Lexikon

BIOS

BIOS ist die Abkürzung für „Basic Input Output System“ und steht für grundlegendes Ein- / Ausgabesystem. Das BIOS bildet die zentrale Schnittstelle zwischen Hard- und Software des Computers. Es ist verantwortlich für die Koordination des Datenflusses zwischen Betriebssystem und Computerkomponenten wie Festplatte, Drucker oder Maus und Tastatur.

Das BIOS befindet sich auf dem Mainboard auf einem oder zwei sogenannten EEP-ROM-Bausteinen, also einem Electric Erasable Programmable Read Only Memory (zu Deutsch: elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lesen-Speicher). Das BIOS ist speziell auf das Mainboard des jeweiligen Computers abgestimmt und kann deshalb nicht beliebig gegen ein anderes ausgetauscht werden. Man spricht auch von der „Firmware“, einer unveränderlichen Software, die fest mit dem Computer verbunden ist. Es gibt verschiedene Typen der BIOS – Programme. Deren Aussehen und die Einstellungsmöglichkeiten fallen auf nahezu jedem Rechner unterschiedlich aus. Lediglich die grundlegenden BIOS – Funktionen wie Selbsttest und Systemstart sind identisch.

Das BIOS verwaltet die installierte Hardware eines Computers, identifiziert hinzugekommene oder ausgetauschte Bauteile und stellt der Software Informationen darüber zur Verfügung, wie viele Festplatten es gibt und wie diese „angesprochen“ werden können, wie viel Arbeitsspeicher verfügbar ist und über welche Schnittstellen – USB-Ports, Drucker- oder seriellen Anschluss – der Rechner verfügt.

Um diese Informationen aktuell zu liefern, führt das BIOS beim Einschalten des Computers einen Selbsttest des Systems durch (POST – Power On Self Test). Danach sorgt das BIOS für den Start des Betriebssystems, indem die dafür in Frage kommenden Medien (Festplatte, CD/DVD oder das Booten über den USB-Anschluss in einer vordefinierten Reihenfolge angesprochen werden. Normalerweise kommt dabei an erster Stelle die primäre Festplatte, dann das optische Laufwerk und anschließend die USB-Ports.

Der Power On Self Test

Der Power On Self Test (POST) überprüft die zentrale PC-Hardware sowie die Hardware-Erweiterungen und initialisiert sie dann. Der Test beginnt immer beim Prozessor (der CPU). Wenn dieser Test nicht erfolgreich ist, wird das System normalerweise angehalten. Danach wird eine Checksumme über das BIOS gebildet und mit der im BIOS gespeicherten verglichen. Genauso verfährt POST mit der Echtzeituhr des Computers.

Die Reihenfolge der darauf folgenden Tests kann von BIOS zu BIOS variieren. Jedoch werden stets nach und nach die folgenden Komponenten abgearbeitet: DMA-Controller (Direct Memory Access, zu deutsch: die Verwaltung des Arbeitsspeichers), Tastatur-Controller, ein Test der ersten 64 Kilobyte des RAMs (Random Access Memory, Arbeitsspeicher), Interrupt-Controller und Cache-Controller, die Schnittstellen über die Geräte mit dem Motherboard verbunden sind.

Danach werden die verschiedenen Hardware-Erweiterungen getestet. Da es die Aufgabe des POST ist, Fehler im System festzustellen, gibt das BIOS bei Bedarf an dieser Stelle auch Fehlermeldungen aus. Sobald der Selbsttest erfolgreich beendet ist, versucht das BIOS das jeweilige Betriebssystem des Rechners zu laden.

Da jeder Computer über andere Hardwarekomponenten verfügt, ist es notwendig, dass das BIOS entsprechende Informationen über das System erhält. Dafür stellt es ein Konfigurationsprogramm, das bereits erwähnte Setup, zur Verfügung. Dieses erlaubt es dem Benutzer bestimmte Einstellungen, die die Hardware betreffen, vorzunehmen. Das beginnt bei der Uhrzeit, geht über Festplatten, Speicherbausteine, Plug & Play bis zu den Chipsätzen des Board und der Passwortsicherung. Das BIOS ist selbstständig in der Lage, neue und veränderte Hardwarekomponenten zu erkennen und bindet diese mit Standardwerten in seine Einstellungen ein. Diese Methode nennt man „Plug-In-fähig“.

Die wichtigsten Steuerfunktionen

Zu den wichtigsten Steuerfunktionen des BIOS gehören:

  • Aktivierung oder Stillegung von Komponenten, die auf dem Motherboard integriert sind (beispielsweise Grafikchip, Soundchip)
  • Timing und Einstellungen für den Arbeitsspeicher (RAM)
  • Timing und Einstellungen für den IDE-Controller
  • Erfassung der Laufwerksdaten von Festplatte(n) und Diskettenlaufwerk(en)
  • Konfiguration des Prozessors

In das BIOS werden bei Auslieferung des Mainboards schon viele Daten programmiert. Trotzdem kann es passieren, dass neue Hardware auf den Markt kommt, die das BIOS noch nicht kennt; oft ist dies etwa bei Prozessoren der Fall. Damit das BIOS trotzdem mit den abgefragten und erhaltenen Daten etwas anfangen kann, muss von Zeit zu Zeit ein Update des BIOS vorgenommen werden. Der Update-Vorgang selbst wird „flashen“ (englisch für „blitzen“) genannt, weil durch elektrische Pulse das BIOS zunächst gelöscht und dann neu programmiert wird. Dies birgt jedoch immer die Gefahr, dass etwas schief läuft und der Rechner im Anschluss nicht mehr startet, etwa wenn es während des Vorgangs zu einem Stromausfall kommt. Ein Schutz bieten Dual-BIOS-Platinen, bei denen das BIOS doppelt vorgehalten wird und Flash-Vorgänge nacheinander durchgeführt werden, so dass immer eine funktionsfähige BIOS-Version vorhanden ist.