Was macht mein BIOS nach dem Booten?

Wenn Ihr Computer den Startvorgang abgeschlossen hat und Sie sich fest im Betriebssystem befinden, brummt das Betriebssystem weiter?

Die heutige Question & Answer-Sitzung wird von SuperUser zur Verfügung gestellt - einer Unterteilung von Stack Exchange, einer Community-Gruppe von Q & A-Websites.

Die Frage

Der Superuser-Leser Indrek stellt diese BIOS-Frage:

Ich habe mich immer gefragt, ob das BIOS (außer dem POST, dem Starten des Bootloaders und dem Übergeben der Steuerung an das Betriebssystem, nachdem der Netzschalter gedrückt wurde) einen Zweck oder eine Funktion hat, während das Betriebssystem läuft?

Kommuniziert das Betriebssystem bei laufendem Betrieb mit dem BIOS und wenn ja, wie??

Tatsächlich? Welche Funktion hat das BIOS neben seiner kritischen Rolle beim Starten des Computers??

Die Antworten

Mit freundlicher Genehmigung des SuperUser-Beitrags Mechanical Snail. Eine Übersicht darüber, wie sich die Rolle des BIOS im Laufe der Zeit verändert hat und was es heute ist und was nicht:

Die Rolle des BIOS

Mit modernen Betriebssystemen, praktisch keine. Linus Torvalds sagte angeblich, seine Aufgabe sei es, "einfach das Betriebssystem zu laden und die Hölle rauszuholen"..

Ältere Betriebssysteme wie MS-DOS verwendeten das BIOS für viele Aufgaben (z. B. Datenträgerzugriff), indem Interrupts aufgerufen wurden.

Bei modernen Betriebssystemen wechselt der Bootloader schnell in den 32- oder 64-Bit-Modus und führt den Betriebssystemkern aus. Der Kernel kann seine eigenen Interrupt-Handler registrieren, die von User-Space-Anwendungen aufgerufen werden können. Die Routinen des Kernels können portabler sein (da sie nicht von der jeweiligen Hardware abhängig sind), flexibler (Betriebssystemanbieter können sie bei Bedarf ändern, anstatt das, was mit der Hardware geliefert wurde, zu verwenden), komplexer (sie können beliebig komplex ausgeführt werden) Code und nicht das, was im BIOS programmiert wurde) und sicherer (da das Betriebssystem den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen steuern kann und verhindert, dass Programme sich gegenseitig blockieren, indem sie ihre eigenen willkürlichen Berechtigungsschemata implementiert).

Um mit bestimmter Hardware zu interagieren, können Betriebssysteme ihre eigenen Gerätetreiber laden und verwenden. Das Betriebssystem oder die Anwendungen müssen also nicht die meisten BIOS-Routinen aufrufen. Aus Sicherheitsgründen sind BIOS-Interrupts sogar deaktiviert. Da das BIOS im 16-Bit-Realmodus lebt, ist es schwieriger, moderne Betriebssysteme zu verwenden.

Während die Verwendung des BIOS während des Betriebs des Betriebssystems sehr eingeschränkt ist, werden seine Funktionen immer noch peripher verwendet. Wenn sich ein Computer beispielsweise im Ruhezustand befindet, ist das Betriebssystem nicht aktiv und es ist letztendlich die Aufgabe der Firmware, die Hardware in den richtigen Zustand zu versetzen, um das Betriebssystem anzuhalten und wieder aufzunehmen. Diese Anwendungen sind im Allgemeinen auf ACPIcalls beschränkt und nicht auf Aufrufe der vollständigen BIOS-Schnittstelle. ACPI ist eine BIOS-Erweiterung, die „das Power Management unter die Kontrolle des Betriebssystems (OSPM) bringt, im Gegensatz zu dem vorherigen zentralen BIOS-System, das auf plattformspezifische Firmware zur Festlegung der Energieverwaltungs- und Konfigurationsrichtlinien setzte.“.

Beachten Sie, dass sich „BIOS“ offiziell auf eine bestimmte Firmware-Schnittstelle bezieht, der Begriff wird jedoch allgemein für Computer-Firmware verwendet. Einige neuere Computer (insbesondere Apple-Computer) haben das BIOS (sensu strictu) durch UEFI ersetzt, was natürlich zur Implementierung dieser Funktionen bezeichnet wird.

Weitere Informationen dazu, wie sich die Rolle des BIOS im Laufe der Zeit verringert hat, finden Sie in Wikipedia.

Ein anderer SuperUser-Mitwirkender, Simon Richter, gibt uns einen Überblick über die Dinge, die das BIOS noch macht:

Das BIOS und die Energieverwaltung

Das BIOS stellt eine Reihe von Diensten für die Betriebssysteme bereit, von denen sich die meisten auf die Energieverwaltung beziehen:

Ändern der CPU- und Bustakte
Aktivieren / Deaktivieren von Mainboard-Geräten
Erweiterungsport-Leistungssteuerung
Suspend-to-Disk und Suspend-to-RAM
Ereigniseinstellungen fortsetzen

Suspend-to-Disk wird meistens im Betriebssystem implementiert, da das Betriebssystem seinen Zustand schneller wiederherstellen kann (nur der Kernel-Status wird neu geladen und der Programmstatus bei Bedarf ausgelagert, was erheblich schneller ist als das erneute Laden des gesamten Arbeitsspeichers), aber Die Funktion bleibt in der Spezifikation.

Suspend-to-RAM kann vom Betriebssystem nicht implementiert werden, da das BIOS die Initialisierung und den Test des RAM überspringt. Daher benötigt das Betriebssystem eine API, um dem BIOS mitzuteilen, dass es beabsichtigt, mit dem aktuellen RAM-Inhalt wieder aufgenommen zu werden. Um diesen Dienst bereitzustellen, fordert das BIOS das Betriebssystem auf, einen bestimmten RAM-Bereich intakt zu lassen.

Die Schnittstelle für das Betriebssystem für alle BIOS-Dienste ist ein Teil des virtuellen Maschinencodes, der auf einem Emulator ausgeführt werden muss und der die erforderlichen E / A-Vorgänge in der Hardware generiert. Beim Suspendieren wird dies im Allgemeinen so implementiert, dass die Ausführung eines der Hardwareschreibvorgänge einen Interrupt auslöst, der die Steuerung an das BIOS überträgt.

Haben Sie der Erklärung etwas hinzuzufügen? Ton aus in den Kommentaren. Möchten Sie mehr Antworten von anderen technisch versierten Stack Exchange-Benutzern lesen? Hier geht es zum vollständigen Diskussionsthread.