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BIOS - Überblick und Funktion

Einblick in das Bios System - für all jene, die sich noch mit dem 'Basic Input/Output System' auseinandergesetzt haben nützliche Informationen


Autor: Ümit Atak (ByBix)
Datum: 28-01-2003, 08:48:39
Referenzen: Keine.
Schwierigkeit: Anfänger
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Rating: 3.5 (6x bewertet)

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Ich Hoffe dieses Skript hilft euch weiter in eurer Recherche. Viel Erfolg!! Danke für die Bewertung! 1 Entstehung von BIOS

Im Jahre 1981 vorgestelltem IBM PC wurde das Betriebssystem MS-DOS von Microsoft Präsentiert das vorerst noch im ROM Speicher Installiert wurde. Später hat man gemerkt, dass das Betriebssystem immer größer wurde und im laufe der Jahre nicht mehr passen würde, da haben sich die Großkonzerne entschlossen Betriebssysteme und Hardware Komponenten getrennt voneinander zu Entwickeln und später mit einer Schnittstelle zu verbinden. Dabei ist das BIOS System im ROM Speicher geblieben, um die Schnittstelle für die Hardware und Software Verbindung herzustellen. So konnte man Hardware und Software Einstellungen im BIOS vornehmen ohne dass sich die Komponente gegenseitig großartig stören konnte.

Damals war das BIOS System von IBM Uhrheberrechtlich geschützt man konnte die handelsüblichen Bauteile der IBM Hardware zwar nachbauen aber nur das BIOS, dass im ROM gespeichert sein musste durfte man nicht kopieren und eine Lizenzvergabe gab es auch nicht. Aufgrund dessen hat sich die Fa. Phoenix überlegt das BIOS zu Analysieren, welche Funktionen und welche Aufgaben dieses System erfüllen muss, um eine Schnittstelle zwischen Hard- und Software zu verbinden und dafür zu sorgen das beide Systeme miteinander kompatibel werden. Ab dem Zeitpunkt entwickelten die Phoenix Ingenieure ihr eigenes BIOS System ohne das IBM-BIOS nachzuahnen. Mit der Einführung dieses Hardware und Software Kompatiblen Systems hat Phoenix damals gegenüber des IBM-Konzern Konkurrenz geschaffen, wodurch auch letzt endlich die PC Preise drastisch gefallen sind.

2 Überblick

Das Kürzel BIOS steht für Basic Input Output Systems. Das BIOS hat die grundlegende Basis Funktion des PCs. Die Aufgabe des BIOS ist die Hardware zu Initialisieren, um die Schnittstelle der angeschlossenen Peripheriegeräte und des Betriebssystems zu verbinden und Einstellungen für bestimmte Geräte und Betriebssysteme vorzunehmen.

Das BIOS Kontrolliert die Hardware über einen Register in die es Befehle schreibt, die die Hardware dann ausführt. Durch diesem weg lässt sich die Hardware direkt ansprechen. Der Programmcode des BIOS befindet sich in einem ROM-Baustein auf der Hauptplatine. Dadurch wird der Inhalt des Arbeitsspeichers beim ausschalten des Rechners nicht gelöscht. Nach dem Einschalten des PCs startet das BIOS einen selbständigem Test Ablauf, bekannt auch als P.O.S.T. (Power On Self Test). Dieser Test initialisiert DMA-Controller, Tastatur-Controller, Interrupt-Controller, Cache-Controllers und die ersten 64 KByte des RAM's usw. Nach dem P.O.S.T. prüft das BIOS ob der CMOS lese- und schreibfähig ist. Auf diesem sind unter anderem die BIOS Einstellungen die man vorgenommen hat gespeichert. Als nächstes programmiert das BIOS die für den Start notwendigen Chipsatz-Register und erkennt Größe und Typ der RAM-Chips. Wenn der Programmcode vom BIOS komprimiert ist wird es in den RAM-Baustein entpackt. Das BIOS testet anschließend die Speicheradresse von F000h und legt Programme ab, wo vielleicht bei Bedarf der BIOS-ROM aktualisiert werden muss - etwa wenn neue Hardware installiert worden ist - und setzt die Überprüfung der Speicheradressen fort.

