So können Sie einen PC bauen, bei dem mehrere unterschiedliche Laufwerke sich einen Monitor teilen, ohne miteinander zu agieren

Stellen Sie sich vor: Sie haben einen einzigen leistungsstarken PC, aber Sie möchten ihn so nutzen, als wären es mehrere voneinander unabhängige Computer. Vielleicht möchten Sie eine strikte Trennung zwischen Ihrer Arbeit und Ihren privaten Aktivitäten, aus Sicherheitsgründen eine komplett isolierte Umgebung für bestimmte Anwendungen oder einfach nur verschiedene Betriebssysteme (OS) für unterschiedliche Aufgaben nutzen, ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen. Die gute Nachricht ist: Das ist nicht nur möglich, sondern mit der richtigen Herangehensweise auch erstaunlich praktikabel. Dieser Artikel zeigt Ihnen, wie Sie einen PC bauen oder einrichten können, bei dem mehrere unterschiedliche Laufwerke (oder genauer gesagt, die darauf installierten Betriebssysteme) sich einen Monitor teilen, ohne miteinander zu agieren.

Einleitung: Mehr als nur ein Computer – Ihr persönliches Multiversum

Der Wunsch nach Isolation und Flexibilität in der digitalen Welt wächst stetig. Immer häufiger benötigen Nutzer spezielle Umgebungen: ein System für hochsicheres Online-Banking, ein anderes für intensive Gaming-Sessions, ein drittes für die Softwareentwicklung mit spezifischen Linux-Distributionen oder vielleicht ein weiteres für die Bearbeitung vertraulicher Dokumente. Wenn jedes dieser Szenarien einen eigenen physischen Computer erfordern würde, wäre das teuer, platzraubend und energieintensiv.

Genau hier setzt unsere Lösung an: Wir wollen die Ressourcen eines einzigen, leistungsstarken PCs optimal nutzen, indem wir mehrere, voneinander isolierte Betriebssysteme auf verschiedenen Laufwerken oder virtuellen Umgebungen betreiben. Der Clou dabei ist, dass all diese Systeme denselben Monitor nutzen können, ohne dass sie sich in die Quere kommen oder gar Daten austauschen. Das bedeutet, wenn Sie in Ihrem „Gaming-System” spielen, hat Ihr „Arbeits-System” keine Möglichkeit, darauf zuzugreifen, und umgekehrt.

Die Vorteile liegen auf der Hand:

• Erhöhte Sicherheit und Datenschutz: Kritische Aufgaben können in einer von anderen Systemen getrennten Umgebung ausgeführt werden.
• Verbesserte Produktivität: Schneller Wechsel zwischen verschiedenen Arbeitsumgebungen, optimiert für spezifische Aufgaben.
• Maximale Flexibilität: Nutzen Sie Windows, Linux, macOS (als Hackintosh) oder sogar verschiedene Versionen derselben OS auf einem Gerät.
• Software-Kompatibilität: Bestimmte Anwendungen benötigen bestimmte OS-Versionen oder Umgebungen.
• Kosten- und Platzeffizienz: Ein leistungsstarker PC statt mehrerer schwächerer.

In den folgenden Abschnitten werden wir die verschiedenen Methoden detailliert beleuchten, die Hardware-Anforderungen klären und Ihnen konkrete Anleitungen geben, wie Sie Ihr persönliches Computing-Multiversum einrichten können.

Die Grundlagen verstehen: Isolation und Ressourcenteilung

Bevor wir ins Detail gehen, ist es wichtig, die Konzepte der Isolation und Ressourcenteilung zu verstehen. Unter Isolation verstehen wir die Fähigkeit eines Betriebssystems, von anderen Systemen auf demselben Hardware-Host getrennt zu sein, sodass Daten und Prozesse nicht unautorisiert zugreifen oder sich gegenseitig beeinflussen können. Ressourcenteilung bedeutet, dass Komponenten wie CPU, RAM, Speicher und der Monitor von mehreren Systemen genutzt werden. Die Herausforderung besteht darin, diese Ressourcenteilung so zu gestalten, dass die Isolation gewahrt bleibt.

