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Dieser Artikel behandelt die Computer-Firmware. Zu weiteren Bedeutungen siehe Bios.
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BegrĂŒndung: Der Artikel beschreibt Systemfirmware im Allgemeinen, und diese mĂŒssen nicht immer ein BIOS sein. ‣Andreas‱⚖ 21:21, 5. Sep. 2024 (CEST)

Als BIOS (IPA: [ˈbaÉȘɔs], Ausspracheⓘ/?) – von englisch basic input/output system – wird im Allgemeinen die Firmware eines Personal Computer bezeichnet („PC-Firmware“),[1] die beim Kaltstart des Computers durch Bootstrapping das Starten weiterer Software, wie des Betriebssystems, ermöglicht. Die Übereinstimmung dieses Akronyms mit dem altgriechischen Wort ÎČÎŻÎżÏ‚ (nach dem lateinischen Alphabet bios, zu deutsch Leben) ist eine Anspielung darauf, dass einem Computer mit dieser so benannten Software quasi Leben eingehaucht wird.[2]

UrsprĂŒnglich wurde die System-Firmware oder Systemfirmware[3][4][5][6] eines Computersystems auf der Hauptplatine (englisch Mainboard) auf einem ROM-Chip (Boot-ROM) gespeichert[7] und auch als System-ROM[8] oder ROM-BIOS[9] bezeichnet.

Der Begriff „BIOS“ hat sich aufgrund des großen Erfolgs von IBM-PC-kompatiblen Computern, die als System-Firmware das Konzept eines BIOS aus dem Betriebssystem CP/M als ROM-BIOS ĂŒbernahmen, auch auf anderen Computersystemen verbreitet (etwa als AlphaBIOS oder UEFI-BIOS).

Aufgabe

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Die System-Firmware löst zwei Probleme, die beim Start eines Computersystems auftreten:

  • Zum einen löst es durch das sogenannte „Bootstrapping“ ein klassisches Henne-Ei-Problem: Software ist in der Regel auf einem DatentrĂ€ger gespeichert, welche beim Start zunĂ€chst in den Hauptspeicher des Rechners eingelesen werden muss. Zum Einlesen des DatentrĂ€gers benötigt die CPU aber wiederum Software. FrĂŒhere Computer und Rechenanlagen lösten dieses Problem dadurch, dass sie die CPU nach dem Einschalten des Rechners grundsĂ€tzlich zunĂ€chst in den Pausemodus versetzten. Bevor der Rechner gestartet werden konnte, musste manuell oder mit Hilfe spezieller Peripherie eine minimale Software (der Bootloader) in den Hauptspeicher geladen werden. HĂ€ufig war das Laden des Bootloaders beim Starten des Rechners aber gar nicht nötig, da der in den 1960er und frĂŒhen 1970er Jahren weit verbreitete Kernspeicher – im Gegensatz zum heute gebrĂ€uchlichen Halbleiterspeicher – seinen Inhalt beim Ausschalten nicht verlor (Persistenzspeicher) und die Programme im Hauptspeicher deshalb zumeist nur neu gestartet werden mussten oder sogar fortgesetzt werden konnten. Das Ladeprogramm ist bei heutigen PCs Teil des BIOS, das in einem speziellen Speicherbaustein, dem EPROM oder bei neueren Modellen meist in einem Flash-Speicher abgelegt ist, deren Speicherinhalt jeweils auch ohne Stromversorgung erhalten bleibt. Beide sind vollstĂ€ndig unabhĂ€ngig von einer Energieversorgung und auch fĂŒr die Firmware von portablen GerĂ€ten geeignet. Damit entfĂ€llt heute die manuelle Eingabe eines Ladeprogramms.
  • Zum anderen erfordert unterschiedliche Hardware jeweils eine spezielle Ansteuerungssoftware (Treibersoftware) und die zugehörige Konfiguration. FrĂŒher musste ein Betriebssystem auf jede Variante jedes Rechnertyps speziell zugeschnitten werden, um darauf lauffĂ€hig zu sein. Durch die Auslagerung dieser speziellen Ansteuersoftware in das BIOS der jeweiligen Rechner wurde es möglich, die gleiche Betriebssystemsoftware auf verschiedenen Rechnern laufen zu lassen. Damit wirkt das BIOS nach neuerer Sprechweise als Hardware Abstraction Layer (HAL). Allerdings benutzen fast alle modernen Betriebssysteme eigene Treiber. Meist sind die Firmware-Treiber zu langsam und/oder haben zu viele EinschrĂ€nkungen. Beim PC-BIOS (das bis rund 2010 in IBM-kompatiblen PCs verwendet wurde) sind eigene Treiber die einzige Möglichkeit, weil die Real-Mode-BIOS-Funktionen im Protected und Long Mode nicht verfĂŒgbar sind – in einem von diesem laufen aber moderne PC-Betriebssysteme, unter anderem um einen grĂ¶ĂŸeren Arbeitsspeicher verwalten zu können und um Multitasking einfach zu organisieren.

