Bios
Aus PC-WELT-Wiki
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Das Bios hält selbst für PC-Profis noch einige Überraschungen bereit. Wir zeigen, wie Sie es tunen können. Außerdem verraten wir, wie die Zukunft des Bios aussieht.
Bios
Das Bios (Basic Input Output System) ist die Basis-Software, die den PC nach dem Einschalten mit den elementaren Funktionen für den Systemstart versorgt – es initialisiert und überprüft die Hardware, und es startet das Betriebssystem. Damit es diese Aufgabe erledigen kann, sitzt das Bios auf einem batteriegepufferten nichtflüchtigen Speicherbaustein auf der Platine.
Weckruf für die Hardware
Sobald Sie den PC einschalten, wird die Bootroutine des Bios aktiviert. Sie startet den POST (Power On Self Test) und initialisiert die Hardware.
Vom Anwender unbemerkt, testet der POST die Funktionsfähigkeit der CPU. Danach folgen CPU-nahe Bausteine, etwa der Prozessor-Cache. Anschließend nimmt der POST die ersten 64 KB des Arbeitsspeichers und das CMOS-RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) mit dem Bios-Setup unter die Lupe. Dann folgt der Grafikspeicher und die Grafikausgabe. Ist diese Phase abgeschlossen, können Sie die weiteren Systemtests am Bildschirm mitverfolgen. Der POST testet den restlichen Arbeitsspeicher, die Tastatur sowie Laufwerke, Steckkarten und Peripheriegeräte. Stößt er auf Steckkarten mit eigenem Bios, etwa Raid-Controller, aktiviert er dieses.
Setup: Gedächtnishilfe fürs Bios
Das Bios überprüft nicht die gesamte Hardware bei jedem Start aufs Neue, sondern bedient sich der Einstellungen des Bios-Setup. Wird eine neue Komponente auf der Platine installiert, etwa eine Festplatte, fragt das Bios deren Firmware-Daten ab und speichert diese im Bios-Setup. Damit die Einstellungen auch dann nicht verloren gehen, wenn der Rechner vom Netz getrennt wird, liegen die Daten auf einem batteriegepufferten CMOS-Chip.
Zugriff aufs Bios-Setup
Sie können die Einstellungen im Bios-Setup ändern, indem Sie dieses während des POST über eine bestimmte Taste oder Tastenkombination aufrufen. Die spezielle Tastenkombination wird in der Regel beim Start mit „Press <Tastenbezeichnung> to enter Setup“ angezeigt. <Tastenbezeichnung> kann beispielsweise die Entf. (Englisch "Del"-Taste) oder F2-Taste sein.
Was genau Sie nach Aufruf des Bios-Setups sehen und an welchen Schrauben Sie drehen dürfen, bestimmt allein der Hersteller Ihres PCs beziehungsweise der Platine – nicht der des Bios. Dieser, etwa Phoenix/Award und AMI, versorgt die Hardware-Produzenten nur mit den Grundkomponenten, die diese dann ihren Anforderungen und Wünschen anpassen. So gibt es zigtausende von Bios-Varianten. Sie können sich sogar innerhalb einer Platinen-Modellreihe unterscheiden.
Zentrale Rolle: Der Chipsatz
Eine große Rolle innerhalb des Bios-Setup spielt der Chipsatz. Er bestimmt wesentlich mit, welcher Sockel und somit welche CPU auf der Platine installiert werden können. Der Chipsatz bestimmt zudem unter anderem den Typ und die Kapazität des Arbeitsspeichers sowie den RAM- und Systemtakt. Eine weitere Bios-Setup-Einstellung ist Plug and Play, meist als „PnP OS“ gekennzeichnet. Diese Funktion nimmt dem Anwender die Konfiguration einer neuen Steckkarte ab. Bei aktuellen Systemen können Sie „PnP OS“ auf „No“ setzen, denn hier lässt sich das effizientere „ACPI“ (Advanced Configuration and Power Interface) nutzen. Es ist nicht nur für das Energiemanagement verantwortlich, sondern gibt auch die Hardware-Kontrolle ans Betriebssystem weiter.
