有效的标志。

(3)分区表。

分区表是存储磁盘分区信息的一段区域。

传统的分区方案(称为MBR分区方案)是将分区信息保存到磁盘的第一个扇区(MBR扇区)中的64个字节中,每个分区项占用16个字节,这16个字节中存有活动状态标志、文件系统标识、起止柱面号、磁头号、扇区号、隐含扇区数目(4个字节)、分区总扇区数目(4个字节)等内容。因为MBR扇区只有64个字节用于分区表,所以只能记录4个分区的信息。这就是硬盘主分区数目不能超过4个的原因。后来为了支持更多的分区,引入了扩展分区及逻辑分区的概念,但每个分区项仍用16个字节存储。

2.2.2 磁盘分区

计算机中存放信息的主要存储设备就是硬盘,但是硬盘不能直接使用,必须对硬盘进行分割,分割成的一块一块的硬盘区域就是磁盘分区。在传统的磁盘管理中,将一个硬盘分为两大类分区:主分区和扩展分区。

• 主分区:主分区通常位于硬盘最前面的一块区域中,构成逻辑C磁盘。其中的主引导程序是它的一部分,此段程序主要用于检测硬盘分区的正确性,并确定活动分区,负责把引导权移交给活动分区的操作系统。如果这个分区的数据损坏将无法从硬盘启动操作系统。

• 扩展分区:除主分区外的其他用于存储的磁盘区域,我们叫它扩展分区。扩展分区不可以直接进行存储数据,它需要分成逻辑磁盘才可以被用来读写数据。如图2-6所示,左侧深蓝色的区域就是主分区,右侧浅蓝色部分是扩展分区。“D:”和“E:”是两个逻辑磁盘。

2.2.3 UEFI——新的计算机硬件接口

UEFI,全称“统一的可扩展固件接口”(Unified Extensible Firmware Interface),是一种详细描述类型接口的标准。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境,加载到一种操作系统上。

UEFI是以EFI 1.10为基础发展起来的。EFI中文名为“可扩展固件接口”,是Intel为PC固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准。其主要目的是为了提供一组在OS(操作系统)加载之前(启动前)在所有平台上一致的、正确指定的启动服务,被看作是有20多年历史的BIOS的继任者。

与传统的BIOS相比,UEFI有以下优点。

• 纠错特性:与BIOS显著不同的是,UEFI是用模块化、C语言风格的参数堆栈传递方式、动态链接的形式构建系统,它比BIOS更易于实现,容错和纠错特性更强,从而缩短了系统研发的时间。更加重要的是,它运行于32位或64位模式,突破了传统16位代码的寻址能力,达到处理器的最大寻址,此举克服了BIOS代码运行缓慢的弊端。

• 兼容性:与BIOS不同的是,UEFI体系的驱动并不是由直接运行在CPU上的代码组成的,而是用EFI Byte Code(EFI字节代码)编写而成的。Java是以“Byte Code”形式存在的,正是这种没有一步到位的中间性机制,使Java可以在多种平台上运行。UEFI也借鉴了类似的做法。EFI Byte Code是一组用于UEFI驱动的虚拟机器指令,必须在UEFI驱动运行环境下被解释运行,由此保证了充分的向下兼容性。一个带有UEFI驱动的扩展设备既可以安装在使用安卓的系统中,也可以安装在支持UEFI的新PC系统中,它的UEFI驱动不必重新编写,这样就无须考虑系统升级后的兼容性问题。基于解释引擎的执行机制,还大大降低了UEFI驱动编写的复杂门槛,所有的PC部件提供商都可以参与。

• 鼠标操作:UEFI内置图形驱动功能,可以提供一个高分辨率的彩色图形环境,用户进入后能用鼠标单击调整配置,一切就像操作Windows系统下的应用软件一样简单。

• 可扩展性:UEFI将使用模块化设计,它在逻辑上分为硬件控制与OS软件管理两部分,硬件控制为所有UEFI版本所共有,而OS软件管理其实是一个可编程的开放接口。借助这个接口,主板厂商可以实现各种丰富的功能。比如我们熟悉的各种备份及诊断功能可通过UEFI加以实现,主板或固件厂商可以将它们作为自身产品的一大卖点。UEFI也提供了强大的联网功能,其他用户可以对你的主机进行可靠的远程故障诊断,而这一切并不需要进入操作系统。