Im Allgemeinen erfordert ein System, das mehrere OS effektiv ausführen soll, eine solide Hardwarebasis:

• Eine leistungsstarke CPU mit mehreren Kernen und Threads (z.B. Intel Core i5/i7/i9 oder AMD Ryzen 5/7/9). Für Virtualisierung sind CPU-Erweiterungen wie Intel VT-x/VT-d oder AMD-V/AMD-Vi unerlässlich.
• Viel Arbeitsspeicher (RAM): Mindestens 16 GB sind empfehlenswert, 32 GB oder mehr sind ideal, besonders für Virtualisierung mit mehreren Gastsystemen.
• Schneller Speicher: NVMe-SSDs sind die erste Wahl, da sie die Ladezeiten der Betriebssysteme drastisch verkürzen und die Performance insgesamt verbessern. Separate SSDs pro OS sind optimal für Multi-Boot.
• Ein Motherboard, das die gewünschten Funktionen (z.B. IOMMU für GPU Passthrough) unterstützt.

Methode 1: Das klassische Multi-Boot-System – Einfach und robust

Die einfachste und robusteste Methode, mehrere Betriebssysteme auf einem PC zu betreiben und sich einen Monitor zu teilen, ist das Multi-Boot-System. Hierbei werden die verschiedenen Betriebssysteme auf separaten physischen Laufwerken (SSDs oder HDDs) oder logischen Partitionen installiert. Beim Start des Computers erscheint ein Bootloader-Menü, über das Sie auswählen können, welches Betriebssystem gestartet werden soll.

Vorteile:

• Native Performance: Jedes Betriebssystem läuft direkt auf der Hardware und nutzt deren volle Leistung. Es gibt keinen Overhead durch Virtualisierung.
• Echte Isolation: Wenn ein OS aktiv ist, sind die anderen inaktiv und können nicht darauf zugreifen. Dies bietet ein Höchstmaß an Sicherheit und Trennung.
• Relativ einfache Einrichtung: Grundkenntnisse in der OS-Installation reichen meist aus.

Nachteile:

• Neustart zum Wechseln: Um von einem OS zum anderen zu wechseln, müssen Sie den Computer neu starten.
• Getrennte Installationen: Software muss in jedem OS, in dem sie genutzt werden soll, separat installiert werden.

Hardware-Anforderungen:

• Für jedes Betriebssystem eine eigene SSD oder HDD (empfohlen für beste Isolation und Performance). Alternativ können Sie separate Partitionen auf einer großen SSD nutzen.
• Ein BIOS/UEFI, das die Auswahl des Startlaufwerks oder Bootloaders ermöglicht.

Schritt-für-Schritt-Anleitung (konzeptionell):

1. Planung und Backups: Überlegen Sie, welche Betriebssysteme Sie installieren möchten und in welcher Reihenfolge. Sichern Sie alle wichtigen Daten.
2. Installation des ersten OS: Installieren Sie Ihr erstes Betriebssystem (z.B. Windows) wie gewohnt auf Ihrer ersten SSD. Es ist ratsam, während dieser Installation alle anderen Datenträger physisch vom Mainboard zu trennen. Das verhindert, dass der Bootloader des ersten OS auf anderen Laufwerken installiert wird und hält die Systeme sauber voneinander getrennt.
3. Physikalische Trennung der Laufwerke: Nach der Installation des ersten OS, fahren Sie den PC herunter und trennen Sie dessen SSD vom Mainboard.
4. Installation weiterer OS: Verbinden Sie die SSD für Ihr zweites Betriebssystem (z.B. Linux) und installieren Sie es. Auch hier wiederholen Sie den Trennungsprozess. Wiederholen Sie dies für jedes weitere OS.
5. Bootloader-Konfiguration: Nachdem alle OS installiert sind und die Laufwerke wieder angeschlossen wurden, können Sie den Bootloader konfigurieren.
   • BIOS/UEFI-Bootmenü: Die einfachste Methode ist oft, beim Systemstart die Taste für das Bootmenü (meist F8, F10, F11, F12 oder Entf) zu drücken und das gewünschte Laufwerk manuell auszuwählen.
   • Drittanbieter-Bootloader: Für mehr Komfort können Sie einen Bootloader wie GRUB (häufig mit Linux-Distributionen installiert) oder rEFInd (für UEFI-Systeme) nutzen. Diese erkennen in der Regel alle installierten Betriebssysteme und präsentieren Ihnen beim Start ein grafisches Menü zur Auswahl. Achten Sie darauf, den Bootloader so zu konfigurieren, dass er nicht in die EFI-Partition eines bereits installierten Systems schreibt, um Konflikte zu vermeiden. Eine separate kleine EFI-Partition für jeden Bootloader ist hier ideal.

