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BIOS - Mittler zwischen Hardware und Betriebssystem (Aufgabe, Aufbau und Grundfunktionen)
luk4/2005, 2 Seiten
Aufgabe und Aufbau Firmware. Die Geschichte des Basic-Input-Output-System (BIOS) reicht bis in die Anfangstage des Personalcomputers zurück. Aus dem Bestreben heraus die Entwicklung der Hardware weitestgehend von der Betriebssystementwicklung zu entkoppeln, hat man zwischen der Hardware und dem Betriebssystem das BIOS geschalten (Bild ). Wie aus der Bezeichnung eindeutig hervorgeht, handelt es sich hierbei um ein Basis-Ein-/Ausgabesystem. Im Prinzip ist es also ein „Mini-Betriebssystem“. Dieses Konzept hat ganz wesentlich zum Siegeszug des IBM-kompatiblen PCs beigetragen. Die Schnittstelle zwischen BIOS und Betriebssystem ist standardisiert, während die Schnittstelle zwischen Hardware und BIOS produktspezifisch - also an die Hauptplatine - angepasst ist. Daher ist das BIOS zwischen verschiedenen Hauptplatinen nicht beliebig austauschbar. Es wird deshalb auch als Firmware bezeichnet. Ein BIOS ermöglicht, trotz anderer Hardware, einen IBM-kompatiblen PC zu bauen. BIOS-Baustein. Auf der Hauptplatine (auch Motherboard oder Mainboard genannt) findet man das BIOS in Form eines eigenständigen Bausteins. Dieser Baustein enthält einen Festwertspeicher (ROM) mit dem Programm und den Grundeinstellungen. Desweiteren enthält er einen CMOS-RAM, in dem die vom Benutzer vorgenommenen Änderungen gespeichert werden. Neuere Entwicklungen wie das Flash-ROM erlauben es, gespeicherte Informationen durch Updates zu ändern. Im unmittelbaren Zusammenhang mit diesem Baustein ist die RTC/CMOS-Batterie zu sehen. Diese Batterie liefert die Energie für den Betrieb der Systemuhr und für den Erhalt der im CMOS-RAM gespeicherten BIOS-Einstellungen. Der Markt für BIOS-Bausteine wird derzeit durch die Firmen AMI, Award und Phoenix beherrscht. Die BIOS-Entwicklung vollzieht sich nahezu parallel zur Entwicklung der Hardware. Umfang und Einstellmöglichkeiten haben daher von Jahr zu Jahr zugenommen. Wichtige Funktionen Das erste Programm, welches nach dem Einschalten eines Rechners gestartet wird, ist das BIOS. Im wesentlichen erledigt es folgende Aufgaben: Grundinitialisierung aller Bauteile. Die in den verschiedenen Bestandteilen der Hauptplatine enthaltenen Schaltkreise werden durch das BIOS in einen definierten Ausgangszustand versetzt. Test- und Diagnose. Mittels des Power-On-Self-Tests (POST) wird das Vorhandensein von Komponenten und teilweise deren korrekte Funktion überprüft. Die Ergebnisse dieser Prüfung werden mit den im ROM und CMOS-RAM gespeicherten Informationen verglichen. Den Verlauf dieses Tests kann man beim Hochfahren eines Rechners anhand von Ausschriften auf dem Bildschirm beobachten. Sehr gut lässt sich dabei die Anzeige der verschiedenen Speicherlaufwerke (FDD, HDD und CD-ROM) sowie das Hochzählen des Hauptspeichers verfolgen. Man kann diesen Arbeitsschritt auch anhand der LED-Anzeigen der Geräte beobachten. Die Ergebnisse werden anschließend in einer Zusammenfassung1) auf dem Bildschirm angezeigt (Bild ). Je nach Hersteller gibt es hier Unterschiede. Diese sind weniger auf den Umfang, wohl aber auf die Form der Anzeige bezogen. Treten während des Tests Fehler auf, werden diese durch das System diagnostiziert. In Form von Ausschriften auf dem Bildschirm und Tonsignalen werden entsprechende Fehlermeldungen ausgegeben. Start des Betriebssystems. Im Anschluss an den Test sucht das BIOS auf den als Boot-Laufwerk eingestellten Speichermedien nach dem Betriebssystem. Dabei wird an einer ganz bestimmten Stelle dieses Speichermediums (Bootsektor) der sogenannte Master-Boot-Record (MBR) gesucht. Anhand der dort gespeicherten Informationen werden die zum Betriebssystem gehörenden Dateien aufgerufen. Wer einen Computer nicht nur als Arbeitsmittel nutzt, sondern selbst informationstechnische Systeme bereitstellen will, sollte Änderungen im BIOS vornehmen können. In diesem Beitrag wird die grundsätzliche Funktion dieses Systembestandteils näher erläutert. Anhand eines einfachen Beispiels wird die prinzipielle Vorgehensweise bei der Änderung von BIOS-Einstellungen besprochen. Computertechnik BIOS - Mittler zwischen Hardware und Betriebssystem Aufgabe, Aufbau und Grundfunktionen G r u n d w i s s e n L e r n f e l d e r 1 - 5 LERNEN KÖNNEN 4/05 Beispiel für die Anzeige der Ergebnisse des Power-On-Self-Tests Betriebssystem BIOS Hardware BIOS - zwischen Hardware und Betriebssystem BIOS Basic Input Output System CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor (energiesparende Halbleiter-Technologie) FDD Floppy Disk Drive HDD Hard Disk Drive MBR Master Boot Record RAM Random Access Memory ROM Read Only Memory RTC Real Time Clock WICHTIGE ABKÜRZUNGEN