BIOS (Basic Input/Output System)

Was ist ein BIOS (Basic Input/Output System)?

BIOS (Basic Input/Output System) ist das Programm, mit dem der Mikroprozessor eines Computers das Computersystem nach dem Einschalten startet. Es verwaltet auch den Datenfluss zwischen dem Betriebssystem des Computers und den angeschlossenen Geräten wie Festplatte, Grafikkarte, Tastatur, Maus und Drucker.

Geschichte des BIOS

Der Begriff BIOS wurde erstmals 1975 von dem amerikanischen Informatiker Gary Kildall geprägt. Es wurde 1981 in den ersten Personal Computer von IBM eingebaut und gewann in den folgenden Jahren auch in anderen PCs an Popularität, so dass es für einige Zeit zu einem festen Bestandteil von Computern wurde. Die Popularität des BIOS hat jedoch zugunsten einer neueren Technologie nachgelassen: Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). Intel kündigte 2017 einen Plan an, die Unterstützung für ältere BIOS-Systeme einzustellen und sie durch UEFI zu ersetzen.

Verwendungszwecke eines BIOS

Die Hauptaufgabe des BIOS besteht darin, als Vermittler zwischen Betriebssystemen und der Hardware, auf der sie laufen, zu fungieren. BIOS ist theoretisch immer der Vermittler zwischen dem Mikroprozessor und den E/A-Geräten, die den Informations- und Datenfluss steuern. In einigen Fällen kann das BIOS jedoch dafür sorgen, dass Daten von Geräten, die einen schnelleren Datenfluss benötigen, wie zum Beispiel Videokarten, direkt in den Speicher fließen, um effektiv zu sein.

Wie funktioniert das BIOS?

Das BIOS wird bei Computern als Firmware auf einem Chip auf der Hauptplatine mitgeliefert. Im Gegensatz dazu kann ein Betriebssystem wie Windows oder iOS entweder vom Hersteller oder Anbieter vorinstalliert oder vom Benutzer selbst installiert werden. Das BIOS ist ein Programm, das dem Mikroprozessor auf einem EPROM-Chip (Erasable Programmable Read-Only Memory) zugänglich gemacht wird. Wenn der Benutzer seinen Computer einschaltet, übergibt der Mikroprozessor die Kontrolle an das BIOS-Programm, das sich immer an der gleichen Stelle auf dem EPROM befindet.

Wenn das BIOS einen Computer hochfährt, stellt es zunächst fest, ob alle erforderlichen Anbauteile vorhanden und funktionsfähig sind. Jedes Stück Hardware, das Dateien enthält, die der Computer zum Starten benötigt, wird als Boot-Gerät bezeichnet. Nach dem Testen und Sicherstellen der Funktionsfähigkeit der Boot-Geräte lädt das BIOS das Betriebssystem - oder wichtige Teile davon - von einer Festplatte oder einem Flash-Laufwerk (dem Boot-Gerät) in den Arbeitsspeicher (RAM) des Computers.

Die 4 Funktionen des BIOS

Das BIOS identifiziert, konfiguriert und testet die Computerhardware und verbindet sie mit dem Betriebssystem, sobald der Computer eingeschaltet wird. Die Kombination dieser Schritte wird als Boot-Prozess bezeichnet.

Diese Aufgaben werden jeweils von den vier Hauptfunktionen des BIOS ausgeführt:

• Selbsttest beim Einschalten (Power-on Self-Test, POST). Damit wird die Hardware des Computers getestet, bevor das Betriebssystem geladen wird.
• Bootstrap Loader. Dieser findet das Betriebssystem.
• Software/Treiber. Hier finden Sie die Software und die Treiber, die mit dem Betriebssystem zusammenarbeiten, sobald es läuft.
• CMOS-Setup (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Dies ist ein Konfigurationsprogramm, das es dem Benutzer ermöglicht, Hardware- und Systemeinstellungen zu ändern. CMOS ist die Bezeichnung für den nichtflüchtigen Speicher des BIOS.

