BIOS

BIOS
Grundlegendes Ein-und Ausgabesystem
	; AMIBIOS CMOS ( nichtflüchtiger Speicher ).
	; Zwei AMD BIOS-Chips für den Dell 310 -Computer aus den 1980er Jahren
Information
Kerl	De-facto ; -Softwarestandard
Hersteller	amerikanische Megatrends; Phoenix Technologien;
darin gespeichert
	Durchschn; EEPROM; Flash-Speicher; ; ; ; ; ; ;
Standardisierung
Verwenden	Anfang
Chronologie

Das Basic Input/Output System ( BIOS ) ist ein De-facto-Standard , der die Firmwareschnittstelle für IBM - PC -kompatible Computer definiert . ^[¹^] . Es ist auch als System-BIOS , ROM-BIOS und PC-BIOS bekannt . Der Name stammt aus dem Jahr 1975 im BIOS des CP/M - Betriebssystems . ^[² ]

Die BIOS- Firmware wird im Personal Computer (PC) installiert und ist das erste Programm, das ausgeführt wird, wenn der Computer eingeschaltet wird.

Der grundlegende Zweck des BIOS besteht darin, die Systemhardware zu booten und zu testen und einen Bootloader oder ein Betriebssystem von einem Datenspeichergerät zu laden . Darüber hinaus stellt das BIOS beispielsweise eine Hardware- Abstraktionsschicht bereit , über die Anwendungsprogramme und Betriebssysteme mit der Tastatur, dem Monitor und anderen Eingabe-/Ausgabegeräten interagieren können. Variationen, die in der Systemhardware auftreten, werden vom BIOS ausgeblendet, da Programme BIOS-Dienste verwenden, anstatt direkt auf die Hardware zuzugreifen . Moderne Betriebssysteme umgehen die vom BIOS bereitgestellte Abstraktionsschicht und greifen direkt auf die Hardware zu.

Das ursprüngliche IBM PC/XT-BIOS hatte keine interaktive Benutzeroberfläche. Fehlermeldungen wurden auf dem Bildschirm angezeigt oder durch eine Reihe von Tönen kodiert. Optionen auf dem PC und XT wurden über Schalter und Jumper auf dem Motherboard und den Peripheriekarten eingestellt . Moderne Wintel -kompatible Computer bieten eine Setup-Routine, auf die beim Systemstart über eine bestimmte Tastenfolge zugegriffen werden kann. Der Benutzer kann Systemoptionen über die Tastatur und den Monitor einstellen.

Die BIOS -Software ist auf einem nicht flüchtigen ROM - Chip auf dem Motherboard gespeichert . Es wurde speziell für die Zusammenarbeit mit jedem einzelnen Computermodell entwickelt und verbindet die verschiedenen Geräte, aus denen der Begleit-Chipsatz des Systems besteht. In modernen Computern ist das BIOS im Flash - Speicher gespeichert , sodass sein Inhalt neu geschrieben werden kann, ohne den integrierten Schaltkreis von der Hauptplatine zu entfernen. Dies erleichtert das Aktualisieren des BIOS, um neue Funktionen hinzuzufügen oder Fehler zu beheben, kann den Computer jedoch anfällig für BIOS - Rootkits machen .

MS-DOS ( PC DOS ) war das vorherrschende PC-Betriebssystem von Anfang der 1980er bis Mitte der 1990er Jahre und stützte sich auf BIOS-Dienste für Festplatten-, Tastatur- und Textanzeigefunktionen. Windows NT , Linux und andere Betriebssysteme im geschützten Modus verwenden es im Allgemeinen nicht, nachdem es in den Speicher geladen wurde.

Die BIOS-Technologie wird seit 2010 auf Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) umgestellt. ^{[ 3} ]

Geschichte

/* CP / MBASICI / OSYSTEM (BIOS)
                    COPYRIGHT (C) GARY A. KILDALL
                             JUNI 1975 */
[…]
/* GRUNDLEGENDES DISKOOPERATIONSSYSTEM (BDOS)
                    COPYRIGHT (C) GARY A. KILDALL
                            JUNI 1975 */

— Ein Auszug aus dem Header der BDOS.PLM-Datei im CP/M 1.1- oder 1.2- PL/M -Quellcode für Lawrence Livermore Laboratories

Das Akronym BIOS wurde von Gary Kildall ^{[ 4 ]} erfunden und erschien erstmals 1975 im CP/M -Betriebssystem ^{[ 5 ]}^[ ⁶^] und beschreibt den maschinenspezifischen Teil des CP/M, der beim Booten geladen wird und direkt mit der Hardware verbunden ist ^{[ 2 ]} (normalerweise hat ein CP/M-Rechner nur ein einziges Boot- ROM ) .

