Das BIOS (Basic-Input-Output

IT-Systeme
Der Bootvorgang – Das BIOS
Das BIOS
(Basic-Input-Output-System)
BIOS beim IBM-kompatiblen PC
Das BIOS ist das erste Programm, welches beim Starten des Rechners ausgeführt wird. Es
läuft bereits vor dem Start des Betriebssystems ab. Windows- und Linux-Rechner können auf
dasselbe BIOS zurückgreifen.
Das BIOS ist ein Programm, das in einem Festspeicher (ROM, EPROM oder Flash-Speicher)
abgelegt ist. Es initialisiert die Hardware, lädt das eigentliche Betriebssystem (z. B. von der
Festplatte) und enthält auch eine Sammlung von Ein-/Ausgaberoutinen, auf die das
Betriebssystem später zurückgreifen kann. Damit implementiert die BIOS-Software die
unterste Schnittstelle zwischen Hardware und der höher liegenden Software.
Hauptaufgaben
Das BIOS übernimmt den Selbsttest und die Initialisierung des Computersystems und
dessen Komponenten beim Einschalten.
Die Start-Up-Routinen werden automatisch beim Einschalten des Rechners ausgeführt
-
Power On Self Test (POST)
-
Initialisierung
-
Boot-Routine: Sie lädt den Code im allerersten Sektor (MBR: Master Boot Record) einer
Diskette, Festplatte, USB-Stick o. ä. und übergibt ihm die weitere Kontrolle für den
Startvorgang
Zusätzliche Aufgaben
Vor allem unter MS-DOS stellte das BIOS noch Routinen bereit die es erlauben während der
Laufzeit Systemkomponenten zu steuern und mit ihnen Daten auszutauschen.
Die dortige Hardware-Interrupt- und Dienstprogrammverwaltung bilden die eigentliche
Schnittstelle zwischen Hardware und Software. Heutige Betriebssysteme übernehmen diese
Aufgaben selbst.
Sicherheit
Das BIOS ist die 2. Sicherheitsstufe, welche zum Starten eines Computers Ein/Aus
geschaltet werden kann.
Als erstes gibt es die manuelle Sicherung, mit Schlössern o. ä. Im BIOS Setup kann eine
Passwortabfrage für das Starten des BIOS ein-/ausgeschaltet werden, welches nur auf den
ersten Blick eine Sicherung des Systems darstellt, denn diese Einstellungen können gelöscht
werden, indem man den Computer vom Netz nimmt, die BIOS-Batterie entfernt und wartet
bis sich der Speicher auf Null gestellt hat und alle Einstellungen damit auf Standard stehen.
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IT-Systeme
Der Bootvorgang – Das BIOS
BIOS und freie Software
Aus Freisoftware-Sicht gibt es nichts am BIOS, was nicht auch das Betriebssystem
übernehmen und sogar meist besser machen könnte. GNU/Linux greift daher nicht auf die
speicherresidenten Routinen des BIOS zurück, sondern verwendet stattdessen eigene.
So kann Linux auf eine Festplatte zugreifen, egal, ob sie im BIOS-Setup angemeldet ist oder
nicht. Die Aufgabe des BIOS reduziert sich somit darauf, den Bootloader zu starten. Auch
unter Windows-Versionen ab Windows NT wird das BIOS heute hauptsächlich noch für den
reinen Startvorgang gebraucht.
Die verschiedenen BIOSe der verschiedenen PCs sind im Regelfall proprietäre (d. h. nicht
freie) Software, was große Sicherheitsrisiken birgt. So erlaubt es beispielsweise das BIOS
der Xbox nicht, andere Software als die von Microsoft zugelassene zu starten. Desweiteren
ist zu befürchten, dass im Zuge von DRM zukünftig im BIOS Einschränkungen der
Handlungsfreiheit des Benutzers verankert werden.
Es ist theoretisch möglich, den ROM-Baustein, auf dem das BIOS abgelegt ist, zu ersetzen
oder zu überschreiben, um so z. B. den Linux-Kernel direkt aus dem ROM heraus zu starten,
ohne BIOS. Die Vorgehensweise ist jedoch von der jeweiligen Hauptplatine abhängig und
somit nicht ganz einfach.
Ist das BIOS austauschbar?
Da das BIOS direkt mit der Hardware zusammenarbeiten muss ist es von der CPU und vom
Mainboard abhängig wie dessen Routinen implementiert sind. Das BIOS muss also so
programmiert sein, dass es mit der dafür vorgesehenen Hardware kooperieren kann. Daher
ist es nicht beliebig austauschbar.
Die Schnittstelle zur Software ist dagegen immer gleich. Dies ist die Voraussetzung dafür,
dass PC-Software, unabhängig davon, auf welchem PC-System sie eingesetzt wird,
funktioniert. Es gibt Standards, die festlegen, wie sich das BIOS gegenüber der Software zu
verhalten hat.
Beim Startvorgang eines Rechners kann man sich in ein BIOS-Menü, das so genannte
Setup, einklinken und dort verschiedene Einstellungen vornehmen.
BIOS Einstellungen
Im Normalfall sollte man an den Einstellungen des BIOS nur wenig ändern. So ist der Aufruf
der Einstellungen sehr selten notwendig und mit Vorsicht zu genießen, da falsche
Einstellungen zu schwer nachvollziehbaren Fehlfunktionen des Rechners führen können.
