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

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Fortsetzung folgt