Versionen von MS-DOS oder PC DOS enthalten eine Datei mit einem der folgenden Namen: IO.SYS , IBMBIO.COM , IBMBIO.SYS oder DRBIOS.SYS . Diese Datei ist als BIOS DOS oder System I/O DOS bekannt und enthält den Hardware - spezifischen Teil des Betriebssystems auf niedriger Ebene. Zusammen mit dem hardwarespezifischen , aber unabhängig vom zugrunde liegenden System-BIOS des Betriebssystems, das sich im ROM befindet, stellt dies das Analogon des CP/M-BIOS dar .

Auf anderen Computertypen werden stattdessen die Begriffe Boot Monitor , Boot Manager und Boot ROM verwendet . Einige PowerPC- und Sun-basierte Computer verwenden zu diesem Zweck Open Firmware .

Mit der Einführung von PS/2-Maschinen teilte IBM das System-BIOS in Real-Mode- und Protected-Mode-Teile. Der Real-Mode-Teil sollte Abwärtskompatibilität mit Betriebssystemen wie DOS bieten und wurde daher CBIOS (für BIOS-Kompatibilität) genannt, während ABIOS (für Advanced BIOS) neue Schnittstellen bereitstellte, die speziell auf Multitasking-Betriebssysteme wie OS/2 zugeschnitten waren .

In der x86-Welt gibt es einige Alternativen zur Legacy-BIOS -Funktionalität : Extensible Firmware Interface, Open Firmware (wird auf dem OLPC XO-1 verwendet ) und Coreboot .

Betrieb

Wenn der x86 -Prozessor zurückgesetzt wird , wird der Programmzähler mit einer festen Adresse über den 1-Megabyte -Real-Mode- Adressraum geladen . Die BIOS-Speicheradresse ist so eingestellt, dass sie beim ersten Start des Computers ausgeführt wird. Dann weist ein Sprungbefehl den Prozessor an, mit der Ausführung von Code im BIOS zu beginnen. Wenn das System gerade eingeschaltet wurde oder die Reset-Taste gedrückt wurde (Kaltstart), wird der Einschaltselbsttest ( POST ) vollständig durchgeführt. Wenn Strg + Alt + Entf ("Warmstart") gestartet wurde, wird ein spezieller Flag-Wert im nichtflüchtigen Speicher (NVRAM) erkannt und das BIOS führt keinen POST durch. Dies spart Zeit, die sonst zum Erkennen und Testen des gesamten Speichers aufgewendet werden müsste. Das NVRAM befindet sich in der Echtzeituhr (RTC).

Die Selbstdiagnose-Testanzeige identifiziert und initialisiert Systemgeräte wie CPU , RAM , DMA - Schalter und -Controller sowie andere Teile des Chipsatzes, der Grafikkarte , der Tastatur , der Festplatte , des optischen Laufwerks und anderer wichtiger Hardware . Das BIOS findet Bootloader-Software, die auf einem Speichergerät gespeichert ist, das als Boot-Gerät bezeichnet wird , wie z. B. eine Festplatte, Diskette , CD oder DVD , lädt und führt diese Software aus und gibt Ihnen die Kontrolle über den PC. Dieser Vorgang wird als Boot- oder Boot- Sequenz bezeichnet .

Firmware-Update

Für einen Motherboard- Benchmark veröffentlicht der Hersteller möglicherweise mehrere Revisionen des BIOS, in denen in den ersten Chargen gefundene Probleme behoben, bessere Treiber codiert oder neue Prozessoren unterstützt werden.

Die Aktualisierung dieser Firmware kann mit einem Programm zum Brennen einer neuen Version direkt aus dem Betriebssystem erfolgen, die Programme sind proprietär für jede Firma, die die Firmware entwickelt, und können normalerweise zusammen mit dem BIOS selbst im Internet bezogen werden.

Die Aktualisierung des BIOS wird als nicht ungefährlich empfunden, da ein Fehler in der Prozedur dazu führt, dass das Mainboard nicht bootet. Aus diesem Grund verwenden einige Hersteller Systeme wie die Boot-Sperre, bei der es sich um einen Teil des BIOS handelt, der geschützt und im Gegensatz zum Rest der Firmware nicht aktualisierbar ist .

Übertakten

Einige BIOS-Chips ermöglichen Übertaktung , eine Aktion, bei der die CPU auf eine höhere Taktrate als die Werkseinstellung eingestellt wird. Es wird dringend empfohlen, vorausschauend ein korrektes und zuverlässiges Kühl- und Temperaturkontrollsystem zu implementieren, das die Erhaltung der strukturellen Integrität der elektronischen Komponenten gewährleistet, die durch die Übertaktung beeinträchtigt werden, einschließlich des Schutzes von Komponenten wie dem Bus, Chips und mehreren zusätzlichen elektronischen Geräten, unter Berücksichtigung der als Joule-Effekt beschriebenen Proportionalitätsregel: "Die von einem Draht (elektrischen Leiter) erzeugte Wärmemenge ist proportional zum Quadrat des Stroms, der durch die Leitung fließt Draht, multipliziert mit seinem elektrischen Widerstand. Das Übertakten kann die Systemzuverlässigkeit auf unterkühlten Computern ernsthaft beeinträchtigen und zu einer verkürzten Lebensdauer der Komponenten führen. Bei richtiger Ausführung kann Übertaktung die strukturelle Integrität und erhöhte Leistung der elektronischen Komponenten auf der Hauptplatine sicherstellen, andernfalls könnten die Komponenten überhitzen und sich sofort selbst zerstören.