因为UEFI标准出现的比较晚,所以如果启用了UEFI,则只能安装特定版本的Windows。Windows支持UEFI的情况如图2-7所示。

2.2.4 MBR分区表和GPT分区表

由于磁盘容量越来越大,传统的MBR(主引导记录)分区表已经不能满足大容量磁盘的需求。传统的MBR分区表只能识别磁盘前面的2.2TB左右的空间,对于后面的多余空间只能浪费掉了,而对于单盘4TB的磁盘,只能利用一半的容量。因此,就有了GPT(全局唯一标识)分区表。

除此以外,MBR分区表只能支持4个主分区或3个主分区+1个扩展分区(包含随意数目的逻辑分区),而GPT分区表在Windows下可以支持多达128个主分区。

下面介绍MBR分区表和GPT分区表的区别。

一、MBR分区表

在传统硬盘分区模式中,引导扇区是每个分区(Partition)的第一扇区,而主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由3部分组成,主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512字节的主引导扇区里,MBR占446个字节;第二部分是Partition table区(分区表),即DPT,占64个字节,硬盘中分区有多少及每一分区的大小都记在其中;第三部分是magic number,占2个字节,固定为55AA。一个扇区的硬盘主引导记录MBR由3部分组成。

• 主引导程序(偏移地址0000H~0088H),它负责从活动分区中装载,并运行系统引导程序。

• 分区表(DPT,Disk Partition Table)含4个分区项,偏移地址01BEH~01FDH,每个分区表项长16个字节,共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。

• 结束标志字,偏移地址01FE~01FF的2个字节值为结束标志55AA,如果该标志错误系统就不能启动。

二、GPT分区表

GPT的分区信息是在分区中,而不像MBR一样在主引导扇区,为保护GPT不受MBR类磁盘管理软件的危害,GPT在主引导扇区建立了一个保护分区(Protective MBR)的MBR分区表(此分区并不必要),这种分区的类型标识为0xEE,这个保护分区的大小在Windows下为128MB,Mac OS X下为200MB,在Window磁盘管理器里名为GPT保护分区,可让MBR类磁盘管理软件把GPT看成一个未知格式的分区,而不是错误地当成一个未分区的磁盘。

另外,为了保护分区表,GPT的分区信息在每个分区的头部和尾部各保存了一份,以便分区表丢失以后进行恢复。

基于x86/64的Windows想要从GPT磁盘启动,主板的芯片组必须支持UEFI(这是强制性的,但是如果仅把GPT用作数据盘则无此限制),如Windows 8/Windows 8.1支持从UEFI引导的GPT分区表上启动,大多数预装Windows 8系统的计算机也逐渐采用了GPT分区表。至于如何判断主板芯片组是否支持UEFI,一般可以查阅主板说明书或厂商的网站,也可以通过查看BIOS设置里面是否有UEFI字样。

2.2.5 配置基于UEFI/GPT的硬盘驱动器分区

当我们在基于UEFI的计算机安装Windows时,必须使用GUID分区表(GPT)文件系统对包括Windows分区的硬盘驱动器进行格式化。其他驱动器可以使用GPT或主启动记录(MBR)文件格式。

一、Windows RE工具分区

• 该分区必须至少为300MB。

• 该分区必须为Windows RE工具映像(winre.wim,至少为250MB)分配空间,此外,还要有足够的可用空间以便备份实用程序捕获到该分区。

• 如果该分区小于500MB,则必须至少具有50MB的可用空间。

• 如果该分区等于或大于500MB,则必须至少具有320MB的可用空间。

• 如果该分区大于1GB,我们建议应至少具有1GB的可用空间。

• 该分区必须使用Type ID:DE94BBA4-06D1-4D40-A16A-BFD50179D6AC。

• Windows RE工具应处于独立分区(而非Windows分区),以便为自动故障转移和启动Windows BitLocker驱动器加密的分区提供支持。

二、系统分区

• 计算机应含有一个系统分区。在可扩展固件接口(EFI)和UEFI系统上,这也可称为EFI系统分区或ESP。该分区通常存储在主硬盘驱动器上,计算机启动到该分区。

• 该分区的最小规格为100MB,必须使用FAT32文件格式进行格式化。

• 该分区由操作系统加以管理,不应含有任何其他文件,包括Windows RE工具。

• 对于Advanced Format 4K Native(4-KB-per-sector)驱动器,由于FAT32文件格式的限制,大小最小为260MB。FAT32驱动器的最小分区大小可按以下方式计算:扇区大小(4KB)×65527=256MB。