Wichtiger Tipp: Installieren Sie Windows in der Regel zuerst, da es dazu neigt, andere Bootloader zu überschreiben. Linux-Distributionen sind in der Regel flexibler und können Windows-Installationen im Bootmenü erkennen und hinzufügen.

Methode 2: Virtualisierung – Mehrere Systeme gleichzeitig betreiben

Die Virtualisierung bietet eine alternative und oft flexiblere Möglichkeit, mehrere Betriebssysteme auf einem PC zu betreiben. Hierbei wird auf einem Host-Betriebssystem (z.B. Windows oder Linux) eine spezielle Software, ein sogenannter Hypervisor, installiert. Dieser Hypervisor ermöglicht es, virtuelle Maschinen (VMs) zu erstellen, in denen andere Betriebssysteme (die Gast-OS) laufen. Diese VMs teilen sich die physischen Hardware-Ressourcen des Hosts, sind aber softwareseitig voneinander isoliert.

Vorteile:

• Gleichzeitiger Betrieb: Mehrere OS können gleichzeitig laufen. Sie können einfach zwischen ihnen wechseln, da jede VM in einem Fenster oder im Vollbildmodus angezeigt wird.
• Einfacher Wechsel: Kein Neustart erforderlich. Der Wechsel ist so einfach wie das Wechseln zwischen Programmen.
• Snapshots: Hypervisoren ermöglichen das Erstellen von Snapshots des Gast-OS-Zustands, was ideal für Tests und Experimente ist.
• Hardware-Unabhängigkeit für den Gast: Die VM „sieht” standardisierte virtuelle Hardware, was die Portabilität des Gast-OS erleichtert.

Nachteile:

• Performance-Overhead: Da das Gast-OS über den Hypervisor läuft, ist die Performance im Vergleich zu einem nativ laufenden System leicht reduziert.
• Geteilte Ressourcen: CPU, RAM und GPU werden zwischen Host und Gast geteilt, was bei ressourcenintensiven Anwendungen zu Engpässen führen kann.
• Standard-Monitornutzung: Normalerweise wird das Gast-OS in einem Fenster auf dem Monitor des Host-Systems dargestellt. Es gibt keine separate direkte Monitorausgabe für die VM, es sei denn, man greift zu Methode 3.

Hardware-Anforderungen:

• Eine leistungsstarke CPU mit Virtualisierungsfunktionen (Intel VT-x/AMD-V), die im BIOS/UEFI aktiviert sind.
• Viel RAM: Jede VM benötigt einen Teil des Arbeitsspeichers. Planen Sie mindestens 4-8 GB RAM pro VM ein, zusätzlich zum Host-OS.
• Eine schnelle SSD für Host-OS und VM-Dateien.

Gängige Hypervisoren:

• VirtualBox (Oracle): Kostenlos, benutzerfreundlich, auf Windows, Linux und macOS verfügbar.
• VMware Workstation Player (VMware): Kostenlose Version für den persönlichen Gebrauch, bietet gute Performance und Funktionen.
• Hyper-V (Microsoft): In Windows 10/11 Pro und Enterprise integriert, leistungsstark für Windows-Gäste.
• KVM/QEMU (Linux): Open-Source-Lösung, die direkt im Linux-Kernel integriert ist. Bietet hervorragende Performance und Flexibilität, oft in Kombination mit `libvirt` und Tools wie `virt-manager`.

