IBM-PC-kompatibler Computer

IBM-kompatibler Desktop-PC mit Am5x86-P75 CPU auf ISA-/VL-Bus-Mainboard

Als IBM-PC-kompatible Computer bezeichnet man historisch gesehen Computer, die dem Original-IBM-PC-Design nachempfunden sind. Heute wird die Bezeichnung seltener und wesentlich allgemeiner für Systeme verwendet, die nach einem Prozessor-Reset den Prozessor Intel 8086 (oder höher) nachbilden (siehe auch x86-Prozessor) und ein (x86-kompatibles) BIOS starten. Letzteres wird in der Zukunft von dem moderneren EFI abgelöst werden. IBM-PC-kompatible Computer werden kurz als PC bezeichnet, als Plattform in Abgrenzung gegenüber Apple Macintosh-Modellen und anderen. Da der Begriff Personal Computer (im Unterschied zu IBM-PC) jedoch auch für andere Architekturen verwendet wurde, ist diese Bezeichnung nicht immer eindeutig. Durch die massive Verbreitung kompatibler PCs anderer Hersteller ging die Bedeutung von IBM als anfänglicher Marktführer seit Jahren stetig zurück, was sich auch darin ausdrückte, dass technische Standards zunehmend von anderen Unternehmen oder Unternehmensgruppen gesetzt wurden. Durch den Verkauf seiner PC-Sparte an Lenovo hat sich IBM vollständig aus dem PC-Bereich zurückgezogen. Aus diesen und anderen Gründen ist der Begriff IBM-PC-kompatibel mittlerweile überholt und auch technisch nicht mehr korrekt. Dies drückt sich in einer stetig geringer werdenden Bedeutung im Sprachgebrauch aus. Nachfolger sind hauptsächlich die Begriffe PC, Windows-PC oder Windows-Rechner, nach dem dominanten Betriebssystem.

Geschichte

Erste Heimcomputer enthielten einen Festwertspeicher (ROM), der das Betriebssystem beinhaltete. Damit war eine Aktualisierung nur durch Austausch dieses (seinerzeit teuren) Bausteins möglich. Auch standen nicht immer ROMs mit ausreichender Speicherkapazität zur Verfügung. Daher ging man dazu über, die Computer mit einer Firmware auszuliefern, die das Betriebssystem von einem externen Speichermedium lädt.

Da der IBM-PC – im Gegensatz zu seinen damaligen Konkurrenzerzeugnissen – ausschließlich mit handelsüblichen Komponenten aufgebaut war, führte dies zu zahlreichen Nachbauten. Der IBM-PC entwickelte sich zu einem inoffiziellen Industriestandard, weil er ohne Lizenzierung von IBM nachgebaut werden konnte. Bei IBM selbst wurden solche Nachahmungen etwas herabschauend als IBM-PC-konvertible bezeichnet.

Bei der Einführung neuer Prozessoren ab i286 und allen Modellen mit 32-Bit Wortbreite integrierte der Chiphersteller Intel einen (virtuellen) 8086 auf dem Chip, damit weiterhin x86-kompatible Computer gebaut werden konnten. Um den Stromverbrauch heutiger Chips möglichst gering zu halten, wird die 8086-Funktionalität heute durch im Prozessor integrierte Firmware emuliert. Je nach Hersteller und CPU tragen die zur Emulation benutzten Microcodes Namen wie ROP, Micro-Op oder µOp.

Zukunft

Siehe Artikel: Extensible Firmware Interface.