Begriff

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Das Konzept und der Begriff „BIOS“ (als Basic Input/Output System) gehen auf Gary Kildall, den Erfinder und Entwickler des Betriebssystems CP/M (Control Program for Microcomputers) zurĂŒck und wurde von ihm bereits 1975 in dieser Bedeutung benutzt.[10] CP/M hatte vor der EinfĂŒhrung des IBM PCs einen vergleichbaren Marktdurchdringungsgrad unter damaligen Kleinrechnern wie spĂ€ter PC DOS bzw. MS-DOS auf IBM-kompatiblen PCs. Da jedoch vor der Etablierung IBM-kompatibler PCs kein ĂŒber die Herstellergrenzen hinaus geltender Hardware-Standard existierte und jeder Hersteller von Kleinrechnern dabei völlig verschiedene Konzepte verfolgte, war es notwendig, die hardwarespezifischen Teile des Betriebssystems fĂŒr jedes System speziell anzupassen.

Handelte es sich anfangs noch um eine gedankliche Untergliederung, so wurden die hardwarespezifischen Teile wĂ€hrend der Entwicklung von CP/M 1.3 und 1.4 (1977) auch in der Architektur des Systems von den hardwareunabhĂ€ngigen Teilen isoliert. Anregungen fĂŒr eine Entwicklung in diese Richtung gehen auch auf Glenn Ewing, der das CP/M-BIOS fĂŒr IMSAI an den IMSAI 8080 anpasste, zurĂŒck.[11] Digital Researchs CP/M bestand ab Release 1.4 aus zwei ĂŒbereinanderliegenden Schichten, dem hardwarespezifischen BIOS und dem darauf aufbauenden, aber vollstĂ€ndig hardwareunabhĂ€ngigen BDOS (Basic Disk Operating System). Die Anwendungen nutzten Systemaufrufe, die ihnen der BDOS-Kernel zur VerfĂŒgung stellte, und zur DurchfĂŒhrung der verschiedenen Aufgaben rief BDOS nach unten die hardwarespezifischen Routinen im CP/M-BIOS auf, das die Hardwareansteuerung ĂŒbernahm. Auf diese Weise blieben die Anwendungen ĂŒber die Systemgrenzen hinweg portabel. Um CP/M fĂŒr ein neues Rechnersystem anzubieten, konnte der jeweilige Hersteller einen Vorlage-Quelltext des BIOS von Digital Research lizenzieren und nach eigenen Vorstellungen anpassen. BDOS wurde in der Regel nur als Objektdatei ausgeliefert und passend dazugelinkt. Im ROM selbst befand sich meist nur ein Ă€ußerst rudimentĂ€rer sog. Monitor und Bootloader, ĂŒber den das erzeugte CP/M-Image von einem Medium wie einer Diskette oder Festplatte in den Speicher geladen und gestartet werden konnte. Auf diese Weise wurde CP/M auf mehr als dreitausend verschiedene Systeme angepasst und in den jeweils passenden Adaptionen von den Hardware-Herstellern angeboten. Einige CP/M-Abkömmlinge wie MP/M (Multi-tasking Program for Microcomputers), Concurrent CP/M 2.0-3.1 (CCP/M), Concurrent DOS 3.2-6.2 (CDOS), DOS Plus 1.2-2.1, FlexOS, Multiuser DOS 5.0-7.xx (MDOS), System Manager 7 und REAL/32 7.xx enthalten auch ein XIOS (Extended Input Output System).

BIOS-Update

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Unter einem BIOS-Update versteht man eine Softwareaktualisierung des BIOS, also der Systemfirmware. Obwohl das BIOS ebenfalls eine Firmware ist, wird selten von einem Firmware-Update oder einer Firmwareaktualisierung gesprochen, wenn es um die Systemfirmware geht. Da sich der Begriff „BIOS“ als Systemfirmware durchgesetzt hat, wird meist BIOS-Update als Synonym verstanden, auch dann, wenn die Systemfirmware gar kein BIOS ist, wie etwa bei UEFI.