Einrichtung (konzeptionell):

1. Hypervisor installieren: Installieren Sie die Virtualisierungssoftware Ihrer Wahl auf Ihrem Host-Betriebssystem.
2. VM erstellen: Erstellen Sie eine neue virtuelle Maschine, weisen Sie ihr CPU-Kerne, RAM und virtuellen Festplattenspeicher zu.
3. OS installieren: Starten Sie die VM und installieren Sie das gewünschte Gast-Betriebssystem von einer ISO-Datei.

Überlegungen zur Isolation:

Um die Isolation zwischen VMs und Host zu gewährleisten, achten Sie auf die Netzwerkeinstellungen:

• NAT-Modus (Network Address Translation): Die VM nutzt die Netzwerkverbindung des Hosts und ist von außen nicht direkt erreichbar. Dies ist der sicherste Standardmodus.
• Bridged-Modus: Die VM erhält eine eigene IP-Adresse im lokalen Netzwerk und verhält sich wie ein eigener physischer Computer. Dies bietet weniger Isolation vom lokalen Netzwerk.
• Vermeiden Sie die Nutzung von Shared Folders (gemeinsam genutzten Ordnern) zwischen Host und Gast, wenn die Isolation der Daten oberste Priorität hat.

Methode 3: GPU Passthrough – Die Königsdisziplin der Isolation

Wenn Sie die Vorteile der Virtualisierung (gleichzeitiger Betrieb, Snapshots) mit der nahezu nativen Performance und der vollständigen Hardware-Isolation eines Multi-Boot-Systems verbinden möchten, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen wie Gaming oder professionelle Videobearbeitung, dann ist GPU Passthrough (oder VFIO) die Lösung. Hierbei weisen Sie einer virtuellen Maschine eine dedizierte Grafikkarte exklusiv zu. Das bedeutet, diese VM erhält ihren eigenen physischen Videoausgang, den Sie direkt an Ihren Monitor anschließen können.

Vorteile:

• Nahezu native Performance: Die VM kann die volle Leistung der zugewiesenen Grafikkarte nutzen, was sie ideal für Spiele und grafikintensive Anwendungen macht.
• Echte Monitornutzung der VM: Die VM hat einen eigenen Videoausgang, der parallel zum Host-OS genutzt werden kann. Sie können am Monitor einfach den Input wechseln oder einen KVM-Switch nutzen.
• Volle Hardware-Isolation der GPU: Die GPU ist ausschließlich der VM vorbehalten, was ein hohes Maß an Isolation bietet.

Nachteile:

• Sehr komplex: Die Einrichtung erfordert tiefgreifende Kenntnisse in Linux, Kernel-Modulen und VM-Konfigurationen (oft XML-Anpassungen). Es ist nichts für Anfänger.
• Hohe Hardware-Anforderungen: Bestimmte Komponenten sind zwingend erforderlich.
• Einarbeitungszeit: Es kann Stunden oder Tage dauern, bis alles korrekt konfiguriert ist.

Hardware-Anforderungen:

• CPU mit VT-d (Intel) oder AMD-Vi (AMD): Dies sind die I/O Memory Management Unit (IOMMU)-Erweiterungen, die es dem Betriebssystem ermöglichen, Peripheriegeräte direkt einer VM zuzuweisen. Muss im BIOS/UEFI aktiviert sein.
• Mainboard mit IOMMU-Unterstützung: Nicht alle Mainboards unterstützen IOMMU in vollem Umfang oder mit den benötigten IOMMU-Gruppen. Informieren Sie sich vor dem Kauf.
• Zwei GPUs: Sie benötigen mindestens zwei Grafikkarten. Eine für das Host-Betriebssystem (entweder die integrierte GPU der CPU oder eine günstige diskrete GPU) und eine separate, leistungsstarke GPU, die Sie der Gast-VM zuweisen.
• Ausreichend RAM und Speicher: Wie bei der Standard-Virtualisierung.
• Ein Linux-basiertes Host-OS: GPU Passthrough wird am besten mit KVM/QEMU auf einem Linux-System realisiert.

