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Das grundlegende Eingabe-/Ausgabesystem (BIOS) eines Computers ist ein Programm, das in einem nichtflüchtigen Speicher wie dem Nur-Lese-Speicher (ROM) oder dem Flash-Speicher gespeichert ist und somit zur Firmware gehört. Das BIOS (manchmal auch ROM-BIOS genannt) ist immer das erste Programm, das beim Einschalten eines Computers ausgeführt wird.

Während des Bootvorgangs passiert Folgendes (siehe Schritte im Diagramm unten):

1. Der Computer wird eingeschaltet.

2. Die CPU übergibt die Kontrolle an das BIOS.

3. Das BIOS führt ein Programm namens Power-On Self Test aus, das feststellt, wie viel Arbeitsspeicher der Computer hat, und dann bestätigt, dass kritische Low-Level-Hardware korrekt arbeitet. Etwaige Fehler werden durch eine Folge von Signaltönen angezeigt. Danach deaktiviert das BIOS alle konfigurierbaren Geräte.

4. Das BIOS identifiziert alle Peripheriegeräte des Computers, wie Festplatten und Erweiterungskarten. Es sucht zunächst nach Plug-and-Play-Geräten und weist jedem eine Nummer zu, aktiviert die Geräte aber zu diesem Zeitpunkt noch nicht.

5. Das BIOS findet das primäre Boot- oder IPL-Gerät (Initial Program Load). Dabei handelt es sich in der Regel um ein Speichergerät wie eine Festplatte, ein Diskettenlaufwerk oder eine CD-ROM, auf der sich das Betriebssystem befindet, es kann aber auch eine Netzwerkkarte sein, die an einen Server angeschlossen ist. Das BIOS findet auch alle sekundären IPL-Geräte des Systems.

6. Das BIOS erstellt eine Systemressourcentabelle und weist konfliktfreie Ressourcen zu, je nachdem, welche Geräte es gefunden hat und welche Konfigurationsdaten im nichtflüchtigen RAM gespeichert sind.

7. Es wählt die primären Eingabe- (Tastatur) und Ausgabegeräte (Monitor) aus und aktiviert sie, so dass das BIOS bei Problemen während des Bootvorgangs einen Wiederherstellungsbildschirm anzeigen und dem Benutzer die Möglichkeit geben kann, eine gespeicherte Konfiguration von Systemeinstellungen auszuwählen, von denen bekannt ist, dass sie funktionieren. Das BIOS hat diese Einstellungen beim letzten erfolgreichen Booten des Computers erfasst und speichert sie im nichtflüchtigen RAM.

8. Es sucht nach Nicht-Plug-and-Play-Geräten, einschließlich des Peripheral Component Interconnect (PCI)-Busses, und fügt Daten aus deren ROMs zu seiner Ressourcentabelle hinzu.

9. Das BIOS löst Gerätekonflikte und konfiguriert das gewählte Boot-Gerät.

10. Es aktiviert Plug-and-Play-Geräte, indem es deren Options-ROMs mit entsprechenden Parametern aufruft.

11. Es startet den Bootstrap-Loader. Wenn der Standard-IPL aus irgendeinem Grund nicht in der Lage ist, das Betriebssystem zu laden, versucht das BIOS das nächste IPL-Gerät in der Liste.

12. Das IPL-Gerät lädt das Betriebssystem in den Speicher.

13. Das BIOS übergibt die Kontrolle an das Betriebssystem, das weitere Ressourcenzuweisungen vornehmen kann.

Das BIOS enthält auch ein Setup-Programm, mit dem der Benutzer hardwarebasierte Einstellungen wie Computerpasswörter, die Uhrzeit und das Datum konfigurieren kann. Da das BIOS ein primäres Eingabe- und Ausgabegerät während des Startvorgangs konfiguriert, kann ein Benutzer das Setup-Programm ausführen und die Geräteeinstellungen anpassen und vielleicht sogar ein anderes IPL-Gerät, wie z. B. eine zweite Festplatte, auswählen, wenn der Computer nicht startet.

Eine wichtige Änderung der PC-BIOS-Funktionen trat 1995 mit der Einführung von Windows 95 ein. Das neue Betriebssystem verfügte über eine Plug-and-Play-Funktionalität, die nicht nur das Hinzufügen von Erweiterungskarten vereinfachte, sondern auch dazu beitrug, einen einheitlichen Mechanismus zu definieren, mit dem das BIOS die Geräte in einem System erkennen und konfigurieren konnte.

Frühe Systeme gingen davon aus, dass ein Gerät immer dieselben Ressourcen benötigen würde – beispielsweise die Interrupt-Nummer eines Festplatten-Controllers und der Bereich der E/A-Adressen. Man ging davon aus, dass sich diese niemals ändern würden oder dass sie statisch seien und daher nur einmal zugewiesen werden müssten.

Die Plug-and-Play-Technologie gibt dem BIOS jedoch die Freiheit, die Interrupt-Nummer und die E/A-Adressen zu ändern, die der Festplatten-Controller verwendet, um Ressourcenkonflikte zu vermeiden.

Bei Universal Serial Bus- und IEEE 1394-Verbindungen können Geräte im laufenden Betrieb angeschlossen werden. Mit anderen Worten, sie können ohne Vorwarnung auftauchen oder verschwinden.

Das bedeutet, dass das BIOS Systemressourceninformationen für jedes Gerät speichern muss, das dem System jemals bekannt war, und zwar auf dynamische Weise, damit Systemressourcen wie Interrupt-Nummer, Adressbereich oder Geräteidentität neu zugewiesen werden können, ohne dass ein Neustart erforderlich ist.

Thompson ist ein Schulungsspezialist bei Metrowerks Inc. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected].

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BIOS-Upgrade

Wenn ein Computer mit neuer Hardware aufgerüstet werden soll, z. B. mit einer größeren Festplatte, mehr Speicher oder einer neuen Grafikkarte, stellt man oft fest, dass das BIOS des Computers nicht alle Funktionen der neuen Hardware unterstützt. Der vielleicht dramatischste Beweis dafür war, als die Größe von Festplatten über 4 GB und später 8 GB hinausging. Damals konnte es durchaus vorkommen, dass man z. B. eine 12-GB-Festplatte einbaute und dann feststellte, dass der Computer nur die ersten 8 GB nutzen konnte.

Die Lösung des Problems besteht darin, den BIOS-Chip zu aktualisieren. Die meisten Computer, die in den letzten Jahren hergestellt wurden, können mit einem Flash-Programm aktualisiert werden, das neue Anweisungen und Funktionen installiert. Normalerweise sind die dafür erforderlichen Informationen und Dateien auf der Website des Computer- oder Motherboard-Herstellers verfügbar.

Leider muss man sich darüber im Klaren sein, wie einschneidend ein BIOS-Upgrade sein kann. Bevor Sie es durchführen, sollten Sie alle Daten auf der Festplatte sichern. Prüfen Sie außerdem, ob es einen Jumper-Schalter gibt, mit dem Sie das ursprüngliche BIOS wiederherstellen können. Obwohl ein BIOS-Upgrade in der Regel problemlos verläuft, ist es möglich, dass der Prozess den BIOS-Chip beschädigt oder zerstört und den Computer damit unbrauchbar macht.