BIOS (ein Akronym für Basic Input/Output System), das traditionell die Hardware-Initialisierung während des Bootvorgangs durchführte, ist seit den 70er Jahren bei uns und die Zeit, es zu ersetzen, ist vor Jahren gekommen come.

Heute ist der De-facto-Nachfolger von BIOS das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI), das mehrere technische Mängel behebt und in der Regel Legacy-Support für BIOS-Dienste bietet. Aber entgegen der landläufigen Meinung ist UEFI nicht der einzige verfügbare BIOS-Ersatz. Es gibt auch Coreboot, ein Open-Source-Softwareprojekt, das darauf abzielt, das BIOS durch eine leichte Firmware zu ersetzen, die nur das Nötigste tut, um ein modernes 32-Bit- oder 64-Bit-Betriebssystem zu laden und auszuführen.

In diesem Artikel erklären wir die Gründe, warum BIOS veraltet ist, und vergleichen Coreboot mit UEFI, um zu sehen, wie diese beiden BIOS-Ersetzungen entstanden sind, was sie erreichen wollen und was ihre Vor- und Nachteile sind.

Das Ende des BIOS

Computer haben sich erheblich weiterentwickelt, seit Gary Kildall, ein amerikanischer Informatiker und Mikrocomputer-Unternehmer, den Begriff BIOS erfunden hat. Heutzutage ist es üblich, nicht nur von Festplatten und optischen Medien, sondern auch von USB-Flash-Laufwerken und entfernten Netzwerkgeräten zu booten. Es ist auch üblich, von Festplatten zu booten, die größer als 2 . sind.2 TB, eine harte Grenze, die vom Master Boot Record (MBR), dem Standardtyp des Bootsektors von IBM PC-kompatiblen Systemen mit BIOS, auferlegt wird.

Neben der sehr eingeschränkten Hardwareunterstützung entspricht das BIOS auch nicht den aktuellen Sicherheitsanforderungen der Computerhersteller, die sicherstellen müssen, dass der Benutzer zwischen den Bootvorgängen immer in ein Betriebssystem bootet, das nicht manipuliert wurde.

Schließlich ist das BIOS auch in Bezug auf seine Benutzerfreundlichkeit veraltet. Die Nur-Text-Benutzeroberfläche ist klobig und oft schwer zu navigieren. Viele BIOS-Implementierungen registrieren Eingaben nur dann, wenn sie von einer PS/2-Tastatur kommen, und Mauseingaben sind praktisch unbekannt.

Nachfolger des BIOS

Derzeit gibt es drei Hauptnachfolger des BIOS: coreboot, libreboot und UEFI. Von diesen ist libreboot das jüngste, und es ist eigentlich eine Coreboot-Distribution ohne proprietären Binärcode. Es wurde 2013 von Leah Rowe auf den Markt gebracht und funktioniert derzeit mit jeder Linux-Distribution, die die Kernelmoduseinstellung (KMS) für die Grafik verwendet. Aufgrund der engen Verbindung von libreboot zu Coreboot und seiner eingeschränkten Unterstützung werden wir in diesem Artikel nicht weiter darauf eingehen.

Kernboot

Auf seiner offiziellen Website wird coreboot beschrieben als "eine erweiterte Firmware-Plattform, die ein blitzschnelles und sicheres Boot-Erlebnis auf modernen Computern und eingebetteten Systemen bietet".„Coreboot wurde ursprünglich 1999 mit dem Ziel veröffentlicht, eine BIOS-Alternative zu schaffen, die schnell startet und Fehler intelligent behandelt.

Zu den wichtigsten Mitwirkenden des Projekts gehören AMD, MSI, Gigabyte, Coresystems und auch Google, die das Coreboot-Projekt teilweise sponsern und es in sieben aufeinander folgenden Jahren für den Google Summer of Code angenommen haben.

Im Jahr 2009 sagte Coreboot-Gründer Ron Minnich: „Heutzutage gibt es mehr als 10 Millionen Computer, auf denen Coreboot ausgeführt wird. Viele davon sind Haushaltsgeräte und Set-Top-Boxen. Sachen, die sofort einsatzbereit sein sollen. Aber einige Unternehmen verkaufen jetzt auch Server mit Coreboot. Die Anwendungsfälle sind sehr weit verbreitet. Einige Coreboot-Maschinen jagten Minen in Afghanistan, andere sorgten dafür, dass die Datenintegrität und Leistung in großen Krankenhäusern gewährleistet ist. Coreboot wurde zum Testen von Systemen und zur Verbesserung der Sicherheit von Autos und natürlich in einer Reihe von Supercomputerclustern mit Tausenden und Abertausenden von Knoten verwendet.”