Konzept der Einrichtung (vereinfacht):

Die Einrichtung von GPU Passthrough ist komplex und würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, aber die grundlegenden Schritte umfassen:

1. BIOS-Einstellungen: Aktivieren Sie IOMMU, VT-d/AMD-Vi und die Virtualisierungsfunktionen in Ihrem UEFI/BIOS.
2. Kernel-Module: Konfigurieren Sie den Linux-Kernel des Hosts, um die IOMMU-Funktionalität zu nutzen und die Grafikkartentreiber für die Passthrough-GPU zu entladen, damit sie vom Host nicht beansprucht werden.
3. QEMU/KVM und Libvirt: Nutzen Sie diese Tools, um die VM zu erstellen und zu konfigurieren. Dies beinhaltet oft die manuelle Bearbeitung der VM-XML-Konfigurationsdatei, um die PCI-ID der GPU der VM zuzuweisen.
4. Treiberinstallation in der VM: Innerhalb der VM installieren Sie die nativen Treiber für die zugewiesene Grafikkarte.

Verwendung mit einem KVM-Switch:

Wenn die VM eine dedizierte GPU mit eigenem Videoausgang hat, können Sie diese an einen Hardware-KVM-Switch anschließen. Der Host-PC (mit seiner GPU) wird ebenfalls an den KVM-Switch angeschlossen. Mit dem KVM-Switch können Sie dann einfach per Knopfdruck oder Tastenkombination zwischen der Anzeige des Host-Betriebssystems und der Anzeige der GPU-Passthrough-VM umschalten – nahtlos und mit voller Leistung, als wären es zwei separate Computer, die einen Monitor, Tastatur und Maus teilen.

Die Rolle des KVM-Switches: Wenn physische Trennung auf den Punkt kommt

Ein KVM-Switch (Keyboard, Video, Mouse) ist ein entscheidendes Hardware-Hilfsmittel, um mehrere Computersysteme (oder in unserem Fall: verschiedene Ausgänge innerhalb eines Systems) effizient zu nutzen. Er ermöglicht es Ihnen, einen Satz von Tastatur, Maus und Monitor mit mehreren Computern zu teilen.

Was ist ein KVM-Switch?

Ein KVM-Switch ist ein Gerät, das die Eingänge von Tastatur, Maus und Monitor von mehreren Computern (oder Grafikkartenausgängen) zusammenfasst und es Ihnen ermöglicht, per Knopfdruck oder Tastenkombination zwischen diesen umzuschalten. Die Funktionalität ist rein physisch und bietet somit eine sehr hohe Isolation auf der Ebene der Peripheriegeräte.

Wie er mit Multi-Boot und GPU Passthrough funktioniert:

• Multi-Boot-System: Hier ist ein KVM-Switch nicht zwingend erforderlich, da Sie den PC ohnehin neu starten müssen. Sie können einfach die Monitor-Eingänge manuell wechseln, wenn Sie mehrere Monitore haben und der PC nur an einem hängt, oder den PC direkt an den Monitor anschließen. Wenn Sie jedoch *mehrere physische Rechner* betreiben (was nicht ganz das Thema des Artikels ist, aber zur Abgrenzung dient), ist ein KVM-Switch unverzichtbar.
• GPU Passthrough: Dies ist das ideale Szenario für einen KVM-Switch. Sie schließen den Videoausgang der Host-GPU an einen Port des KVM-Switches an und den Videoausgang der Passthrough-GPU (die zur VM gehört) an einen anderen Port. Tastatur und Maus verbinden Sie mit dem KVM-Switch. Nun können Sie mit einer einfachen Umschaltung am KVM-Switch zwischen Ihrem Host-Linux-System und Ihrer Windows-Gaming-VM wechseln, die jeweils auf dem gleichen Monitor dargestellt werden.