• Advanced Format 512e驱动器不受此限制的影响,因为其模拟扇区大小为512字节。512字节×65527=32MB,比该分区的最小值100MB要小。

下面介绍下默认分区配置和建议分区配置。

默认配置:Windows RE工具、系统、MSR和Windows分区。

Windows安装程序默认配置包含Windows恢复环境Windows RE工具分区、系统分区、MSR和Windows分区。图2-8所示显示了该配置。该配置可让BitLocker Drive Encryption投入使用,并将Windows RE存储在隐藏的系统分区中。通过使用该配置,可以将系统工具(如Windows BitLocker驱动器加密和Windows RE)添加到自定义Windows安装。

建议配置包括Windows RE工具分区、系统分区、MSR、Windows分区和恢复映像分区。以下图表显示了该配置,如图2-9所示。

在添加Windows分区之前添加Windows RE工具分区和系统分区,最后添加包含恢复映像的分区。在删除恢复映像分区或更改Windows分区大小的此类操作期间,这一分区顺序有助于维护系统和Windows RE工具分区的安全。

2.2.6 检测计算机是使用UEFI还是传统BIOS固件

要查看计算机固件的设置,进入开机设置界面是最好的办法,如果进入操作系统后,我们还想查看固件信息,那怎么实现呢?

1. 同时按键盘上的Win键和R键,打开“运行”对话框,输入“msinfo32”并按Enter键,如图2-10所示。

2. 在弹出的“系统信息”窗口中,可以看到BIOS模式:如果值为“传统”,则为BIOS固件;如果值是“UEFI”,则为UEFI固件,如图2-11所示。

2.2.7 Windows的启动过程

掌握Windows的启动过程会对以后的计算机问题分析中有很大的帮助,下面简要介绍Windows的启动过程。

一、从BIOS启动的过程

• 当打开电源后,BIOS首先执行上电自检(POST)过程,如果自检出现问题,此时无法启动计算机,并且系统会报警。自检完成后,BIOS开始读取启动设备启动数据。如果是从硬盘启动的话,BIOS会读取硬盘中的主引导记录(MBR),然后由主引导记录进行下一步操作。

• 主引导记录(MBR)搜索分区表并找到活动分区,然后读取活动分区的启动管理器(bootmgr),把它写入内存并执行,这一步之后,主引导记录的操作完成,下一步由bootmgr进行以后的操作。

• 启动管理器执行活动分区boot目录下的启动配置数据(BCD),启动配置数据中存储了操作系统启动时需要的各种配置。如果有多个操作系统,则启动管理器会让用户选择要启动的操作系统。如果只有一个操作系统,则启动管理器直接启动这个操作系统。

• 启动管理器运行Windows\system32目录下的winload.exe程序,然后启动管理器的任务就结束了。winload程序会完成后续的启动过程。

二、从UEFI启动Windows的过程

• 打开电源后,UEFI模块会读取启动分区内的bootmgfw.efi文件并执行它,然后由bootmgfw执行后续的操作。

bootmgfw程序读取分区内的BCD文件(启动配置数据)。此时和BIOS启动一样,如果有多个操作系统,会提示用户选择要启动的操作系统;如果只有一个,则默认启动当前操作系统。

• bootmgfw读取winload.efi文件并启动winload程序,由winload程序完成后续的启动过程。

2.2.8 Windows 10的安全启动

安全启动是在UEFI 2.3.1中引入的,安全启动定义了平台固件如何管理安全证书,如何进行固件验证及定义固件与操作系统之间的接口(协议)。

微软的平台完整性体系结构利用UEFI安全启动及固件中存储的证书与平台固件之间创建一个信任根。随着恶意软件的快速演变,恶意软件正在将启动路径作为首选攻击目标。此类攻击很难防范,因为恶意软件可以禁用反恶意软件产品,彻底阻止加载反恶意软件。借助Windows 10的安全启动体系结构及其建立的信任根,通过确保在加载操作系统之前,仅能够执行已签名并获得认证的“已知安全”代码和启动加载程序,可以防止用户在根路径中执行恶意代码。