Siehe auch: Softwareaktualisierung #Firmwareaktualisierung

System-Firmware verschiedener Plattformen

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Als ein Merkmal einer Plattform kann auch die KompatibilitĂ€t zu einem System-BIOS gelten, wenn diese fĂŒr den Betrieb von Software wesentlich ist. WĂ€hrend diese fĂŒr Betriebssysteme meist unverzichtbar ist, stellt das BIOS fĂŒr Programme und Applikationen oft eine untergeordnete Rolle dar, da sich diese wiederum auf das Betriebssystem selbst als Plattform abstĂŒtzen. So verwendeten auf Ă€lteren Computern wie dem Apple II oder DOS-PCs Computerprogramme noch vielfach Funktionen der Firmware auch direkt, auf modernen macOS- und Windows-Systemen hingegen ist das „BIOS“ fĂŒr Anwendungsprogramme kein wesentliches Plattform-Element mehr. FĂŒr Applikationen auf dem Mac ist es nicht wesentlich, ob diese auf einem Computer mit Open Firmware oder UEFI (oder sogar dem BIOS) laufen. Ebenso ist es fĂŒr Windows-Programme unerheblich, ob diese auf PCs mit BIOS (IBM-PC-kompatiblen Computern) oder auf Computern mit UEFI laufen.

Apple II: System Monitor

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Auf dem Apple II ist der System Monitor im ROM gespeichert. Dieser stellt neben einem einfachen Texteditor und einem Kommandointerpreter alle wesentlichen Grundfunktionen zur VerfĂŒgung, wie das Lesen und Schreiben der Datasette. Der Apple II bot auch ein ROM-BASIC.[12]

IBM PC: BIOS

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→ Hauptartikel: BIOS (IBM PC)

Das BIOS ist beim IBM PC von 1981 der zentrale Bestandteil, der bei Ă€hnlichen Systemen zuvor noch bei jedem Betriebssystem (damals verbreitet war zumeist CP/M) an jeden Computer angepasst in Software mitgeliefert werden musste (siehe DOS-BIOS). Das PC-BIOS wurde von IBM mit Funktionen ausgestattet, die den Zugriff auf die Hardware des PCs erlauben und somit dem Betriebssystem PC DOS die Notwendigkeit, spezielle entwickelte GerĂ€tetreiber dafĂŒr bereitzustellen, ersparte. Es wurde auch zum Alleinstellungsmerkmal, denn der IBM PC, Model 5150, war im Grunde ein System „von der Stange“, das somit grundsĂ€tzlich Nachbauten ermöglichte. Nur das BIOS wurde von IBM urheberrechtlich geschĂŒtzt – Hersteller von Klonen des IBM PC durften daher das BIOS nicht kopieren und wurden verklagt, wenn sie es doch taten.

→ Hauptartikel: IBM-PC-kompatibler Computer#BIOS

Als das BIOS schließlich per Reverse Engineering nachprogrammiert wurde, konnten die BIOS-Funktionen auch von den Nachbauern in deren nunmehr IBM-kompatible PCs integriert werden.

Durch den großen Erfolg des IBM PC und seiner Nachbauten war das BIOS, bzw. eine Version davon, im Großteil aller x86-Rechner in Verwendung. In der Mitte der 2000er Jahre wurde das BIOS zunehmend vom Extensible Firmware Interface, das von Intel entwickelt worden war, ersetzt. Dieses bot mit dem Compatibility Support Module eine BIOS-Emulation, sodass ein UEFI mit aktiviertem CSM auf ein Betriebssystem wie ein PC mit BIOS wirkte – vorhandene Betriebssysteme blieben somit mit derartigen Computern kompatibel, was zu jener Zeit neben dem nicht mehr weit verbreiteten PC-kompatiblen DOS vor allem Windows XP war, ein Windows-Betriebssystem der NT-Linie. SpĂ€tere Windows-Versionen unterstĂŒtzten bereits EFI bzw. den ab 2006 als „Unified EFI“ (UEFI) weiterentwickelten BIOS-Nachfolger, ebenso wie die meisten anderen PC-Betriebssysteme (u. a. Linux, PC-BSD).

Bei den ersten IBM PCs war neben dem BIOS auch ein BASIC-Interpreter im ROM untergebracht (siehe BASICA). Auf speziellen Systemen war auch ein DOS im ROM untergebracht (ROM-DOS).

Das ROM-BIOS (und ggf. im ROM vorliegende Teile des Betriebssystems) wurde in Digital-Research-Terminologie (dem Entwickler von CP/M und spĂ€ter DR DOS) manchmal auch als „Resident Operating System“ (ROS) bezeichnet.

