Bevor das Betriebssystem startet … Was ist ein BIOS?

Das BIOS (Basic Input Output System) ist dem eigentlichen Betriebssystem eines Rechners vorgelagert. Es diente als das „grundlegende Betriebssystem“ eines Computers zum Laden des Betriebssystems sowie zur Steuerung der Hardware.

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Die Grundeinstellungen des BIOS sind in dem so genannten „CMOS static RAM“ gespeichert, der von der Mainboard-Batterie mit Strom versorgt wird. Somit bleiben alle Informationen auch nach der Trennung des Rechners vom Netz erhalten. Mittlerweile wurde das BIOS jedoch weitgehend durch das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) ersetzt.

Das Akronym BIOS stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet Leben. Das kommt nicht von ungefähr, da mit der Ausführung einer BIOS-Software dem Rechner quasi sein „Leben“ eingehaucht wird.

BIOS als doppelter Problemlöser

So muss das BIOS beim Kaltstart des Rechners gleich zwei Probleme lösen: Einerseits das Problem des „Bootstrappings“ sowie das der unterschiedlichen Ansteuerung einzelner Hardware-Komponenten.

Bootstrapping bedeutet, dass die Software beim Start wiederum eine Software benötigt, um gestartet zu werden. In der Pionierzeit wurde das Problem dadurch umschifft, indem die CPU nach dem Einschalten zunächst in einen Pausenmodus versetzt und ein Bootloader in den Hauptspeicher – mitunter sogar händisch - geladen wurde.

Später wurde das Ladeprogramm Teil des BIOS, das in einem Speicherchip, dem EPROM oder bei neueren Modellen in einem Flash-Speicher abgelegt wird. Diese Speicherbausteine sind völlig unabhängig vom Netz und eigen sich dadurch auch für die Firmware von portablen Geräten.

Das zweite Problem, das mit dem BIOS-Konzept gelöst wird, besteht im Wegfall spezieller Treibersoftware und die dazugehörige Konfiguration, um die jeweiligen Hardware-Komponenten anzusteuern. Denn zur Zeit der Einführung musste ein Betriebssystem auf jede Variante jedes Rechnertyps eigens adaptiert werden, damit es darauf auch lauffähig war.

Durch die Übertragung der Ansteuersoftware in das BIOS des jeweiligen Rechners ist es möglich, das gleiche Betriebssystem auf verschiedenen Rechnern zu betreiben. Im späteren Verlauf der Entwicklungen hat jedoch die Aufnahme einer Treibersoftware ins BIOS keine relevante Rolle mehr gespielt.

Wichtigste Funktionen des BIOS

Im Grunde führt das BIOS, bevor das eigentliche Betriebssystem gestartet wird, folgende wesentliche Funktionen aus:

• Power-On Self-Test (POST)

• Initialisierung der Hardware

• Konfiguration und Überprüfung von eingebauten Steckkarten als wichtiger Bestandteil der Hardware-Initialisierung eines Plug-and-Play-BIOS

Mit diesen Routinen testet und initialisiert das BIOS beim Start eines Rechners alle zentralen Hardware-Komponenten (Prozessor, Speicher, Interrupt-Controller, DMA usw.) und stellt die die Grundfunktionen (Bildschirmzugriff, die Zeit- und Datumsabfrage und die Zeichenausgaben für den Drucker) eines Rechners her. Dieser Ablauf entspricht einem Selbsttest, den der Computer beim Hochfahren durchläuft, um zu prüfen ob die grundlegenden Komponenten funktionsfähig sind. Man nennt diesen Vorgang auch „Power-On Self-Test“ (POST).

Entwicklungen und Alternativ-Systeme

Das BIOS-Konzept ist bereits über 40 Jahre alt. Weiterentwicklungen im Hardwarebereich führten mitunter zu inkompatiblen Ergänzungen. 64-Bit-Systeme zeigten dem BIOS-Konzept dann schließlich seine Grenzen auf. Daher entstand mit dem Extensible Firmware Interface (EFI) oder dem Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) ein zukunftsfähiger BIOS-Nachfolger.

Die Entwicklung von UEFI wurde von Intel seit dem Ende der 1990er Jahre vorangetrieben und kam zunächst exklusiv auf den Desktop-Rechnern von Apple zum Einsatz. Heute hat es sich für x64-Computer als Standard etabliert.

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