Wie man in das Setup-Programm des BIOS gelangt wird meist während des Boot-Vorgangs
kurz eingeblendet. Oft ist dazu während des Rechnerstarts ein Druck auf die Entf-Taste oder
die F2-Taste notwendig. Ausnahmen sind im Handbuch des Bios/Mainboards beschrieben.
Bei Schwierigkeiten kann man im BIOS durch die Option „Load Setup Defaults“ die
Standardeinstellungen des Herstellers zurückholen. Falls diese Option nicht funktioniert,
kann man bei manchem BIOS mit „Load BIOS Default“ eine Minimalkonfiguration herstellen,
bei der die Betriebssicherheit des Rechners an oberster Stelle steht, dafür die Leistung des
Rechners entsprechend stark abnimmt.
Da während der Benutzung des Setups die deutschen Tastatur-Treiber noch nicht geladen
sind (denn diese sind Teil des Betriebssystems), muss man bei der Bestätigungsfrage auf
einer deutschen Tastatur für Yes statt des „Y“ das „Z“ drücken.
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Der Bootvorgang – Das BIOS
Das BIOS Setup
Fast alle BIOSse sind mit der gleichen oder zumindest ähnlichen Menüstruktur aufgebaut.
Standard CMOS Setup
Hier stehen die grundsätzlichen Einstellungen des BIOS. Sie finden hier die Festplatten und
sonstige Laufwerke. Die Grafikeinstellungen, das Datum und die Uhrzeit.
BIOS Features Setup
Man findet im „BIOS-Feature-Setup“ bzw. „Advanced CMOS Setup“ viele Möglichkeiten zum
groben, aber effektiven Tuning. So lässt sich z. B. der First- und Second-Level-Cache
aktivieren/deaktivieren.
Wenn nur einer von beiden abgeschaltet ist, hat man schon massive Leistungseinbrüche zu
verzeichnen. Es lässt sich Shadow-Memory, Schnittstellen und EIDE-Controller konfigurieren
sowie der Bootvorgang einstellen.
Die im Setup aufgeführten Optionen können selbstverständlich von BIOS zu BIOS variieren.
Deshalb muss jeder Anwender das für sich passende BIOS suchen.
Chipset Features Setup
Sie befinden sich hier in den tiefsten Tiefen der Chipsatz-Spezifizierung. Es gibt unzählige
Möglichkeiten für Einstellungen, von denen viele jedoch gar nicht zu finden sind weil der
Hersteller sie mit bestimmten Werten versehen und dann versteck hat.
Vieles ist möglich, bringt aber nicht immer den überwältigenden Tempogewinn der in so
manchen Tips & Tricks versprochen wird. Vielmehr muss man aufpassen dass das System
nach den Veränderungen noch lauffähig bleibt.
Dazu muss man wissen welche Werte eingestellt werden dürfen. Dies ist von der
verwendeten Hardware abhängig.
PnP and PCI Setup
Dies ist die Seite für Plug and Play. Das „PnP and PCI Setup“ kontrolliert die Vergabe von
Systemressourcen wie IRQs und DMAs. Bei IRQ-Problemen finden Sie meistens diesem
Bereich die Lösung.
Wenn das System einwandfrei läuft sollte man hier am Besten nichts ändern. Falls Sie aber
alte ISA-Karten verwenden, die nicht über PnP konfiguriert werden, können hier
entsprechende Reservierungen vorgenommen werden.
Integrated Peripherals
In diesem Setup kann die auf dem Mainboard vorhandene Harware an- oder abgeschalten
sowie konfiguriert werden.
Es können zusätzliche IDE-Parameter eingestellt, sowie die EIDE-Ports konfiguriert werden.
Die der Hardware beiliegende Dokumentation (hoffentlich auch auf deutsch!) ist dafür
unbedingt zu beachten.
Power Management Setup
Dies ist der Bereich für all diejenigen, welche ökologisch mit ihrem PC arbeiten wollen. Mit
der Einstellung „user define“ bekommt man die Möglichkeit alles anzupassen was es im
Stromsparbereich einzustellen gibt.
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Der Bootvorgang – Das BIOS
BIOS-Update
Ziel eines BIOS-Updates:
•
Unterstützung neuer Hardware-Komponenten
(z. B. größere Festplatte, schnellere Grafikkarte, neuer Prozessor, ...)
•
Unterstützung von alter Hardware durch neuere Betriebssysteme
•
Beseitigen von Fehlern --> stabileres System
Vorgehensweise beim BIOS-Update:
•
Auf der Homepage des Herstellers neueste BIOS-Version und das zugehörige
Flashwriter-Utility herunterladen.
•
Altes BIOS sichern, neues BIOS einspielen
(Vorgehen ist in der Regel auf der Homepage des Herstellers beschrieben)
•
Neustart des Rechners
(evtl. müssen die CMOS-Einstellungen erneuert werden).
ACHTUNG
Ein mißglückter Update-Vorgang (z. B. durch einen Stromausfall oder eine falsch
heruntergeladene BIOS-Version) führt in der Regel zu einem Totalausfall des Systems!
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