Atari ST: TOS (XBIOS, BIOS)

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→ Hauptartikel: TOS (Betriebssystem)

Beim Atari ST ist das gesamte Betriebssystem „TOS“, einschließlich der ursprĂŒnglich von Digital Research entwickelten grafischen BenutzeroberflĂ€che GEM, im ROM untergebracht und quasi direkt nach dem Einschalten betriebsbereit. Die unterste Schicht von TOS wird mit XBIOS bezeichnet, fĂŒr den Programmierer erkennbar als eine Sammlung speicherresidenter Funktionen. Sie werden ĂŒber Trap #14 der 68000-Architektur aufgerufen.[13] DarĂŒber liegend sind Funktionen des BIOS, die ĂŒber Trap #13 aufgerufen werden.[14] Das XBIOS und das BIOS liegen zwar parallel auf derselben Schicht, einige Funktionen des XBIOS sind jedoch Hardware-nĂ€her angesiedelt.

Bestandteile von TOS, die sich im ROM befinden:[15]

  • XBIOS (Extended BIOS)
  • BIOS (Basic Input Output System)
  • GEMDOS (GEM Disk Operating System)

Die ĂŒber dem BIOS liegenden Schichten, die ebenfalls als Sammlungen von Funktionen fĂŒr Programme zur VerfĂŒgung stehen, sind:

  • GEMDOS (GEM Disk Operating System)
  • VDI (Virtual Device Interface)
  • AES (Application Environment Services)

Commodore Amiga: Kickstart

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Die Amiga-Rechner von Commodore benötigen als Firmware das sogenannte Kickstart. Es erfĂŒllt alle Funktionen eines BIOS und enthĂ€lt darĂŒber hinaus auch den Kernel (exec) des AmigaOS. Die ersten Modelle des Amiga 1000 mĂŒssen nach dem Einschalten („Kaltstart“) noch per Bootstrap-Diskette mit den Kickstart-Versionen 1.0 bis 1.3 gestartet werden. Das Kickstart wird dabei im WOM, einem besonderen Bereich des RAM, abgelegt und gegen Überschreiben gesichert. Nach einem Reset (Warmstart) bleibt es im Speicher erhalten und braucht nicht neu geladen zu werden. Dieser Umstand hat den Vorteil, dass sehr schnell und unkompliziert auf eine neuere Version aktualisiert werden kann. Alle spĂ€teren Modelle, wie der Amiga 500 oder der Amiga 2000, verfĂŒgen ĂŒber ein ROM, so dass die Version nur durch den Austausch dieses Bausteins geĂ€ndert werden kann. Durch die Verwendung eines „Kickstart Switchers“ kann jedoch vor dem Einschalten zwischen zwei ROMs mit unterschiedlichen Kickstartversionen per Schalter gewechselt werden. Das wurde besonders seit EinfĂŒhrung von Kickstart 2.0 relevant, das KompatibilitĂ€tsprobleme mit Ă€lteren Programmen, besonders Spielen, hat. Besitzer des „Amiga 500+“, der hauptsĂ€chlich fĂŒr Computerspiele im Heimbereich ausgelegt ist und standardmĂ€ĂŸig Kickstart 2.0 verwendet, sind fĂŒr Ă€ltere Spiele auf einen solchen Kickstartswitcher angewiesen.

Open Firmware

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→ Hauptartikel: Open Firmware

UrsprĂŒnglich fĂŒr Nicht-x86-Rechner (hauptsĂ€chlich SPARC und PowerPC) wurde von mehreren Herstellern (u. a. Sun) der plattformunabhĂ€ngige Open-Firmware-Ansatz (IEEE-1275) auf Forth-Basis definiert. Dieser kommt nicht nur bei Suns Sparc-Rechnern, sondern auch bei PowerPC-basierten Rechnern von IBM und Apple sowie bei CHRP-Rechnern anderer Hersteller wie Genesi (mit dem Pegasos) zum Einsatz. 2006 wurden fast alle Open-Firmware-Implementationen unter einer BSD-Lizenz veröffentlicht. Im Laptop OLPC XO-1 (Produktion ab 2007) findet sich Open Firmware erstmals auch auf der x86-Architektur. Mit OpenBIOS steht zudem eine freie Implementierung fĂŒr x86-Rechner zur VerfĂŒgung, die mangels BetriebssystemunterstĂŒtzung hauptsĂ€chlich zur Forth-Programmierung eingesetzt werden kann.

Alpha: ARC/AlphaBIOS und SRM

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Auf DEC Alpha gibt es zwei verschiedene System-Firmware-Interfaces: ARC/AlphaBIOS und SRM. Neuere Versionen beinhalten die Option, zwischen beiden Interfaces umzuschalten.