Auswahl des richtigen KVM-Switches:

Beachten Sie beim Kauf eines KVM-Switches folgende Punkte:

• Anzahl der Ports: Wie viele Videoeingänge und USB-Ports benötigen Sie?
• Video-Schnittstelle: HDMI, DisplayPort, DVI, VGA? Achten Sie auf die Kompatibilität mit Ihren Grafikkarten und Monitoren.
• Auflösung und Bildwiederholrate: Unterstützt der Switch die maximale Auflösung (z.B. 4K) und Bildwiederholrate (z.B. 144 Hz) Ihres Monitors?
• USB-Anschlüsse: Genügend USB-Ports für Tastatur, Maus und eventuell weitere USB-Geräte (z.B. Headset, Webcam).
• Audio-Unterstützung: Viele KVM-Switches können auch Audio-Signale umschalten.

Zusätzliche Überlegungen für optimale Isolation

Um die Isolation der verschiedenen Systeme wirklich zu maximieren, sollten Sie über die reinen Betriebssystem-Installationen hinausdenken:

• Netzwerkisolation: Für höchste Sicherheit können Sie VMs in Hypervisoren so konfigurieren, dass sie nur über ein virtuelles, isoliertes Netzwerk kommunizieren oder nur einen sehr eingeschränkten Zugang zum Internet haben. Für physisch isolierte Systeme (Multi-Boot oder zwei physische PCs), sollten Sie separate Netzwerkkarten für jede Umgebung in Betracht ziehen oder VLANs einrichten, um den Netzwerkverkehr zu trennen.
• USB-Geräte: Im Virtualisierungs-Szenario können Sie USB-Geräte gezielt an eine VM durchreichen. Vermeiden Sie das automatische Durchreichen von USB-Geräten, wenn Sie eine strikte Trennung wünschen. Für Multi-Boot-Systeme sind USB-Geräte naturgemäß isoliert, da sie immer nur von dem gerade aktiven OS verwendet werden.
• Physische Sicherheit: Schützen Sie Ihr BIOS/UEFI mit einem Passwort, um unbefugten Zugriff auf die Boot-Reihenfolge oder wichtige Einstellungen zu verhindern. Die Aktivierung von TPM (Trusted Platform Module) und die Verwendung von Festplattenverschlüsselung (BitLocker für Windows, LUKS für Linux) sind essenziell, um die Daten auf den einzelnen Laufwerken auch dann zu schützen, wenn jemand physischen Zugriff auf Ihren PC erlangt.
• Backups: Bei solch komplexen Setups sind regelmäßige und zuverlässige Backups unverzichtbar. Eine Fehlkonfiguration kann schnell zum Datenverlust führen.

Fazit: Ihr maßgeschneidertes Computing-Erlebnis

Einen PC zu bauen oder einzurichten, der mehrere unterschiedliche Betriebssysteme auf separaten Laufwerken nutzen und einen Monitor teilen kann, ohne miteinander zu agieren, eröffnet Ihnen eine Welt voller Möglichkeiten. Ob aus Gründen der Sicherheit, der Produktivität oder einfach nur der Flexibilität – die Isolation von Computing-Umgebungen auf einem einzigen Hardware-System ist eine elegante und effiziente Lösung.

Die Wahl der Methode hängt stark von Ihren individuellen Bedürfnissen und Ihrem technischen Know-how ab:

• Das Multi-Boot-System ist die einfachste Option für echte Hardware-Isolation, erfordert aber Neustarts.
• Die Virtualisierung bietet beispiellose Flexibilität und den gleichzeitigen Betrieb, erfordert aber Abstriche bei der nativen Performance und der direkten Monitornutzung.
• GPU Passthrough ist die Königsdisziplin für höchste Performance und Isolation in einer virtuellen Maschine, aber auch die technisch anspruchsvollste Lösung.

Kombiniert mit einem KVM-Switch, können Sie ein nahtloses Umschalterlebnis zwischen Ihren verschiedenen „digitalen Welten” schaffen. Experimentieren Sie, lernen Sie dazu und passen Sie Ihr System an Ihre ganz persönlichen Anforderungen an. Mit der richtigen Planung und etwas Geduld können Sie ein maßgeschneidertes Computing-Erlebnis schaffen, das Sicherheit, Leistung und Komfort in einem einzigen Gerät vereint.