2.3 全新安装Windows 10

如果我们的计算机系统是Windows Vista或之前的操作系统,或者购买计算机时没有预装任何操作系统,这时就需要全新安装Windows 10。

2.3.1 安装前的准备工作

在进行Windows 10的安装前,为了安装的顺利进行,我们首先要做一些准备工作。

• 检查计算机的硬件设置是否满足Windows 10的安装需求。Windows 10的安装需求可以参照2.1.2小节的说明。

• 准备好Windows 10的安装文件。如果从光盘安装,由于微软目前在中国不销售Windows 10操作系统的安装光盘,我们需要从官网下载镜像并刻录到光盘。

• 如果是原有的计算机,在安装Windows 10之前,需要先对计算机的数据进行备份。

2.3.2 安装Windows 10

做好了相关的准备工作后,我们就可以正式开始安装Windows 10了。我们以光盘安装为例来进行说明。

1. 设置计算机从光盘启动。由于大部分计算机默认都是从硬盘启动,因此安装操作系统前,需要先将启动方式修改为从光盘启动计算机。设置好之后我们就可以打开计算机电源,将光盘放入光驱。

2. 启动计算机后,计算机会读取光盘内容运行Windows 10的安装程序,首先进入安装环境设置阶段,设置好语言、时间和货币格式、键盘和输入方法后,单击“下一步”按钮,如图2-12所示。

3. 在弹出的窗口中单击“现在安装”按钮,如图2-13所示。

4. 如果安装的Windows 10操作系统是零售版的,则需要输入序列号进行验证,输入完成后单击“下一步”按钮,如图2-14所示。

5. 勾选“我接受许可条款”选项,然后单击“下一步”按钮,如图2-15所示。

6. 选择安装方式。在弹出的“你想执行哪种类型的安装”窗口中,选择下面的“自定义:仅安装Windows(高级)(C)”选项,如图2-16所示。

7. 在弹出的窗口中,单击右下方的“新建”按钮,然后设置空间的大小,单击“应用”按钮,如图2-17所示。

8. 此时会弹出对话框,提示“若要确保Windows的所有功能都能正常使用,Windows可能要为系统文件创建额外的分区”,单击“确定”按钮,如图2-18所示。

9. 选择要安装的分区,然后单击“下一步”按钮,如图2-19所示。

10. 接下来就进入安装过程了,期间可能要重新启动几次,耐心等待即可,如图2-20所示。

11. 重新启动后,进入“快速上手”界面,允许我们设置Windows的联系人、日历和位置信息等,我们可以自定义设置,也可以使用快速设置。建议使用快速设置,如图2-21所示。单击“使用快速设置”按钮。

12. 如果安装的是专业版的系统,此时会让您选择计算机的归属,做好选择后进入下一步即可。我们以“我拥有它”为例进行下一步操作,如图2-22所示。

13. 个性化设置界面。如果有Microsoft账户,则现在就可以登录,如果没有Microsoft账户还可以在此页面进行创建。当我们不想使用Microsoft账户时,可以选择跳过此步骤,如图2-23所示。

