Referat Das BIOS (Basic Input Output System) - Wo befindet sich das BIOS?

Das BIOS (Basic Input Output System)

Inhalt:

1. Einleitung
2. Allgemein

3.1. Das BIOS

3.2. Wozu gibt es das BIOS?

3.3. Wo befindet sich das BIOS?

3.4. Bestandteile des BIOS

3.5. Einstellmöglichkeiten im BIOS

4.1. Das POST

4.2. Was und Wie wird kontrolliert?

4.3. Die Bildschirmausgaben des POST-Vorganges

5. Die Zukunft des BIOS

6. Impressum und Querverweise

1. Einleitung

Die Nachfolgenden Seiten befassen sich mit der Brücke zwischen der Hardware und der Software, dem sog. BIOS (Basic Input Output System - Zentrales Steuerelement für Ein- und Ausgabe). Diese Seiten sollen jedem Laien verhelfen, sich das BIOS besser vorzustellen. Im Anhang werden noch ein paar Querverweise genannt.

2. Allgemein

Das BIOS nimmt Befehle von der Software auf, und gibt diese an die Hardware weiter. Grundlage zur Funktionierung ist die korrekte Einstellung des BIOS.

3. Das Bios

Das BIOS ist die Brücke zwischen Hard- und Software. Sie dient dazu, dass die einzelnen Hardwareteile richtig angesprochen werden. Bei jedem Systemstart wird zuerst der Speicherbereich F000H:FFF0H. Hier befindet sich das BIOS und das BIOS prüft als erstes die korrekten Einstellung. Zu den Einstellungen gehören beispielsweise Taktzyklen, Taktfrequenzen, Parameter des Festplatte, usw.

Wozu gibt es das BIOS?

Das BIOS dient hauptsächlich zur Schaffung einer Kompatibilität der verschiedenen Hard- und Software von verschiedenen Herstellern. Außerdem werden dank des BIOS, die richtigen Schnittstellenadressen angesprochen.

Wo befindet sich das BIOS?

DAS BIOS

Das BIOS befindet sich auf dem Mainboard. Auf dem Bild oben ist jedoch nur das RAM (Random Access Memory) des BIOS abgebildet. Es gibt noch ein ROM (Read Only Memory). Würden z.B. Fehlerhafte Einstellungen benutzt werden, und das System dadurch Instabil werden, würde das ROM die Standarteinstellungen des BIOS ins RAM schreiben. So würden zwar alle selber vorgenommen Einstellungen gelöscht werden, jedoch würde das System wieder Stabil werden.

Bestandteile des BIOS

Das BIOS besteht hauptsächlich aus dem CMOS und dem POST. Das CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) dient zur Speicherung der Daten aus dem BIOS. Der Vorteil ist, dass die CMOS Transistoren praktisch gar keinen Strom benötigen, solange man sie nicht benutzt. Dadurch können die Daten erhalten werden, auch wenn der Rechner ausgeschaltet wird.

Das POST (Power On Self Test) dient dazu, dass der Rechner nicht mit Fehlerhaften Komponenten gestartet wird. Weiteres dazu jedoch im Abschnitt 4.1..

Einstellmöglichkeiten im BIOS

Zu den typischen Einstellmöglichkeiten im BIOS gehören unter anderem folgende:

Chipset Features Setup

Hier befindet man sich in den Tiefsten Ebenen der Tiefen des CPUs. Jedoch gibt es hier nicht so viele Einstellmöglichkeiten, da die Hersteller feste Werte gesetzt, danach diese versteckt haben. Man kann zwar eine minimale Geschwindigkeitserhöhung erreichen, jedoch ist davon abzuraten, da der CPU viel zu warm werden könnte.

BIOS-Feature-Setup

Man findet im BIOS-Feature-Setup bzw. Advanced CMOS Setup viele Möglichkeiten zum groben, aber effektiven Tuning.
So lässt sich z.B. der First- und Second-Level-Cache aktivieren/deaktivieren.
Wenn nur einer von beiden abgeschaltet ist, hat man schon massive Leistungseinbrüche zu verzeichnen.
Es lässt sich auch der Shadow-Memory konfigurieren, den Bootvorgang kann man einstellen und bei manchen BIOS-Versionen auch die Schnittstellen und die EIDE-Controller.
Die im Setup aufgeführten Optionen können selbstverständlich von BIOS zu BIOS variieren, deshalb muss jeder das für sich passende suchen und ggf. finden.

Integrated Peripherals

In diesem Setup kann man teilweise auf dem Mainboard befindliche Hardware an- und ausschalten, sowie konfigurieren. Man kann zusätzlich IDE-Parameter einstellen, sowie die EIDE-Ports konfigurieren.