Zu den leichter erhältlichen Geräten, die Coreboot unterstützen, gehören einige x86-basierte Chromebooks, das OLPC XO und das Libreboot X200 und T400.

Im Vergleich zum BIOS führt Coreboot nur die Hardware-Initialisierung durch, während das herkömmliche BIOS auch das Betriebssystem startet. Nach der Hardware-Initialisierung startet coreboot ein separates Programm namens payload. Die Nutzlast kann ein beliebiges Programm sein. Neben den Standard-Bootloadern, die das Betriebssystem starten können, kann es tatsächlich der Betriebssystem-Kernel selbst sein, was bedeutet, dass es möglich ist, Coreboot und den Linux-Kernel in den Boot-Flash zu legen, um ein immer verfügbares Linux-System zu haben.

UEFI

UEFI basiert auf der ursprünglichen Extensible Firmware Interface (EFI)-Spezifikation, die von Intel im Jahr 2005 nach der Gründung des Unified EFI Forum entwickelt wurde.

„Die Unified EFI (UEFI) Specification (früher bekannt als EFI Specification) definiert eine Schnittstelle zwischen einem Betriebssystem und einer Plattform-Firmware“, beschreibt die Spezifikation Intel. „Die Schnittstelle besteht aus Datentabellen, die plattformbezogene Informationen, Boot-Service-Aufrufe und Laufzeit-Service-Aufrufe enthalten, die dem Betriebssystem und seinem Loader zur Verfügung stehen. Diese bieten eine Standardumgebung zum Booten eines Betriebssystems und zum Ausführen von Pre-Boot-Anwendungen.”

Bei den meisten neuen Maschinen hat UEFI das BIOS als komplexere Alternative ersetzt, wobei jeder Computerhersteller den Standard auf eine bestimmte Weise implementiert, um ein Front-End zu erstellen, das speziell auf die Bedürfnisse des Herstellers zugeschnitten ist.

UEFI bietet unter anderem eine Pre-Boot-Umgebung mit eigener Shell, Treibern, Anwendungen, der Möglichkeit, im Internet zu surfen, System-Backups zu erstellen und Ferndiagnosen ohne Betriebssystem durchzuführen. UEFI unterstützt das Booten von Festplatten bis zu einer Größe von 9.4 ZB (1 ZB = 1 Billion Gigabyte), was für eine Weile ausreichen sollte, wenn man bedenkt, dass das gesamte Internet voraussichtlich etwa 8 ZB beträgt.

Aber trotz aller Vorteile, die UEFI gegenüber dem BIOS hat, haben viele Aktivisten für digitale Rechte es kritisiert und behauptet, dass UEFI dem Benutzer die Möglichkeit nimmt, den Computer wirklich zu kontrollieren, aufgrund einer Funktion namens Secure Boot, die sicherstellt, dass ein Gerät nur mit Software bootet dem der Original Equipment Manufacturer (OEM) vertraut.

Einige Maschinen mit der Secure Boot-Funktion machen es unmöglich, die Funktion auszuschalten, sodass jeder, der eine solche Maschine besitzt, mit dem Betriebssystem festhängt, das mit der Maschine geliefert wurde. Wenn man bedenkt, wie wenige Laptops mit vorinstalliertem Linux geliefert werden, sollten alle Linux-Benutzer, die einen Laptop oder einen Desktop-Computer kaufen, der nicht speziell als Linux-freundlich beworben wird, sicherstellen, dass der Computer das Deaktivieren von Secure Boot ermöglicht.

Fazit

Obwohl Coreboot viel älter als UEFI ist, wissen die meisten Computerbenutzer kaum von seiner Existenz, da es hauptsächlich in hochspezialisierten Geräten und nicht in Laptops und Desktop-Computern zu finden ist. Allerdings gibt es Maschinen mit Coreboot; sie sind nur viel schwerer zu finden.