Das BIOS lädt danach die Vorgaben des Platinenherstellers, um den Starvorgang erst einmal zu realisieren. Nächster und wichtiger Schritt ist das Laden der Interrupt-Vektor-Tabelle. In dieser Tabelle steht welche Programme die Interrupts der Hardware und Software bearbeiten. Nun lädt das BIOS die vorgenommenen Einstellungen aus dem CMOS ab. Das BIOS Starter den Taktgeber auf der Hauptplatine, nach dem sich die PC-Komponenten richten. Das BIOS weist dem PCI-Bus Speicher- und I/O-Adressen zu, als erstes muss die Grafikkarte geladen werden. Dass die Grafikkarte geladen worden ist erkennt man auf dem Monitor, wenn die ersten Grafiken geladen werden und zum Vorschein treten. Dann gibt das BIOS per Monitor Bios-Typ, CPU-Typ und die CPU Taktrate aus. Anschließend erfasst es die größe des Arbeitsspeichers und testet ihn auf Fehler. Wenn man zuzüglich noch die Option "Virus Protection" eingestellt hat lädt das BIOS das notwendige Virenschutzprogramm. Ab dann kann man mit der entsprechenden Taste meist F1 oder Entf. in die BIOS-Einstellungen gelangen. Auf dem Monitor erscheint nun die zweite Startseite mit einer Übersicht über Prozessor, RAM und den Laufwerken. Das BIOS aktualisiert nun, wenn nötig, die Tabelle der vorhandenen Hardware. Diese entsprechende Bildschirmmeldung heißt "Updating ESCD" es dient für die Speicherung der Neu konfigurierten Hardware Komponente. Letztendlich hat BIOS seine Arbeit getan und übergibt den Startvorgang an das Bootprogramm des Betriebssystems. Ab jetzt übernimmt das Betriebssystem das installiert worden ist, das Kommando über den PC. Ohne das BIOS System wäre der PC aufgeschmissen denn es ist eigentlich das Herzstück des PCs - ohne ihm würde auch der Hightech PC nichts bringen.

2.1 Welche gängigsten Hersteller gibt es?

Bei den vier großen BIOS Herstellern, wie auf dieser Seite zusehen ist, kann man sich mehrere Informationen bestimmter BIOS-Versionen oder anderem noch aneignen.

American Megatrends (AMI) / www.amibios.com




Award Software / www.award.com




Phoenix technologies / www.phoenix.com




MRBIOS / www.mrbios.com




3 Funktion

Warum Eingriffe ins Setup Menü notwendig sind ist einfach zu erklären: Die BIOS Hersteller haben ihr BIOS im Baukastenprinzip an die Mainboard-Hersteller verkauft. Diese entscheiden, welche Einstellungen vorgenommen werden und welche später vom Anwender im Setup geändert werden können. Deshalb gibt es auch kein Standard BIOS. Die Mainboard Hersteller entscheiden bei ihren Einstellungen nach der größtmöglichen Sicherheit für das System. Dabei werden aber oft die vorhandenen Möglichkeiten nicht voll ausgeschöpft.

Alle BIOS Systeme sind vom Aufbau und Funktionen her ziemlich identisch. Zu den einzelnen Einstellungen verschiedener Systeme muss gegebenenfalls separat nach-geschlagen werden da unter gleicher Bedeutung auch andere Einstellungen vorgenommen werden. Zur Überblick ist hier die Version eines AMIBIOS zusehen. Nach dem drücken der "F1" oder der "Entf"-Taste gelangt man ins BIOS Menü dort bekommt man als erstes zur Ansicht die Ober Kategorien zu den einzelnen Einstellungen die man vornehmen möchte.