Einstellungen ändern Die Nutzung des BIOS-Setups kann sich vor allem durch Veränderungen in der Hardware und Fehlermeldungen des System ergeben. Ein anderer recht häufig auftretender Grund für einen Zugriff auf das BIOS-Setup sind notwendige Änderungen der Boot-Reihenfolge. Dafür kann es verschiedene Motive geben. Vor Jahren war es vor allem die Furcht vor der Übertragung von Bootsektor-Viren über Disketten. Heute kann der Wunsch nach dem Booten über eine CD/DVD-ROM der Anlass sein. Wie hierbei vorzugehen ist, wird nachfolgend kurz erläutert. Setup aktivieren Nur während des Hochlaufens des Rechners hat man die Möglichkeit, in das BIOS-Setup zu gelangen. Dazu ist während des Hochlaufens zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt - der angezeigt wird - eine Taste (oder eine Tastenkombination) zu drücken. Die zu betätigende Taste/Tastenkombination ist vom BIOS-Hersteller abhängig. Wenn keine Anzeige erfolgt, hilft nur ein Blick in das Handbuch der Hauptplatine. Beim Award-BIOS erhält man die Bildschirmausschrift: Press DEL enter Setup Wenn diese Ausschrift erscheint, gelangt man durch Drücken der „Entf-Taste“ in das Hauptmenü (Bild ) des BIOS-Setups2) Die verschiedenen Untermenüs und Funktionen (im Fenster der oberen Bildhälfte) können über einen Balkencursor angesteuert werden. Mittels „Enter-Taste“ lassen sie sich aktivieren. Der Balken-Cursor wird durch „Pfeil-Tasten“ bewegt. Die Maus steht hier noch nicht zur Verfügung. Das mittlere Fenster enthält Hinweise zur Bedienung des Setups. Im unteren Fenster findet man Hinweise auf die Funktionen des jeweils markierten Untermenüs. Im BIOS FEATURES SETUP kann die Änderung der Boot-Sequenz vorgenommen werden. Boot-Sequenz ändern Im BIOS FEATURES SETUP (Bild ) kann man mittels eines Balken-Cursors zwischen den verschiedenen Einstellmöglichkeiten manövrieren. Zum Modifizieren von Einstellungen stehen die „Bild-rauf-“ (PU - Page Up) und „Bild-runter-Tasten“ (PD - Page Down) sowie die „Plus/Minus-Taste“ zur Verfügung. Über „Pfeil-Tasten“ gelangt man zum Menüpunkt „Boot Sequenz“. Im Anschluss daran wird durch Betätigen der „Bild-rauf/runter-Tasten“ die Boot-Reihenfolge solange verändert, bis die gewünschte Reihenfolge angezeigt wird. Änderung speichern Um die vorgenommene Änderung zu speichern, wird das BIOS FEATURES SETUP über die „ESC-Taste“ verlassen. Es zeigt sich wieder das bekannte Hauptmenü. Aktiviert man dort den Menüpunkt „SAVE & EXIT SETUP“ erscheint die Abfrage: SAVE to CMOS and Exit (Y/N) Diese Abfrage kann nur mit ja oder nein beantwortet werden. Ein ja bedeutet aber an dieser Stelle nicht die Betätigung der „Y-Taste“, sondern die Betätigung der „Z-Taste“. Es ist die englische Tastenbelegung aktiv. Der deutsche Tastaturtreiber wird erst mit dem Betriebssystem geladen. Nach dem Verlassen des Setup wird automatisch das BIOS mit den geänderten Einstellungen neu gestartet. H. Möbus Computertechnik 6 LERNEN KÖNNEN 4/05 Wissenswerte Details und aktuelle Entwicklungen Fortsetzung ELEKTRO PRAKTIKER Wenn der Rechner über einen an der parallelen Schnittstelle betriebenen Drucker verfügt, können Hardcopys der Bildschirminhalte während des Hochlaufens gedruckt werden. Dazu wird zunächst die „Pause-Taste“ betätigt, um den Hochlaufvorgang anzuhalten und dann wird die „Druck-Taste“ gedrückt. Aus dem Setup heraus genügt die Betätigung der „Druck-Taste“. Diese Möglichkeit kann zur Dokumentation von Einstellungen genutzt werden. Die Bilder , und dieses Beitrages wurden auf diesem Wege erstellt. Das Setup erscheint in der Grundeinstellung mit einem blauen Hintergrund. Der Balken-Cursor ist rot. Hauptmenü beim Award-BIOS-Setup Award-BIOS - BIOS FEATURES SETUP Beim Zugriff auf das BIOS-Setup sollten folgende Hinweise beachtet werden: Auf das BIOS-Setup sollte nur der erfahrene Nutzer zugreifen. Änderungen nur dort vornehmen, wo die Auswirkungen klar überschaubar sind. Fehlerhafte Einstellungen können die Hardware beschädigen. Änderungen nie unter Zeitdruck und Stress bearbeiten. Vorsicht vor den sogenannten Tuning-Tipps in diversen „Fachzeitschriften“. Die Mehrzahl der Tipps sind im besten Fall nahezu wirkungslos und einige (z. B. das Übertakten) sind z. T. geradezu gefährlich. Der Ausgangszustand sollte notiert und Änderungen sollten immer nur an einer Stelle vorgenommen werden. Arbeiten an den BIOS-Einstellungen setzten ein Mindestmaß an Englisch-Kenntnissen voraus. Ausnahmslos alle Dialoge erfolgen in dieser Sprache. Wer sich im Umgang mit dem BIOS-Setup üben möchte, sollte nach Möglichkeit auf ein älteres, ansonsten nicht dringend benötigtes Gerät zurückgreifen. BIOS-SETUP G r u n d w i s s e n L e r n f e l d e r 1 - 5
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- H. Möbus
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