Sofern das EFI keine BIOS-Kompatibilität bereitstellt, ist ein Computer ohne das IBM-kompatible BIOS nicht mehr als IBM-kompatibel im "engeren Sinn" zu verstehen. Nur ein IBM-kompatibles BIOS ermöglicht das Starten eines IBM-PC-kompatiblen DOS-Betriebssystems, und damit die prinzipielle Möglichkeit, den jeweiligen Computer genau so wie einen IBM-PC von 1981 zu nutzen. Die DOS-Betriebssysteme benötigen das hauptplatinenspezifische BIOS als Hardwareabstraktionsschicht für den Zugriff auf dem BIOS bekannte Ressourcen der Hauptplatine und standardisierter Erweiterungskarten. Somit können DOS-Betriebssysteme ohne ein IBM-kompatibles BIOS nicht starten und Programme für den IBM-PC nicht mehr nativ auf dem jeweiligen System ausgeführt werden. Ein Computer ohne IBM-kompatibles BIOS ist somit im Grunde nicht IBM-kompatibel.

Unter modernen Betriebssystemen mit Multitaskingfähigkeit müssen Hardwarezugriffe koordiniert werden. Diese erfolgen hier unter Umgehung des BIOS direkt über die Gerätetreiber; das BIOS wird nur noch beim Booten zum Starten des Betriebssystems benötigt.

Aus diesem Grunde wurde im Laufe der Jahre das BIOS auch von als überflüssig empfundenen Ballast befreit. So wurde bereits in den 1980er Jahren von zahlreichen PC-Herstellern auf das beim originalen IBM-PC vorhandene ROM-Basic verzichtet, welches der IBM-PC startete, wenn er keine Diskette mit Betriebssystem vorfand. Eine Implementation hätte zusätzlichen Aufwand und möglicherweise die Erlaubnis von IBM erfordert. Auch die Hardwareabstraktionsschnittstelle für den Datasetten-Port verschwand mangels Nutzung relativ schnell aus den BIOS-Codes der PC-Clone-Hersteller. Bei heutigen PC-Hauptplatinen mit BIOS wurde die Floppyschnittstelle auch auf BIOS-Seite eingespart oder stark eingeschränkt, oft ist nur noch ein Laufwerk konfigurierbar. Auch ist die Unterstützung älterer Floppylaufwerkstypen durch aktuelle BIOS-Varianten fraglich.

Streng genommen sind diese Systeme daher als nur noch teilweise IBM-PC-kompatibel zu betrachten, da der originale IBM-PC beispielsweise den Anschluss von Datasette und mehreren 5,25"-Floppylaufwerken sowohl auf der Hard- als auch auf der Softwareseite her vorsah, was moderne Computer eben nicht mehr bieten, da sich Hardware und Betriebssysteme weiterentwickelt haben. An diese Entwicklungen wurde die PC-Architektur durch das Hinzufügen und Weglassen von Elementen über die Jahre kontinuierlich angepasst. Daher lässt sich konstatieren, dass der Grad der Kompatibilität zum IBM-PC zum Teil bereits in den 1980ern, aber auch nach der Ablösung von DOS durch Windows 95 mit der damit einhergehenden schwindenden Bedeutung des BIOS immer weiter gesunken ist.

Als Kernelemente eines IBM-PC-kompatiblen Computers blieben über die Jahre ein x86-kompatibler Hauptprozessor, welcher ein BIOS startet, welches in wesentlichen Zügen nach wie vor die Funktionalität des BIOS des originalen IBM-PCs, angepasst auf die Erfordernisse moderner Hard- und Software, abbildet. Dadurch ist es auch auf modernen Systemen grundsätzlich noch möglich, DOS-Betriebssysteme zu nutzen und damit auch zahlreiche Programme für den originalen IBM-PC, sodass die Kompatibilität moderner Systeme zu ihrem "Urahn" immer noch gegeben und als hoch zu betrachten ist.

Mittelfristig ist allerdings ein weiteres Absinken dieses Kompatibilitätsniveaus zu erwarten, da viele klassische BIOS-Funktionen immer weniger nachgefragt werden. Mit dem BIOS-Nachfolger EFI ist ein endgültiges Ende der Ära der in irgendeiner Weise "IBM-PC-kompatiblen Computer" abzusehen, auch wenn für den Anfang möglicherweise noch EFIs mit BIOS-kompatiblen Funktionen für ältere Betriebssysteme realisiert werden. Allerdings ist abzusehen, dass auch diese Restfunktionen dann immer seltener durch Software nachgefragt und damit allmählich aus der Firmware verschwinden werden. Durch EFI und die Ankündigung Microsofts, mit Windows 8 auch EFI statt einem BIOS für den Betriebssystemstart nutzen zu können, ist das langsame Ende des BIOS und damit des IBM-PC-kompatiblen Computers endgültig eingeläutet.