Firmware auf Adapterkarten

Ein System kann zusätzlich zu dem auf der Hauptplatine mehrere Chips mit BIOS - Firmware enthalten : Video-, Netzwerk- und andere Karten laden Codebits in den Speicher (mit Hilfe des Haupt-BIOS), die es diesen Geräten ermöglichen, zu funktionieren.

Das Video-BIOS ist als separater Chip sichtbar.

Grafikkarten

Im Gegensatz zu anderen Systemkomponenten muss die Grafikkarte vom ersten Start an funktionieren, lange bevor ein Betriebssystem in den RAM geladen wird: Auf Systemen mit integriertem Video enthält das Motherboard-BIOS die Routinen, die erforderlich sind, damit das Video der Karte funktioniert.

Frühe Computer (die kein integriertes Video hatten) hatten BIOS, die jede MDA- und CGA -Adapterkarte verarbeiten konnten . Als 1984 neue Systeme wie das EGA auftauchten, war es notwendig, ein Video-BIOS hinzuzufügen, um die Kompatibilität mit den Systemen aufrechtzuerhalten, die nicht über die Handhabungsroutinen für den neuen Standard verfügten. Seitdem enthalten Grafikkarten ihre eigene Firmware .

Das BIOS dieser Adapter bietet grundlegende Tools zum Verwalten der Videohardware , die die Karte bietet. Einige dieser Karten zeigen beim Start des Computers neben der Größe des Videospeichers auch die Marke der Karte, das Modell und die Version der Firmware an.

Der BIOS-Markt

Die überwiegende Mehrheit der Motherboard-Anbieter mit x86-Architektur lagert die BIOS-Produktion an Dritte aus. Hersteller schreiben und veröffentlichen häufig Firmware- Updates , die Probleme beheben oder Kompatibilität zu neuen Produkten hinzufügen.

Die Hauptanbieter von BIOS sind American Megatrends (AMI) und Phoenix Technologies (das 1998 Award Software International kaufte).

Es gibt BIOS-Projekte im Rahmen des Freie-Software - Schemas , wie Coreboot , die alternative Firmware für einige wenige Referenz-Motherboards anbieten .

Alternativen und Nachfolger

Für vergleichbare Software auf anderen Computersystemen siehe Boot (Computing)

Das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) ergänzt das BIOS auf vielen neueren Rechnern. Ursprünglich für die Intel Itanium-Architektur geschrieben , ist UEFI jetzt für Plattformen mit x86- und ARM- Architektur verfügbar ; Die Spezifikationsentwicklung wird vom Unified EFI Forum geleitet , einer Interessengruppe der Branche . EFI-Boot wurde nur auf Versionen von Microsoft Windows unterstützt, die die GUID-Partitionstabelle , ^{[ 7 ]} Linux Kernel 2.6.1 und höher und macOS auf Intel-basierten Macs unterstützen. ^{[ 8 ]} Seit 2014 wird neue PC-Hardware überwiegend mit UEFI-Firmware ausgeliefert. Die Rootkit-Schutzarchitektur kann auch verhindern, dass das System die eigenen Softwareänderungen des Benutzers ausführt, was UEFI als Legacy-BIOS-Ersatz in der Free-Hardware-Community umstritten macht . Außerdem erfordert Windows 11 UEFI zum Booten. ^{[ 9 ]}^[ ⁷ ]

Siehe auch

Referenzen

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Bibliographie

Dembowski, Klaus (2003). Großes Buch der Hardware . Marcobo. pp. 65-80 . ISBN 8426713424 , ISBN 9788426713421 . "Hardwarereferenz: Basic Input Output System - BIOS".

Externe Links

Wikimedia Commons hostet eine Medienkategorie im BIOS .
Wiktionary enthält Definitionen und andere Informationen zum BIOS .
BIOS-Setup-Hilfe
Tutorial zum Aufrufen des BIOS und was zu tun ist, wenn dies nicht möglich ist
So programmieren Sie Ihren eigenen Bootloader

[pcguidedefinition-1] Kozierok, Charles M. (17. April 2001). "SystemBIOS" . PCGuide (auf Englisch) . Archiviert vom Original am 21. Dezember 2014 . Abgerufen am 27. Juni 2021 .

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