Weckruf fürs Betriebssystem
Sobald der POST beim Prüfen der einzelnen Laufwerke auf den Bootsektor des ersten im Bios-Setup aktivierten Bootlaufwerks stößt, startet er das Betriebssystem über den so genannten Bootstrap-Loader. Das Betriebssystem übernimmt nun die Herrschaft über die Hardware, etwa die Verwaltung der Interrupts und der Festplatten.
Allerdings hat sich mit Vista der Bootvorgang geändert. Den NT-Loader NTLDR und die Boot.INI gibt es nicht mehr. Das Bios aktiviert unter Vista den Windows Boot Manager (Bootmgr.EXE). Dieser ruft die Datenbank Boot Configuration Data (BCD) auf. BCD enthält Starteinträge für Vista, aber auch Infos, damit Vista nach dem Ruhezustand weiterarbeiten kann. Den eigentlichen Start übernimmt die Datei Winload.EXE, die den Vista-Kernel Ntoskrnl.EXE aufruft und die Hardware-Abstraktionsschicht HAL lädt. Übrigens: Wer ein Dual-Boot-System erstellen möchte, etwa mit Vista und Win XP, muss die geänderten Bootaktionen mit einbeziehen, ansonsten lässt sich etwa Vista nicht starten. Details dazu bietet die Microsoft-Site (Direktlink: http://www.pcwelt.de/b66).
Das Bios hat ausgedient
Ihr System ist nun gestartet, wobei der Bootvorgang sich über etliche Sekunden hingezogen hat. Hauptgrund ist das veraltete Bios, das noch immer im Real Mode (Adressierung bis 1 MB RAM) in 16-Bit-Manier arbeitet, obgleich alle Systeme den 32- oder gar den schnellen 64-Bit-Betrieb meistern. Auch die komplexe Übergabe der Hardware vom Bios ans Betriebssystem fordert ihren Tribut. Das Bios bremst nicht nur, es ist nach all den Jahren auch ein einziges Flickwerk: Jede Änderung in puncto PC-Hardware, etwa eine neue CPU, ein neuer Festplattentyp wie Hybrid-Laufwerke oder eine neue Schnittstelle wie SATA und das externe eSATA, erfordert eine neue Option im Bios. Diese ergänzt jeweils entweder der PC- oder der Platinenhersteller. Da ist es kein Wunder, dass die Hardware-Hersteller und Microsoft dringend nach einem Bios-Nachfolger suchen.
Bios-Nachfolger UEFI
Intel startete bereits 1998 die Intel Boot Initiative (IBI), um das veraltete Bios abzulösen, und entwickelte den Nachfolger EFI (Extensible Firmware Interface). 2005 schlossen sich AMD, Microsoft und etliche PC- und Bios-Hersteller an, und man gründete das Unified-EFI-Forum. In Planung ist die Firmware-Schnittstelle UEFI. Sie übernimmt den Bootvorgang und ersetzt so das Bios. Dabei dient UEFI als Mittler zwischen der PC-Plattform und dem Betriebssystem. UEFI kann bereits Dienstprogramme integrieren, die unabhängig vom Betriebssystem sind. Je nachdem, ob ein 32- oder 64-Bit-Betriebssystem vorhanden ist, ist ein 32- oder 64-Bit-UEFI erforderlich.
Die Vorteile von UEFI
Anders als das Bios ist UEFI standardisiert. Die Firmware-Schnittstelle und auch das Betriebssystem arbeiten so sicherer, weil nicht mehr jeder Hersteller sein eigenes Süppchen kochen kann. Zudem lassen sich Änderungen einfacher und preisgünstiger realisieren. Des Weiteren startet UEFI den PC wesentlich schneller. Zum einen arbeitet es nicht mehr im langsamen 16-Bit-Modus. Zum anderen integriert es die Bootmenüs der System-Hardware und des Betriebssystems in einem einzigen Modul. UEFI bietet noch weitere Vorzüge: hochauflösende Grafikmodi, eine flexible Bootumgebung und ein darin eingebettetes universelles Netzwerk-Bootsystem. Darüber hinaus enthält es eine erweiterbare Schnittstelle. Systemunabhängige Treiber können integriert werden, aber auch Fernwartungsoptionen und Programmroutinen. So können etwa Partitions-Tools und Backup-Programme bereits beim PC-Start aktiv werden.
UEFI als Spionage-Tool?