Da moderne Betriebssysteme in verschiedensten 'Schichten' und durch aufgesetzte Laufzeitumgebungen immer mehr Hardware-Interna abstrahieren, ist die Bedeutung dieser Änderungen, welche sich auf den unteren Ebenen abspielen, heutzutage kaum noch relevant. Heute können die Betriebssysteme mit verschiedenen Firmwares oder Loadern, oft auch mit ganz unterschiedlichen Hardwarearchitekturen wie z.B. ARM-SoCs umgehen. Der Begriff "IBM-PC kompatibler Computer" setzt auf einer Ebene an, welche heute nur noch für wenige Anwender von Interesse ist und wird daher kaum noch verwendet. Für Anwender von Interesse ist heute die Frage zur Kompatibilität zu bestimmten Betriebssystemen, was heute noch - beispielsweise im Falle von Windows- meist die Kompatibilität zum IBM-PC mit einschließt.

Schnittstellen

Damit die für IBM-PC-kompatible Computer verfügbaren Betriebssysteme mit unterschiedlichen Hardware-Erweiterungen zusammenarbeiten, bedarf es außer dem x86-kompatiblen Prozessor auch einheitlicher Schnittstellen. Der Ur-PC verfügte intern über 8-Bit-ISA-Steckplätze so wie einem Anschluss für bis zu zwei Diskettenlaufwerke. Extern gab es serielle und parallele Schnittstellen und einen Tastaturanschluss, so wie einen digitalen MDA-Monitoranschluss für monochrome Textdisplays. Diese Schnittstellen wurden jedoch im Laufe der Entwicklung erweitert und modernisiert.

Siehe dazu auch:

• Peripheral Component Interconnect (PCI)
• PCI-Express (PCIe)
• Accelerated Graphics Port (AGP) (veraltet, wird nicht mehr gebaut)
• Industry Standard Architecture (ISA) 8-Bit oder 16-Bit (veraltet, wird nicht mehr gebaut)
• Extended Industry Standard Architecture (EISA) (veraltet, wird nicht mehr gebaut)
• VESA Local Bus (VLB) (veraltet, wird nicht mehr gebaut)
• Universal Serial Bus (USB)
• FireWire (IEEE1394)
• PCMCIA (veraltet, wird nicht mehr gebaut)
• PC Card
• ATA/ATAPI, auch IDE (veraltet)
• Serial ATA (SATA)
• PS/2-Schnittstelle (veraltet)
• Parallelport (veraltet)
• Serielle Schnittstelle, auch RS232-Schnittstelle (veraltet, heute nur noch für spezielle Anwendungen)
• VGA-Anschluss (veraltet)
• Digital Visual Interface (DVI)
• High Definition Multimedia Interface (HDMI)

Teilweise werden diese Schnittstellen auch von anderer Hardware verwendet. Eine Verwendung angeschlossener Erweiterungen setzt u. U. jedoch die Verfügbarkeit entsprechender Treiber voraus.

Betriebssysteme

Für IBM-PC-kompatible Computer stehen fast alle Betriebssysteme zur Verfügung. Gebräuchlich sind:

• DOS
• Linux
• Microsoft Windows
• OS/2
• verschiedene Unix-Derivate
• ZETA (Weiterentwicklung von BeOS).

Siehe auch

Abwärtskompatible Prozessorarchitekturen

• IA-32
• x86-64

Standardgehäuse

• AT-Format
• ATX
• BTX

Weblinks

• Aufbau und Nutzung alter PCs (ia32-Architektur)