Computerhardware: BIOS: Grundbegriffe

Aus Wikibooks
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Inhaltsverzeichnis

Die vergleichsweise einfacheren Fakten über die Hauptplatine, Chipsatz, Steckplätze und Schnittstellen wurden im Buch „Computerhardware für Anfänger“ ausführlich erklärt. In diesem Kapitel geht es um weniger bekannte Details, die für die große Masse der Computernutzer sowohl zu schwierig als auch wenig interessant sind.

Zunächst eine kurze Erläuterung von Fachbegriffen.

BIOS

Als „Basic Input Output System“, abgekürzt „BIOS“ wird das Programm bezeichnet, mit dem der PC nach dem Einschalten startet.

BIOS-ROM

Festwertspeicher, in dem das Startprogramm der Hauptplatine (das BIOS) gespeichert ist. Der BIOS-ROM belegt die Speicheradressen ab FFFFFh abwärts.

CMOS

Eine Halbleitertechnologie mit äußerst geringem Energiebedarf.

CMOS-RAM

Ein statischer RAM, gefertigt in CMOS-Technologie, zur Speicherung von Datum, Uhrzeit und diversen Einstellungen. Steckt seit den 286er CPUs in jedem PC.

286er

PCs werden nach der Art des verwendeten Prozessors kategorisiert. PCs mit der Intel-CPU 8088 und 8086 werden als PC/XT bezeichnet, Nachfolger waren die „286er“ mit i80286, es folgten die „386er“ mit i80386 und die „486er“ mit i80486-CPU. Die fünfte Generation der x86-CPUs heißt „Pentium“. Es folgten Pentium MMX, 2, 3, 4, Pentium Duo, Core Duo und Core Quad. Aktuelle Intel-CPUs heißen „Core“ mit dem Zusatz i3, i5, i7 und i9. Ein angehängtes „X“ steht für Spitzenexemplare mit „extremer“ Leistung.

RTC

Real Time Clock: Eine Digitaluhr, die seit dem 286er auf jeder Hauptplatine eingebaut ist. Diese Uhr speichert jede Sekunde die aktuelle Uhrzeit in den ersten 10 Byte des CMOS-RAM, wo sie von jedem Programm abgerufen werden kann. Der RTC-Chip ist in stromsparender CMOS Technologie gefertigt.

BIOS-Batterie

Kleine Batterie, oft als Knopfzelle 2032, welche das CMOS - RAM und den RTC versorgt, während der PC ausgeschaltet ist. Hält je nach Nutzung des PCs drei bis 10 Jahre.

BIOS-Setup

Ein Programm, mit dem einige Zustände des PCs abgefragt werden können, z. B. CPU-Temperatur und Lüfterdrehzahl. Zweitens können die im CMOS-RAM gespeicherten Einstellungen abgefragt und verändert werden, z. B. die Boot-Sequenz, die Maximaltemperatur der CPU, bei der ein Alarm erfolgt, die Art der Lüfterregelung (temperaturabhängig oder ständig volle Drehzahl) und vieles mehr. Das BIOS-Setup-Programm ist im BIOS-ROM gespeichert und wird meist mit der Taste Del/Entf aufgerufen.

DMA

Direct Memory Access (Direkter Speicherzugriff): Ein Controller, der Daten zwischen Arbeitsspeicher und Peripherie (vor allem von und zur Festplatte) schneller transportieren kann als es die CPU könnte. Die CPU gibt Quell- und Zieladresse sowie Bytezahl vor und kann sich anderen Berechnungen widmen, bis der DMA-Controller mit einem Interrupt das Ende der Übertragung meldet.

Interrupt

Meldung an die CPU über ein meist zeitkritisches Ereignis (z. B. die Meldung von der Tastatur, dass eine Taste gedrückt wurde), woraufhin die CPU die Abarbeitung einer anderen Befehlsfolge zeitweilig unterbricht, um auf das Ereignis zu reagieren.

BIOS[Bearbeiten]

Die BIOS-Adressen[Bearbeiten]

Im ersten IBM-PC arbeitete eine i8088-CPU von Intel, die den Speicher mit 20 Adressbits verwalten konnte. Das begrenzte den Speicher auf 1 MB, genauer: 220 = 1 048 576 Byte. Der adressierbare Speicherbereich reichte von Adresse 0 bis FFFFFHex (Falls Sie sich mit Hexadezimalzahlen nicht auskennen, lesen Sie den Anhang von „Software-Grundlagen“ oder den Wikipedia-Artikel „Hexadezimalsystem“). Im Jahr 1981 war 1 MB sehr viel und RAM war unglaublich teuer:

Die PCs wurden wahlweise mit 16 oder 64 kByte RAM ausgeliefert. Bill Gates meinte 1981, „640 kB sollten genug für jedermann sein“. Daher wurden die Adressbereiche recht freizügig vergeben.

Für den Arbeitsspeicher war der Adressbereich ab 0 bis 9FFFFh reserviert. Der darauffolgende Speicherbereich von A0000h bis AFFFFh ist für das Startprogramm einer Grafikkarte (das Grafik-BIOS) vorgesehen und der darauffolgende Bereich von B0000h bis BFFFFh ist für den BildWiederholSpeicher reserviert, in dem die Bildschirmausgabe zusammengestellt wird. Ab C0000h ist Platz für „BIOS-Erweiterungen“ und dahinter war Platz für Zusatzprogramme, z. B. ein „ROM-BASIC“.

Vom oberen Ende des adressierbaren Speichers, beginnend ab Adresse FFFFFh abwärts befindet sich das BIOS-Programm. Die CPU ist so entworfen, dass sie nach dem Einschalten auf Adresse FFFF0h ihren Startbefehl erwartet. Weil an dieser Stelle, 16 Byte vor dem Speicherende, kein Platz für ein Programm ist, befindet sich dort ein Sprungbefehl, der zum eigentlichen BIOS-Start führt.