  • ARC bzw. AlphaBIOS
ARC (fĂŒr englisch Advanced RISC Computing Standard Specification) dient ausschließlich dazu, Windows NT auf der Alpha-Architektur starten zu können. Es ist fĂŒr Alpha-Systeme der Serie Model 4/xxx verfĂŒgbar. Ab den Model 5/xxx-Systemen (AlphaServer 1000/1000A) wurde es durch das AlphaBIOS ersetzt.
  • SRM
→ Hauptartikel: System Reference Manual
SRM steht fĂŒr englisch System Reference Manual und ist die Standard-System-Firmware von Alpha-Systemen fĂŒr Digital Unix und OpenVMS. Es wird auch zum Starten von *BSD und Linux verwendet.

(Unified) Extensible Firmware Interface (EFI, UEFI)

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→ Hauptartikel: Unified Extensible Firmware Interface

Ende der 1990er wollte Intel zuerst im Server-Bereich von der x86- auf die Itanium-Architektur wechseln. In dieser löste Intel das damals rund 20 Jahre alte BIOS durch die Eigenentwicklung Extensible Firmware Interface, kurz EFI, ab. Gleichzeitig wurde die x86-Architektur in IA-32 umbenannt, was fĂŒr Intel Architecture 32-Bit steht, die Itanium-Architektur wurde von Intel hingegen als Intel Architecture 64-Bit („IA-64“) beworben. Doch der Wechsel zu Itanium misslang, unter anderem auch deshalb, weil AMD die AMD64 genannte Erweiterung fĂŒr den x86-Befehlssatz entwickelte und damit die x86-Architektur ebenfalls zu einem 64-Bit-System machte – „x64“ oder „x86-64“. So wurden bis zur Mitte der 2000er Jahre viele 64-Bit-x86-Server ausgeliefert und Intel war gezwungen die eigenen IA-32-Prozessoren ebenfalls 64-Bit-fĂ€hig zu machen – was eine direkte Konkurrenz zur Itanium-Architektur aus dem eigenen Haus bedeutete.

Die ersten 64-Bit-x86-Systeme nutzten weiter das Mitte der 2000er Jahre ĂŒber 25 Jahre alte BIOS. Intel veröffentlichte daher 2004 EFI 1.1 fĂŒr x86 bzw. IA-32 unter dem Namen Tiano. 2005 stellte Intel die Firmware unter die Kontrolle eines Gremiums, in dem seither fĂŒhrende Unternehmen aus der IT-Branche mitarbeiten und fĂŒr die Weiterentwicklung von EFI zustĂ€ndig sind. Die Firmware wurde dabei in Unified Extensible Firmware Interface, kurz UEFI, umbenannt.

2006 war Apple der erste und einzige Hersteller von Desktop-PCs, der EFI einsetzte. Nach dem Verlassen der PowerPC-Architektur hin zu IA-32 stellte Apple von der auf dem PowerPC genutzten Open Firmware zu EFI 1.1 von Intel um, jedoch mit eigenen Mac-spezifischen Erweiterungen. Mit dem in EFI enthaltenen Compatibility Support Module, kurz CSM, kann damit auf einem Intel-Mac auch ein PC-Betriebssystem, welches ein PC-BIOS voraussetzt, gestartet werden, was Apple ĂŒber die (spĂ€tere) Software Boot Camp offiziell fĂŒr Windows ermöglichte.

Auf x86-PCs anderer Hersteller wurde UEFI nach und nach eingefĂŒhrt, so dass auch PCs mit AMD-Prozessoren UEFI als Firmware boten. Allerdings muss auch das Betriebssystem UEFI unterstĂŒtzen. Da dies Ende der 2000er Jahre noch nicht durchwegs der Fall war, bot das in UEFI-Implementierungen integrierte Compatibility Support Module, CSM, eine BIOS-KompatibilitĂ€t, die erst rund 2020 aus UEFI entfernt wurde.

