PC Betriebssystem verstehen und selbst
entwickeln
Stand September 2010 - Dr.
Erhard
Henkes
Inhaltsübersicht
BIOS
Schaltet man den Rechner ein und nichts "bewegt" sich, dann ist
vielleicht kein Strom da, das Netzteil oder gar das Mainboard defekt.
Aber nehmen wir mal an, der Rechner startet die Hardware. Das
sogenannte BIOS übernimmt nun die Regie. Dies ist ein
Mini-Betriebssystem, das die wesentliche Aufgabe hat, das eigentliche
Betriebssystem zu starten. Früher befand sich das BIOS in einem
ROM-Baustein, während man heute das BIOS löschen und neu laden, also
austauschen ("flashen") kann. Das BIOS kann man auch als Firmware
bezeichnen. Ein Datenträger mit der Aufschrift "BIOS" ist wohl sehr
selten beim Kauf eines Rechners dabei. Es gilt hier die Regel, das BIOS
nicht zu verändern, solange keine Notwendigkeit besteht.
Als erstes führt das BIOS den
Power On Self Test (POST) durch. Ist Power vorhanden, also alle Teile
elektrisch versorgt, erfolgt das Power Good Signal. Ein Fehler beim
POST wird durch eine BIOS-spezifische Folge von Pieptönen signalisiert.
Nun folgt der RESET. Die Komponenten werden initialisiert. Nun könnte
es los gehen, wenn ein komplettes Betriebssystem (Operating System, OS)
inclusive Bootloader installiert ist.
Betriebssystem -
Wozu ist das gut?
Das Betriebssystem ist die Software-Basis des Computers. Ohne
Betriebssystem ist der Computer wertlos. Hardware und Software müssen
sich hier ergänzen, damit der "Anwender", "Administrator"
oder "Programmierer" überhaupt arbeiten, surfen oder spielen kann. Ein
Computer ohne Betriebssystem endet mit dem BIOS und wird ausgeben, dass
er kein System zum Starten findet:
"No bootable Device -- insert boot disk and press any key" oder „DISK
BOOT FAILURE, INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENTER“ lautet hier die
Botschaft, die in der Regel ziemliche Ratlosigkeit hervor ruft.
Bootprozess
Gesucht wird hier noch nicht das eigentliche Betriebssystem, sondern
ein "Sektor" auf einem Datenträger, der mit der Bootkennung 0x55 0xAA
endet. Nun setzt eine Folge von Programmen ein, die dafür sorgen soll,
dass das Betriebssystem auf der jeweiligen Hardware stabil läuft. Das
erste Programm gehört zum sogenannten Bootloader (auch Bootstrap Loader
oder deutsch Urlader genannt). Die Hauptaufgabe des Bootloaders besteht
darin, den sogenannten Kernel unversehrt und vollständig in den
Speicherbereich zu transportieren, in dem er seine Aufgabe als zentrale
Software des Betriebssystems erfüllen soll. Das Booten kann in einer
Stufe oder bei erhöhtem Platzbedarf des Bootloaders auch mehrstufig
erfolgen.
Kernel
...
Fortsetzung
folgt