Power Management Setup

Mit der Einstellung User define bekommt man die Möglichkeit, alles anzupassen, was es im Stromsparbereich anzupassen gibt.
Man muss jedoch darauf achten, dass die Energiesparzyklen nicht zu kurz eingestellt werden, weil sonst Monitor und Festplatte darunter leiden können.
APM und ACPI sind die beiden derzeit verwendeten Stromsparfunktionen.
Während APM vom BIOS gesteuert wird, übernimmt bei ACPI das Betriebssystem die Steuerung.
Wenn man einen ACPI-PC hat, ist es an und für sich egal was man im BIOS eingestellt hat.
Falls man eine ACPI Option im BIOS hat, sollte man diese auf Enabled stellen.
ACPI wird von Windows ab Version 98 voll unterstützt, während LINUX noch nicht ganz so weit ist (es gibt noch kleinere Probleme). Dies funktioniert aber nur, wenn auch das BIOS ACPI unterstützt.
APM wird von Windows bereits ab Version 95 unterstützt. Weitere und detailliertere Aussagen findet man sowohl bei den Optionen bzw. unter der Windows Hilfe.

PnP and PCI Setup

Das PnP and PCI Setup kontrolliert die Vergabe von Systemressourcen wie IRQs und DMAs. Bei IRQ-Problemen findet man meistens in diesem Bereich die Lösung.

Standard CMOS Setup

Hier stehen die grundsätzlichen Einstellungen des BIOS. Man findet hier die Festplatten und sonstigen Laufwerke. Die Grafikeinstellungen, das Datum und die Zeit.

4.1. Das POST (Power On Self Test)

Alle Rechner, die Nachfolger des Intel 8088 sind, beginnen nach dem Anschalten an der Speicherstelle F000H:FFF0H mit der Programmausführung. An dieser Stelle des BIOS-ROM befindet sich ein Sprungbefehl zu einer Routine die das System und seine Erweiterungen testet und dabei eine Initialisierung der verschiedenen Hardware-Komponenten vornimmt. Dieser Vorgang wird als Power-on selftest bezeichnet und mit POST abgekürzt.

Was und Wie wird kontrolliert?

Die Tests lassen sich grob in zwei Gruppen gliedern. Zur ersten Gruppe gehören die Tests der zentralen PC-Hardware, also Speicher, DMA, Prozessor usw. Die zweite Gruppe Tests umfasst die Systemerweiterungen wie SCSI-Controler oder Grafikkarte

Die POST- Routine läuft wie folgt ab:

Es wird zuerst der Prozessor getestet (keine Überprüfung der Funktionen!). Wichtig bei diesem Test sind vor allem die Register. Sollte an dieser Stelle ein Fehler auftreten, so wird das System angehalten. Es erfolgt also keine Ausgabe einer Fehlermeldung.

Bildung einer Checksumme über das BIOS-ROM

Bildung einer Checksumme über das CMOS(RTC)-RAM und Vergleich mit gespeicherter Checksumme

Test und Initialisierung des DMA-Controllers

Test und Initialisierung des Tastatur-Controllers

Überprüfung der ersten 64 KByte des RAM-Speichers

Test und Initialisierung des Interrupt-Controllers

Test und Initialisierung des Cache-Controllers (nur bei ATs)

Video-Controller

Hauptspeicher über 64 KByte

Serielle und parallele Schnittstelle

Disketten- und Festplatten-Controller

Die Bildschirmausgaben des POST-Vorganges

Was der Anwender von einem typischen POST sieht:

Anzeige einiger Informationen über die Grafikkarte, wie Firma, Video-Bios Version und verfügbarer Videospeicher

Anzeige der BIOS-Version und eines Copyrights

Anzeige des Speicherhochzählens

Wenn der POST erfolgreich beendet wurde und das BIOS bereit zum Aufruf des Betriebssystems ist, erscheint eine Tabelle der Systemkonfiguration

Die Zukunft

Intel arbeitet derzeit an einem BIOS freien System, dem 'Extensible Firmware Interface'

Es soll ein kleines Betriebssystem werden, so dass eine Hochauflösende Grafik gleich beim Start des PCs ermöglicht werden soll, außerdem soll eine Ferndiagnose erleichtert werden. Außerdem soll das EFI nicht in der Maschinensprache geschrieben, sondern soll völlig auf C basieren. So soll auch eine einfache Erweiterung ermöglicht werden. Es soll außerdem ermöglicht werden, während des fortlaufenden Betriebes in das EFI zu wechseln, um Korrekturen zu ermöglichen. Dieses System ist für die Content- und Unterhaltungsindustrie sehr interessant, da durch das Digital Rights Management das benutzen von Raubkopien nahezu unmöglich wäre.

Positive Eigenschaften:

Textmeldungen und Systemdiagnose beim Start jedes PC sollen Vergangenheit angehören

Intel entwickelt modernen Ersatz

Minibetriebssystem erlaubt Grafik, Remote Control und Erweiterungen

Digital Rights Management

Impressum und Querverweise

Dieses Referat wurde von Gökhan Turan erstellt. Es wurden zusätzlich als Hilfe die Präsentation von De Meyö & MicSch benutzt. Dank der Seiten https://www.bios-info.de und https://www.nickles.de wurde dieses Referat nahezu Perfektioniert. Letzteres beherbergt die Erklärung von bis zu 3077 (Stand 16.03.03) Einstellmöglichkeiten im BIOS.