Linux war das erste PC-Betriebssystem, das von EFI bzw. UEFI starten konnte. Microsoft wollte UEFI-UnterstĂŒtzung fĂŒr sein Desktop-Betriebssystem mit Windows Vista einfĂŒhren, doch erst mit dem Service Pack 1 wurde UEFI-UnterstĂŒtzung auf der x64-Variante nachgereicht. Seit Windows 8, das auch 32-Bit-EFI-Implementierungen ab EFI 1.1 unterstĂŒtzt, hat sich UEFI (ab rund 2010 fast ausschließlich als 64-Bit-UEFI) auf dem Desktop endgĂŒltig durchgesetzt, wobei Windows die gleiche Architektur wie die jeweilige UEFI-Implementierung erfordert: auf 32-Bit-EFI laufen nur 32-Bit-Windows-Versionen ab Windows 8, wĂ€hrend auf dem PC-BIOS bzw. auf (U)EFI mit aktivem CSM („Legacy BIOS Mode“), ein x64-Prozessor vorausgesetzt, sowohl die 32- („x86“) als auch die 64-Bit-Version („x64“) gestartet werden kann, allerdings steht im BIOS-Modus die GUID-Partitionstabelle (GPT) nicht zur VerfĂŒgung, sodass die Installationsfestplatte von Windows aufgrund des MBR-Partitionsschema auf 2,2 TB beschrĂ€nkt bleibt. Unter Linux kann sowohl BIOS/UEFI als auch MBR/GPT beliebig kombiniert werden, sodass ein 32-Bit- oder 64-Bit-Linux auf einem 32-Bit- oder 64-Bit-(U)EFI mit MBR genauso startet wie ein 32-/64-Bit-Linux auf einem BIOS-Computer mit GPT.

Windows 7 benötigt UEFI in Version 2.0 und höher. EFI 1.1, wie in vielen Ă€lteren Apple-Computern bis ca. 2013[16][17] integriert, ist fĂŒr den nativen UEFI-Betrieb von Windows oft nicht geeignet, denn obwohl Windows Vista SP1 und 8/8.1 grundsĂ€tzlich auch EFI 1.1 unterstĂŒtzen, sind teils die Grafiktreiber auf ein Video-BIOS angewiesen und funktionieren im nativen UEFI-Modus nicht. ZusĂ€tzlich enthĂ€lt die EFI-Implementierung von Apple auf dem Mac einige Abweichungen von der UEFI-Spezifikation, wĂ€hrend das CSM voll PC-kompatibel ist. Somit lassen sich nur einige spĂ€tere Macs nativ mit Windows im UEFI-Modus nutzen, wĂ€hrend auf allen (Ă€lteren) Macs nur bestimmte Windows-PE-Versionen (ein Windows-Live-System) im nativen UEFI-Modus fehlerfrei starten.

Auf 64-Bit-PC-Systemen, die auch als x64 bezeichnet werden, hat sich UEFI seit Mitte der 2010er Jahre als Standard etabliert und damit das „Legacy-BIOS“ obsolet gemacht. Seit rund 2020 ist in neuen Computersystemen das BIOS-KompatibilitĂ€tsmodul (kurz CSM) standardmĂ€ĂŸig nicht mit im UEFI enthalten. Auf Apple Silicon (Arm-basierte Macs), die die Intel-Macs ab 2020 sukzessive ersetzten, hat sich Apple auch von UEFI verabschiedet.

Common Firmware Environment (CFE)

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Das Common Firmware Environment (CFE) ist eine ab ca. 2000 von Broadcom fĂŒr die eigene SiByte-Prozessorfamilie entwickelte einfache Firmware, die von ErstausrĂŒstern („OEMs“) fĂŒr deren Produkte angepasst werden kann. Obwohl CFE ursprĂŒnglich nur fĂŒr die MIPS64-Plattform gedacht war, wurde es auch auf andere Architekturen portiert, etwa die PowerPC-Architektur des AmigaOne X1000.

Simple Firmware Interface (SFI)

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Mit dem Engagement von Intel in der Smartphone- und MID-Technik, basierend auf Intels Moorestown-Plattform von 2010, wurde das Simple Firmware Interface (SFI) entwickelt.[18] SFI ist frei von alten und lizenzkostenpflichtigen PC-BIOS-Patenten, benötigt aber speziell angepasste Betriebssysteme. SFI wurde 2020 von Intel aufgegeben.[19]

Kritik an proprietÀrer Firmware

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Firmware-Schnittstellen wie das BIOS oder der Nachfolger UEFI sind sehr tief im System verankert und daher potenziell sicherheitskritische Komponenten.

Punkte, die zu einer kritischen Betrachtung eines herstellerabhĂ€ngigen BIOS fĂŒhren:[20]

  • ProprietĂ€rer Code: Absichtliche oder unabsichtliche SicherheitslĂŒcken entziehen sich der öffentlichen Kontrolle (Möglichkeit der AusspĂ€hung, Manipulation und Industriespionage) – die NSA erarbeitete 2010 dazu eine DurchfĂŒhrbarkeitsstudie.
  • Die Einstufung der VertrauenswĂŒrdigkeit von Software unterliegt beim BIOS-Nachfolger UEFI allein der Firma Microsoft.
  • Es gibt nur zwei BIOS-Produzenten – beide residieren in den USA und unterliegen deren Bestimmungen.
  • UEFI erfĂŒllt nicht die Anforderungen zur Computersicherheit der deutschen Bundesregierung.
  • Mögliche feste Implementation von NutzungseinschrĂ€nkungen, etwa Digital Rights Management.