14. 创建账户。我们输入使用这台计算机的用户名,然后输入密码和密码提示,单击“下一步”按钮,如图2-24所示。

15. 经过一段时间的等待之后,Windows 10完成了最终的安装,我们可以开始使用了,如图2-25所示。

2.4 升级安装Windows 10

全新安装操作系统后,需要重新安装工作所需要的软件,计算机也要重新设置,那么有没有更好的办法呢,这就是升级安装Windows 10。

2.4.1 适合升级为Windows 10的系统

那么哪些系统可以升级到Windows 10呢,Windows 7和Windows 8的部分版本可以免费升级到Windows 10,如图2-26和图2-27所示。

2.4.2 升级为Windows 10

我们以Windows 7升级安装为例,介绍安装Windows 10的方法。

1. 将光盘放入光驱中,在弹出的“自动播放”窗口中单击“运行setup.exe”,如图2-28所示。

2. 在弹出的“用户账户控制”对话框中,单击“是”按钮,如图2-29所示。

3. 在弹出的“获取重要更新”窗口中,保留默认设置,直接单击“下一步”按钮,如图2-30所示。安装程序此时会检查计算机是否符合安装Windows 10的要求。

4. 完成检查后,此时会要求输入密钥,输入正确的密钥后,单击“下一步”按钮,如图2-31所示。

5. 此时弹出软件许可条款,单击“接受”按钮,进入下一步,如图2-32所示。

6. 经过一段时间的等待之后,Windows会提示准备就绪,可以安装,此时可以选择保留个人文件和应用,然后单击“安装”按钮,如图2-33所示。

7. 耐心等待Windows 10进行安装即可,此时Windows可能要重新启动几次,如图2-34所示。

8. 之后的过程和全新安装Windows的过程一样,不再赘述。

2.4.3 删除旧Windows系统的文件夹

如果我们使用的是升级安装的方式安装的Windows 10,那么在系统盘目录下会出现一个名为Windows.old的文件夹,如图2-35所示。这个文件夹一般占用5GB以上的空间,主要用来保存旧Windows系统的系统分区数据。

如果我们的系统分区空间不是很大,那么可以清理这个文件夹以释放磁盘空间给其他程序或文件使用。因为里面存储了一些系统文件,我们是无法直接删除这个文件夹的。可以使用Windows系统自带的磁盘清理工具来删除这个文件夹。下面介绍具体的操作步骤。

1. 右键单击“本地磁盘C”,在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令,在弹出的对话框中单击“磁盘清理”按钮,如图2-36所示。此时Windows会搜集可以清理的内容,如图2-37所示。

2. 稍后在弹出的对话框中会显示可以清理的文件,但是Windows.old文件夹不在里面,需要单击下面的“清理系统文件”按钮,如图2-38所示。

3. 等待一段时间后,在弹出的对话框中勾选“以前的Windows安装”(这个对应的就是Windows.old文件夹),然后单击下方的“确定”按钮,如图2-39所示。

由于Windows.old文件夹比较大,清理需要较长时间,需要耐心等待。

2.5 双系统的安装和管理

虽然Windows 10有很多的优点和新的特性,但是有些旧的程序没有为新的系统做优化,这些程序有时无法在Windows 10操作系统中运行,但是我们又需要运行它们,怎么可以兼顾Windows 10的优点又可以使用旧的程序呢,我们可以在计算机上安装两个操作系统,这样在需要的时候,切换不同的操作系统即可。

2.5.1 与Windows 7组成双系统

我们以Windows 7系统为例,向大家介绍如何安装Windows 7和Windows 10双系统。双系统的安装一般需要先安装低版本的系统,所以我们需要先安装Windows 7操作系统,安装过程和Windows 10系统类似,这里就不做介绍了,主要介绍一下安装Windows 10之前的准备工作。

1. Windows 10的安装介质,我们以光盘安装为例,用户可以自行从微软官方网站上下载光盘镜像,然后刻录到光盘上。

2. 需要在Windows 7的系统中准备一个空白的主分区,其步骤如下。

(1)同时按键盘上的WinR键,然后在弹出的“运行”对话框中输入“diskmgmt.msc”,单击“确定”按钮,如图2-40所示。

(2)在弹出的窗口中,我们创建需要安装的分区。我们以未分配的空间为例,在这个地方右键单击,然后选择“新建简单卷”命令,如图2-41所示,接下来一直单击“下一步”按钮确认即可。

创建完成的分区如图2-42所示。

3. BIOS内设置由光盘启动计算机。

做好准备工作后,我们可以将光盘放入光驱,重新启动计算机,然后进行Windows 10系统的安装。安装过程和全新安装一样,只是在选择安装位置的时候,选择我们当时设置好的安装位置即可,如图2-43所示。

稍后的过程和之前介绍的一样,我们耐心等待安装完成。安装完成后,我们再次启动计算机时,Windows 10会自动识别并保留Windows 7的启动项,如图2-44所示。

2.5.2 管理系统启动项

当安装了两个操作系统之后,系统每次启动时都会让我们选择。因为我们平时常用的只是其中一个,所以可以将常用的操作系统设为默认启动。

1. 单击按钮,然后输入文字“高级系统设置”,在弹出的搜索结果中,选择“查看高级系统设置”,如图2-45所示。

2. 在弹出的对话框中单击“启动和故障恢复”右侧的“设置”按钮,如图2-46所示。

3. 在弹出的对话框中,单击“默认操作系统”下拉列表,选择要默认启动的操作系统,如图2-47所示。

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