3.1 Standard CMOS Setup

In diesem Menü sind die grundsätzlichen Einstellungen des BIOS, wie die Systemzeit und das Datum. Wichtig sind hier auch die Laufwerks Erkennung- und Einstellung. Man kann hier ablesen ob die einzelnen Laufwerke erkannt worden ist oder ob noch eingestellt werden muss. Die einzelnen Laufwerke können beim "User" in bestimmte Module wie den PIO Mode oder den DMA bzw. U-DMA mode eingestellt werden. Wenn man Angst davor hat irgendwelche Einstellungen vorzunehmen sollte man es auf "AUTO" belassen denn da erkennt das BIOS die angeschlossenen Laufwerke automatisch wodurch auch lange Wartezeiten sich beim Start ergeben. Wenn man den Startvorgang etwas beschleunigen möchte sollte man die nicht belegten Ports auf "None" umstellen. Bei falschen Einstellungen kann man es Spätestens beim Hochfahren erkennen ob BIOS die Laufwerke erkannt hat oder nicht. Die Einstellungen wie Datum und Uhrzeit werden in den CMOS Baustein gespeichert. Beim Standard CMOS Setup lassen sich sehr wenige Optionen durchführen.




3.2 Advanced Setup

In diesem Menü Punkt werden grundlegende Einstellungen vorgenommen, wie z.B. die Boot-reihenfolge der Laufwerke insbesondere der Festplatte, die Bootreihenfolge kann wie folgt aussehen: HDD-CDROM-FLOPPY, diese Einstellung ist für Schnellere Boot Vorgänge optimal, wenn man aber von der CD Booten möchte muss man es auf CDROM wieder umstellen. Natürlich kann man auch den First und Second Level Caches Ein/Ausschalten wobei beim Ausschalten der Caches wird die Leistung des PCs ziemlich beeinträchtigt also lieber Enable. Die Einstellung System BIOS Cacheable ist für die Spiegelung des BIOS ins RAM wichtig, wobei die Zugriffe zum BIOS schneller abgeschlossen werden. Floppy Drive SWAP sorgt für das Vertauschen der Laufwerksbuchstaben ohne die Verkabelung umzustecken. Floppy Drive SEEK überprüft die Art der Laufwerke ob sie auf 40 Tracks mit alten 360KB Laufwerk bestückt ist oder 80 Tracks mit 720 KB/ 1,2MB/1,44 MB Laufwerk besteht. Der Aufschub der Zugriffszeiten wie auch der Wartezyklen bekannt als RAS to CAS delay können wie folgt schneller aufgedreht werden je kleiner die "xT" werte (siehe Grafik)desto Schneller der Datenverkehr der RAM-Bausteine, zwar ist das eine minimale Leistungssteigerung, bei einem 3D Spiel würde es sich z.b aber vielleicht noch lohnen einen halben Frame pro Sekunde noch raus zu holen. Mit Vorsicht sollte man allerdings die Sache Schritt für Schritt angehen den beim übertakten der RAM-Bausteine geht auch der schnellste PC in die Knie. Am besten die Werte immer vorher aufschreiben und die Einstellungen einzeln vornehmen. Falls die Einstellungen nicht das Wahre versprechen dann sollte man die vorherigen Einstellungen wieder zurücksetzten. (ist Empfehlenswert vom Fachmann)




3.3 Power Management Setup

Hier lässt sich wie der Name auch schon hergibt die ganzen Stromsparfunktionen des PCs einstellen. Durch die ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) kann das Betriebssystem feststellen, welche Anwendungen aktiv sind und alle Energieverwaltungs- ressourcen für Computerteilsysteme und Peripheriegeräte verwalten. Suspend Time Out gibt an in welcher Zeitspanne das System in "Standby Modus" schaltet. Bei der Funktion Hard Disk time Out kann eingestellt werden, dass es in einer bestimmten Zeit die Festplatte in den "Standby Modus" fährt, eigentlich ist das überflüssig, da durch das Benutzen der Festplatte es durch das System wieder Hochfährt und dadurch Leistung verschenkt werden also Disable. Ring on Power On ist zuständig für das Hochfahren des Rechners wenn versendete Daten das Modem des Rechners erreichen. RTC (Real Time Clock) Alarm Power On gestattet es einen Zeitpunkt zu definieren (Datum oder Zeitpunkt) zu dem sich der PC automatisch einschaltet. Keyboard Power Funktion durch diese Einstellung kann festgelegt werden, ob mit einer bestimmten Taste oder beliebiger Taste der Rechner Booten soll. Durch Power On by LAN kann man seinen eigenen Rechner übers Netzwerk Hochfahren, um vielleicht an Daten ran zukommen.




