Wissen | Unterschied zwischen BIOS und UEFI

von Thomas

Erstellt am 01.12.2021

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Die Unterschiede kompakt zusammengefasst:

BIOS

  • BIOS steht für Basic Input/Output System
  • nutzt nicht flüchtigen Speicher
  • nutzt die ersten 440 Byte zum Laden des Bootloaders
  • Verwendet einen Master Boot Record (MBR)
  • Dateisystem muss standard DOS sein

UEFI

  • UEFI steht für Unified Extensible Firmware Interface
  • kann viele Dateisysteme lesen, nicht nur DOS
  • nutzt keinen MBR
  • nur Einstellungen sind im nicht flüchtigem Speicher gesichert
  • nutzt EFI Applikationen
  • Unterstützt Secure Boot

Grundfunktionen von BIOS

Das BIOS, kurz für Basic Input/Output System, ist ein Programm, das in einem nichtflüchtigen Speicherchip auf dem Motherboard gespeichert ist und jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein Computer eingeschaltet wird. Das BIOS wird als Firmware bezeichnet. Ein BIOS geht davon aus, dass die ersten 440 Byte des Speichergeräts der ersten Stufe ein Bootloader (auch Bootstrap genannt) ist. Dabei greift das BIOS auf die in den Einstellungen definierte Bootorder zurück. Die ersten 512 Byte eines Speichergeräts ist der MBR (Master Boot Record). Der MBR muss das Standard-DOS-Partitionsschema verwenden und enthält neben der ersten Stufe des Bootloaders die Partitionstabelle. Wenn der MBR nicht die richtigen Daten enthält, kann das System nicht booten, es sei denn, es wird eine alternative Methode verwendet (z. B. zweites Speichermedium aus der Bootorder).

Grundfunktionen von UEFI

Das UEFI, kurz für Unified Extensible Firmware Interface, unterscheidet sich zum BIOS in einigen Punkten. Wie das BIOS ist auch das UEFI eine Firmware, kann aber Partitionen erkennen und verschiedene Dateisysteme lesen. Das UEFI verwendet keinen MBR und berücksichtigt nur die Einstellungen, die im nichtflüchtigen Speicher (NVRAM) gespeichert sind. Diese Einstellungen geben den Speicherort der UEFI-kompatiblen Programme an, die als EFI-Anwendungen bezeichnet werden. EFI-Anwendungen können Bootloader, Betriebssystemselektoren, Tools zur Systemdiagnose und -reparatur sein. Sie müssen eine übliche Partition verwenden und ein kompatiblen Dateisystem nutzen. Kompatiblen Dateisysteme sind FAT12, FAT16 und FAT32 für Blockgeräte und ISO-9660 für optische Medien. Dieser Ansatz ermöglicht die Implementierung verschiedenster Tools, was mit BIOS nicht möglich sind.

Die EFI-System-Partitionen (ESP) beinhaltet die EFI-Anwendungen. Diese Partition muss unabhängig von anderen Systemdateisystemen, wie dem User-Dateisystem, gespeichert sein. Das EFI-Verzeichnis in der ESP-Partition enthält die Anwendungen, auf die der NVRAM verweist.

Bootprozess mit BIOS und UEFI

Der Bootprozess kann in vier Schritte zusammengefasst werden. Die Vorgänge unterscheiden sich bei BIOS und UEFI nur in den letzten beiden Schritten.

BIOS Bootprozess

  1. POST (power-on self-test), um einfache Hardwarefehler zu erkennen, wird direkt ausgeführt nachdem der Power-on Knopf gedrückt wurde.
  2. Das BIOS initialisiert die grundlegenden Komponenten zum Laden des Betriebssystems (Videoausgabe, Tastatur und Speichermedien)
  3. Das BIOS lädt die erste Stufe des Bootloaders vom MBR (die ersten 440 Byte)
  4. Die erste Stufe des Bootloaders ruft die zweite Stufe des Bootloaders auf, die für die Präsentation von Boot-Optionen und das Laden des Kernels verantwortlich ist.

UEFI Bootprozess

  1. Auf das UEFI führt einen POST durch, um einfache Hardwarefehler zu erkennen.
  2. Das UEFI initialisiert die grundlegenden Komponenten zum Laden des Betriebssystems.
  3. Das UEFI liest die im NVRAM gespeicherten Definitionen, um die vordefinierte EFI-Anwendung auszuführen, die im Dateisystem der ESP-Partition gespeichert sind. Typischerweise ist die vordefinierte EFI-Anwendung ein Bootloader.
  4. Wenn die vordefinierte EFI-Anwendung ein Bootloader ist, lädt sie den Kernel, um das Betriebssystem zu starten.