Zugriff auf das BIOS

Mit dem BIOS müssen das Betriebssystem und seine Anwendungen keine genauen Angaben über die angeschlossenen E/A-Geräte machen, wie zum Beispiel die Adressen der Computerhardware. Wenn sich Gerätedetails ändern, muss nur das BIOS-Programm geändert werden. Manchmal kann diese Änderung während der Systemeinrichtung vorgenommen werden.

Benutzer können auf das BIOS zugreifen und es über das BIOS-Setup-Dienstprogramm konfigurieren. Der Zugriff auf das BIOS-Setup-Dienstprogramm variiert je nach verwendetem Computer etwas. Mit den folgenden Schritten kann der Benutzer jedoch im Allgemeinen über das BIOS-Setup-Programm auf das BIOS zugreifen und es konfigurieren:

• Setzen Sie den Computer zurück oder schalten Sie ihn aus.
• Wenn sich der Computer wieder einschaltet, suchen Sie nach einer Meldung mit der Aufschrift entering setup oder einer ähnlichen Meldung. Zusammen mit dieser Meldung wird eine Taste angezeigt, die der Benutzer drücken muss, um die Systemkonfiguration aufzurufen. Hier ist ein Beispiel für eine Meldung, die ein Benutzer sehen könnte: Drücken Sie [Taste], um das BIOS-Setup aufzurufen. Einige Tasten, die häufig als Eingabeaufforderung verwendet werden, sind Entf, Tab, Esc und eine der Funktionstasten (F1-F12).
• Wenn Sie die Aufforderung sehen, drücken Sie zeitnah die angegebene Taste.

Im BIOS-Setup-Dienstprogramm können die Benutzer unter anderem die Hardwareeinstellungen ändern, die Speichereinstellungen verwalten, die Boot-Reihenfolge oder das Boot-Gerät ändern und das BIOS-Kennwort zurücksetzen.

BIOS-Sicherheit

Die BIOS-Sicherheit ist eine etwas übersehene Komponente der Cybersicherheit; sie sollte aber dennoch adressiert werden, um Hacker daran zu hindern, bösartigen Code auf dem Betriebssystem auszuführen. Die Sicherheitsgruppe Cylance zeigte 2017, wie moderne BIOS-Sicherheitslücken Ransomware-Programme innerhalb des UEFI eines Motherboards ermöglichen und andere PC-BIOS-Schwachstellen ausnutzen können.

Ein weiterer einzigartiger Exploit, der die Manipulation von BIOS umfasst, war Plundervolt. Plundervolt konnte verwendet werden, um die Stromversorgung eines Computers zum Zeitpunkt des Schreibens von Daten in das Memory zu manipulieren und so Fehler zu verursachen, die zu Sicherheitslücken führten. Intel veröffentlichte einen BIOS-Patch, um sich dagegen zu schützen.

BIOS-Hersteller

Das BIOS war in seinen Anfängen ursprünglich Eigentum von IBM. Einige Unternehmen, wie beispielsweise Phoenix Technologies, haben jedoch die ursprüngliche Version von IBM als Basis genutzt, um ihre eigene zu erstellen. Auf diese Weise ermöglichte Phoenix anderen Unternehmen, Klone des IBM-PCs zu erstellen und, was noch wichtiger ist, Nicht-IBM-Computer zu entwickeln, die mit BIOS funktionieren. Ein Unternehmen, das dies tat, war Compaq.

Heute gibt es viele Hersteller, die Motherboards mit BIOS-Chips herstellen. Einige Beispiele sind die folgenden:

• AMI
• Asus
• Foxconn
• Hewlett Packard (HP)
• Ricoh

Es ist wichtig, den Motherboard-Hersteller zu kennen, da die Benutzer möglicherweise ihre BIOS- und Chipsatztreiber - die Treiber, die das Betriebssystem in die Lage versetzen, mit anderen Geräten im Computer zusammenzuarbeiten, wie einer Grafikkarte - auf die neuesten Versionen aktualisieren möchten. Treiberaktualisierungen können die Computerleistung verbessern oder aktuelle Sicherheitslücken auf BIOS-Ebene schließen. Jeder Hersteller hat seine eigene Methode, diese Treiber zu aktualisieren.