3.4 PCI / Plug`n`Play Setup

Bei dieser Einstellung wird die Resourcen Verwaltungen überwacht. Bei Problemen mit IRQs findet sich die Lösung meistens in diesem Menü. So kann man manuell IRQs verteilen und somit so manches Problem beheben. Wenn man eine PCI VGA Karte oder eine AGP Karte zurverfügung hat, hat man die Möglichkeit Slots einzuteilen wo und welchen Karten Format man besitzt. Bei AGP Karten können auch die Übertragungsgeschwindigkeit der Karte zugeteilet werden.




Load Optimal Settings

Durch diese Option werden die minimalen Konfigurationen festgelegt die zum Zweck dienen irgendwie das System hochzukriegen diese Option ist empfehlenswert wenn nichts mehr gehen würde oder man eine grundsolide Ausgangssituation wünscht, um vielleicht neue Einstellungen vornehmen möchte.

3.5 Load Best Performance

Bei dieser Option kann man die best mögliche Einstellung aus dem Chipsatz des Mainboards rausholen. Durch die Einstellung reaktiviert man die Grundeinstellung des Mainboard-Herstellers, aber dennoch sind Einstellungen nötig, um mehr Leistung aus den Chipsätzen zu bekommen.




3.6 Feature Setup

Bei dieser Komplexen Option von BIOS können IRQs, Übertragungsarten und Schnittstellen aktiviert oder deaktiviert werden. Der FDC (Floppy Disk Controller) ist für die Nutzung des auf der Platine vorhandenen Floppy-Controller zuständig. Die Übertragungs-arten und die IRQs für die Serielle- wie auch für die Parallele Schnittstellen lassen sich hier einstellen. Auch die IRQs für die Schnittstellen des Game- und des Midi-Ports lassen sich hier manuell zuteilen. AC’97 Sound mit intrigiertem Soundblastersystem verhilft zur Verarbeitung von Audio-Dateien und Rausch Minimierung, bei der Option werden Digitale und Analoge Anteile in separaten Modulen weiterverarbeitet. Mit der Option Password kann man ein Passwort festlegen der nach dem Boot Vorgang bevor das Betriebssystem den PC übernimmt eine Passwort Eingabe verlangt, ohne dieser Eingabe gehts nicht weiter.




3.7 CPU P´n`P Setup

Diese Option ist lediglich zur Übertaktung des Frontsidebuses von der CPU, gleichzeitig kann man auch sehen welcher Prozessor auf der Platine ist und in welcher Core Spannung er arbeitet. Bei der Übertaktung ist Allerdings Vorsicht geboten denn ein Prozessor der nur mit 100MHz FSB Stabiler arbeitet und den man auf 133 MHz taktet sollte eine ausreichende Kühlung im Case haben, ansonsten kann der Prozessor beschädigt werden. Dadurch kann ebenfalls auch Garantieverlust bestehen.

[IMG=012.gif]

3.8 Hardware Monitor

In dieser Option kann man keine Einstellung vornehmen sondern hier bekommt man lediglich die Spannungsversorgung der einzelnen bzw. der bestimmten Signalbelegungen und des Referenzspannungsanschlusses (Vcc5) zu Gesicht. Nicht nur die Spannungs-versorgung ist hier zu sehen, sondern hier kann man auch betrachten in welchem Temperaturzustand sich das komplette System und die CPU gerade befindet.




3.9 Exit

Mit dieser End Option kann man die Einstellungen die vorgenommen worden sind bestätigen und es wird dann in den CMOS-Baustein gespeichert wo dann das BIOS die Einstellungen die man vorgenommen hat abfragt. Ist man sich nicht sicher ob die Einstellungen in Ordnung sind hat man die Möglichkeit auf " N " umzuschalten und die soeben vorgenommenen Änderungen werden damit verworfen.




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