Bereits heute halten etliche Hard- und Software-Hersteller via Internet eine Verbindung zum PC aufrecht – zumeist sichtbar als automatisches Update. Diese Funktion könnte bei UEFI-Systemen bereits in die Startroutine aufgenommen werden und die Handlungsfreiheit des Benutzers einschränken. Ein weiterer Aspekt: Digital Rights Management (DRM) soll bereits in UEFI integriert werden. Die Rechtevergabe ist dann nicht mehr primär Personen- sondern System-bezogen. Für die Sicherheit sorgt in diesem Fall ein Krypto-Prozessor, das so genannte Trusted Platform Module (TPM). Dieses verschlüsselt Daten, die auf dem PC gespeichert sind. Zusätzlich lassen sich so beim PC-Start auch Infos über die Hardware und die beim Systemstart geladenen Dateien abfragen und kontrollieren.
Verfügbarkeit von UEFI
EFI gibt es bereits auf Intels Itanium-Plattform und den Apple-Rechnern mit Intel-CPU. Der Startschuss für Windows sollte mit Vista fallen. Doch Microsoft verschob ihn, da aufgrund mangelnder Plattformen zu wenig Tests möglich waren. Wann UEFI nun in Windows-PCs Einzug halten soll, ist offen. Microsoft geht jedoch davon aus, dass die Schnittstelle nur für 64-Bit-Betriebssysteme implementiert wird. Schließlich ist der Entwicklungsaufwand für die PC-und Platinenhersteller zunächst groß, und daher ist es fraglich, ob diese für ein Platinenlayout gleich zwei UEFI-Varianten (32- und 64-Bit) entwickeln wollen.
UEFI und Bios
Wenn UEFI und ein UEFI-fähiges Windows auf dem Markt kommen, werden diese das Bios nicht gleich verdrängen. Denn der Anwender will unter Umständen ältere Betriebssysteme laufen lassen. Zu diesem Zweck bietet UEFI dem Hersteller die Möglichkeit, eine Bios-Kompatibilitätsschnittstelle zu integrieren. Für Windows-Installationsroutinen plant Microsoft einen Bootmanager, der erkennt, ob ein UEFI- oder Bios-System erstellt werden soll.
Fazit: Ja zu UEFI
Das Bios ist über 20 Jahre alt und hat etliche Hardware-Standards, etwa den ISA-Steckplatz, die parallele Schnittstelle und das 51/4-Zoll-Diskettenlaufwerk, aber auch zahlreiche Betriebssystem-Varianten überdauert. Es wird Zeit, dass es abdankt, denn es arbeitet zu schwerfällig und ist aktuellen Betriebssystemen nur ein Klotz am Bein. UEFI ist an heutige Systeme angepasst, lädt diese rasch und hilft ihnen etwa bei der Treiberverwaltung. Darüber hinaus bietet es dem Anwender eine Multiboot-Umgebung. Doch vor 2008 wird UEFI sicher nicht kommen.
Bios-Alternativen
Hauptplatinen sind in der Regel mit einem proprietären Bios bestückt. Also mit einem Bios, das der Hersteller leicht kontrollieren kann. Wer sich nicht gängeln lassen möchte, kann auf ein freies Bios setzen.
Freies Bios
Wer seinen PC bereits jetzt rascher starten oder eigene Ideen ins Bios einfließen lassen möchte, kann auf freie Bios-Alternativen zurückgreifen, etwa das Linux-Bios (http://www.linuxbios.org). Es ermöglicht unter anderem Fernwartung. Allerdings ist es nur für eine geringe Anzahl von Platinen und Chipsätzen erhältlich (siehe Website). Darüber hinaus ist der Aufwand höher als bei einem herkömmlichen Bios-Update. Denn das Linux-Bios selbst besteht nur aus einem Minimal-Code, der die Komponenten auf der Platine startet. Unmittelbar danach übernimmt der Linux-Kernel die Startprozedur und hat dafür zu sorgen, dass das System weiter hochfährt. Da er zu groß ist, um aus einem Flash-ROM heraus geladen zu werden, die Festplatte aber noch nicht ausgelesen werden kann, springt eine Zwischenlösung ein – der so genannte Payload – und übernimmt das weitere Hochfahren des PCs. Details und weitere Infos darüber, wie Sie vorgehen, finden Sie etwa unter http://www.linuxbios.org und http://www.openbios.org.