Freie BIOS-Alternativen

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Die verschiedenen BIOS-Implementierungen der PCs sind im Regelfall proprietĂ€re Software, was Unsicherheiten bergen kann: da der Quellcode nicht bekanntgegeben wird, werden SicherheitslĂŒcken teilweise nicht rechtzeitig erkannt. Auch kann ein proprietĂ€res BIOS den Benutzer an TĂ€tigkeiten hindern, die von der Hardware des GerĂ€tes her kein Problem darstellen wĂŒrden: so erlaubt beispielsweise das BIOS der Xbox es nicht, andere Software als die von Microsoft zugelassene zu starten.

Es ist möglich, den Flash-ROM-Baustein (frĂŒher: EPROM), auf dem das BIOS abgelegt ist, zu ersetzen oder zu ĂŒberschreiben, um so beispielsweise den Linux-Kernel direkt aus dem Flash heraus zu starten, ohne proprietĂ€res BIOS. Die Vorgehensweise ist jedoch von der jeweiligen Hauptplatine abhĂ€ngig und wird ĂŒberwiegend in Industriecomputern eingesetzt. Projekte mit diesem Ziel sind etwa Coreboot (ehemals LinuxBIOS) und Libreboot (ein Coreboot-Fork ohne BLOBs), beide PC-BIOS- und UEFI-kompatibel. Auch die Open-Firmware-Implementierung OpenBIOS ist quelloffen und frei verfĂŒgbar.

Einzelnachweise

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  1. ↑ Thorsten Leemhuis: Was die Begriffe Firmware, BIOS, UEFI alles meinen können. In: Heise online. 8. Mai 2019. Abgerufen am 30. Oktober 2022.; Zitat: „Anwender kommen mit den verschiedenen Firmwares in PCs selten in Kontakt. Nur eine haben sie oft vor der Nase: Die Firmware des Mainboards, die als BIOS gilt. Ausgeschrieben steht das fĂŒr ‚Basic Input/Output System‘, was man mit ‚Grundlegendes Ein-/Ausgabe-System‘ ĂŒbersetzen kann.“.
  2. ↑ BIOS Definition, the Linux Information Project, online abgerufen am 20. Dezember 2018.
  3. ↑ Thorsten Leemhuis: Aufhelfen – Linux-Boot-Probleme erkennen und lösen. In: c’t. Band 2012, Nr. 6. Verlag Heinz Heise, 27. Dezember 2006, S. 195 f., Die wichtigsten Abschnitte bei Start eines modernen Linux-Systems (Artikel-Archiv c’t 6/2012, Seite 195, kostenpflichtig [PDF; 626 kB; abgerufen am 25. November 2022]): „System-Firmware (BIOS/UEFI); Grundlegende Systemeinrichtung“ 
  4. ↑ Jean-Ian Boutin (ESET), McAfee, Ryan Becwar: Pre-OS Boot: System Firmware. In: ATT&CK â€“ knowledge base of adversary tactics and techniques. MITRE, 19. Mai 2020, abgerufen am 25. November 2022 (englisch): „The BIOS (Basic Input/Output System) and The Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) or Extensible Firmware Interface (EFI) are examples of system firmware that operate as the software interface between the operating system and hardware of a computer.“ 
  5. ↑ Isabelle Bauer: Windows-11-Test-Tools: So checken Sie die KompatibilitĂ€t. In: Heise online. 13. Oktober 2021. Abgerufen am 25. November 2022.; Zitat: „Systemanforderungen fĂŒr Windows 11 
 System-Firmware: UEFI, Secure-Boot-fĂ€hig“.
  6. ↑ Subrata Banik: System Firmware: An Essential Guide to Open Source and Embedded Solutions. 1. Auflage. Apress, 2022, ISBN 978-1-4842-7938-0 (englisch). 
  7. ↑ Mark Ciampa: CompTIA CySA+ Guide to Cybersecurity Analyst (CS0-002). 2. Auflage. Cengage Learning, 2022, ISBN 978-0-357-67811-4, Part 2, Module 6, S. 148, Hardware Best Practices (englisch, eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche): “Originally, BIOS firmware was stored in a ROM chip on the motherboard, supplemented by a CMOS 
 chip that stored any changes to the BIOS.” 
  8. ↑ Jeffrey Krantz, Ann Mizell, Robert Williams: OS/2 fĂŒr Anwender und Systementwickler. 1. Auflage. Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, 1989, ISBN 3-663-01987-X, 1. Die OS/2-Perspektive, S. 24, Der Personal Computer (eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche – amerikanisches Englisch: OS/2 – Features, Functions and Applications. Übersetzt von Almut Kleine, Johanna Heiss): „Die CPU hat keinerlei Einfluß auf das System-ROM, d. h. sie kann keine VerĂ€nderungen im ROM vornehmen. Ihr einziger Kontakt mit dem ROM besteht darin, daß sie das ROM lesen kann. Im neuen Personal System/2 sind im ROM BIOS-Code und Systemdaten untergebracht.“ 
  9. ↑ Gerhard Franken: DOS ge-packt. 1. Auflage. mitp, 2003, ISBN 3-8266-1313-9, 1. Aufgabe und Funktion des Betriebssystems, S. 21, 1.1 Firmware und ROM-BIOS (eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  10. ↑ Gaby Chaudry: Digital Research Source Code. In: The Unofficial CP/M Web site. Gaby Chaudry, 7. Februar 2020, abgerufen am 31. Oktober 2022 (englisch, der CP/M-1.x-Quelltext findet sich unter ‚OPERATING SYSTEMS‘ – ‚CP/M 1.x, and before...‘ – ‚EARLY CP/M SOURCE‘
). 
  11. ↑ IMSAIs Joe Killian, technischer Entwicklungsleiter bei IMSAI, ĂŒber Glenn Ewings Einfluss auf CP/M fĂŒr den IMSAI 8080 (Memento des Originals vom 29. Dezember 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprĂŒft. Bitte prĂŒfe Original- und Archivlink gemĂ€ĂŸ Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.imsai.net
  12. ↑ Philippe Darche: Microprocessor 5: Software and Hardware Aspects of Development, Debugging and Testing â€“ The Microcomputer. John Wiley & Sons, 2020, ISBN 978-1-78630-651-7, 3. Changes in the Organization of the Earliest Microcomputers; 3.5 Evolution of microcomputer firmware, S. 104, 3.5.2 Apple II (englisch, eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche): “Two programs, a resident system monitor and the BASIC interpreter, were installed on the motherboard. They were written by Steve Wozniak.” 
  13. ↑ tos.hyp: Das XBIOS. In: Die Anleitung zum TOS. FreeMiNT Project, 1. Januar 2023, abgerufen am 4. Januar 2023: „Diese Funktionen ermöglichen den geordneten Zugriff auf die verschiedenen Spezial-Chips im Atari. Sie werden ĂŒber den 680X0-Trap #14 aufgerufen und sollten nur verwendet werden, wenn keine Routinen einer höheren Ebene (GEMDOS, BIOS) zur VerfĂŒgung stehen, die statt dessen benutzt werden könnten.“ 
  14. ↑ tos.hyp: Das BIOS. In: Die Anleitung zum TOS. FreeMiNT Project, 1. Januar 2023, abgerufen am 4. Januar 2023: „Die BIOS-Funktionen stellen die unterste Schnittstelle des Betriebssystems zur Hardware des Atari dar, und werden ĂŒber den 680X0-Trap#13 aufgerufen.“ 
  15. ↑ Werner Zimmermann: Entwicklung eines Zugriffssystems zu textlosen Sinnbildern nach DIN 30600; Diplomarbeit an der Technischen UniversitĂ€t Darmstadt. Diplomarbeiten Agentur (Diplom.de), 1995, ISBN 3-8324-0486-4, 4.2.2 Betriebssystem, S. 22 (eingeschrĂ€nkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
  16. ↑ Livewings: MacBook Air 2013 is the first Mac that supports EFI booting on Windows natively. (Internetforum) In: MacRumors. 21. Juni 2013, abgerufen am 1. Januar 2023 (englisch, Ab ca. 2013 sind Intel-Mac großteils kompatibel zu UEFI 2.0.). 
  17. ↑ Loner T: Windows 10 UEFI Driver Compatibility. (Internetforum) In: Apple Community Discussions. Apple, 3. August 2015, abgerufen am 1. Januar 2023 (englisch): „Macs prior to Late 2013 have used EFI 1.1.“ 
  18. ↑ Simple Firmware (Memento vom 31. Januar 2011 im Internet Archive)
  19. ↑ Intel's Simple Firmware Interface Being Killed Off With Linux 5.12. Abgerufen am 26. Januar 2025. 
  20. ↑ Ralf Hutter, Manfred Kloiber, Peter Welchering: "Coreboot" schĂŒtzt vor Überwachung. Deutschlandfunk – Computer und Kommunikation, 18. April 2015, abgerufen am 25. April 2015. 
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