電源投入時のセルフテスト

電源投入時セルフテスト（POST ）は、コンピュータやその他のデジタル電子機器の電源が投入された直後にファームウェアまたはソフトウェアルーチンによって実行されるプロセスです。 ^[1]

POST プロセスは、ファームウェアからデバイスの初期状態を設定し、機能していないハードウェア コンポーネントがあるかどうかを検出します。POST の結果は、デバイスの一部であるパネルに表示されたり、外部デバイスに出力されたり、診断ツールで将来取得できるように保存されたりします。一部のコンピューターでは、コンピューターのディスプレイが故障した場合に 、インジケータ ランプまたはスピーカーが提供され、一連の点滅またはビープ音としてエラー コードが表示される場合があります。

POST ルーチンは、コンピュータのプリブート シーケンスの一部です。POST ルーチンが正常に完了すると、ブートストラップ ローダーコードが呼び出され、オペレーティング システムがロードされます。

IBM PC 互換コンピュータでは、 POST の主な役割はBIOSまたはUEFIによって処理されます。

IBM PC 互換コンピュータでは、POST の主な役割は BIOS または UEFI によって処理されますが、これらの役割の一部は、特にビデオやSCSI の初期化など、非常に特殊な周辺機器を初期化するように設計された他のプログラムに委ねられることがあります。これらの他の役割固有のプログラムは、一般的に総称してオプション ROMと呼ばれ、個別にはビデオ BIOS、SCSI BIOS などと呼ばれます。

初期の BIOS では、2000 年代初頭まで、POST は完全なメモリ テストを含むすべてのデバイスの徹底的なテストを実行していました。IBM によるこの設計は、コールド スタート プロセスの一部として完全なハードウェア テストを実行する、より大規模なメインフレーム システムをモデルにしています。PC プラットフォームがよりコモディティな消費者向けデバイスへと進化するにつれ、パリティ メモリやすべての POST での徹底的なメモリ テストなど、メインフレームやミニコンピュータにヒントを得た高信頼性機能は、ほとんどのモデルから削除されました。メモリ価格の同様に急激な低下によって PC メモリ サイズが急激に増加したことも、この要因の 1 つです。特定の CPU を使用したメモリ テストの所要時間は、メモリ サイズに正比例します。

オリジナルのIBM PCには16KBのRAMしか搭載できず、通常は64KBから640KBでした。搭載されたメモリの量に応じて、コンピュータの4.77MHz 8088ではPOSTが完了するまでに5秒から1.5分かかり、スキップする方法はありませんでした。IBM XT以降、 POST中は空白の画面ではなくメモリカウントが表示されるようになりました。^[2]バス速度が約1GHzで32ビットバスを備えた現代のPCは、2000倍または5000倍高速である可能性がありますが、メモリのGB数ははるかに多い可能性があります。起動時間が1980年代よりも現在の方が懸念されているため、30秒から60秒のメモリテストは、信頼性のメリットのために望ましくない遅延を追加し、ほとんどのユーザーはそのコストに見合うとは感じていません。ほとんどのクローン PC BIOS では、キーを押すことで POST RAM チェックをスキップすることができ、最近のマシンでは、BIOS セットアップで有効にしない限り、RAM テストがまったく実行されないこともよくあります。さらに、最近の DRAM は、1980 年代の DRAM よりも信頼性が大幅に向上しています。

POST 中、BIOS は、PC がサポートすることが予想されるハードウェアとオペレーティング システムのマトリックスについて、複数の競合、変更、さらには相互に排他的な標準とイニシアチブを統合する必要がありますが、表示されるのはせいぜい単純なメモリ テストとセットアップ画面だけです。POST 中のメイン BIOS の主な役割は次のとおりです。

• CPUレジスタを検証する
• BIOSコード自体の整合性を検証する
• DMA、タイマー、割り込みコントローラなどの基本的なコンポーネントを検証する
• システムメインメモリの初期化、サイズ設定、検証
• BIOSを初期化する
• 他の特殊な拡張 BIOS に制御を渡す (インストールされている場合)
• 起動可能なデバイスを識別、整理、選択する

上記の機能は、最初の BIOS バージョンからすべての BIOS バージョンで POST によって提供されます。以降の BIOS バージョンでは、POST は次の機能も提供します。

• チップセットを初期化する
• すべてのシステムバスとデバイスを検出、初期化、カタログ化する
• システム構成用のユーザーインターフェースを提供する
• 対象オペレーティングシステムに必要なシステム環境を構築する

初期の BIOS では、POST はブート デバイスを整理または選択せず、単にフロッピー ディスクまたはハード ディスクを識別し、システムは常にその順序でブートを試行していました。

CPUがリセットされると、BIOS は POST を開始します。CPU が実行を試みる最初のメモリ位置は、リセット ベクターと呼ばれます。ハード リブートの場合、ノースブリッジは、システムフラッシュ メモリにある BIOS にコード フェッチ要求を送信します。ウォーム ブートの場合、BIOS はRAM内の適切な場所に配置され、ノースブリッジはリセット ベクター呼び出しを RAM に送信します。チップセットが標準になる前の初期の PC システムでは、BIOS ROM はリセット ベクターを含むアドレス範囲に配置され、BIOS は ROM から直接実行されていました。マザーボードのBIOS ROM が従来のメモリマップ のセグメント F000 にあるのは、このためです。

最新の BIOS の POST フローで、BIOS が最初に行うべきことの 1 つは、実行理由を判断することです。たとえば、コールド ブートの場合は、すべての機能を実行する必要があります。ただし、システムが省電力またはクイック ブート方法をサポートしている場合、BIOS は標準の POST デバイス検出を回避し、プリロードされたシステム デバイス テーブルからデバイスをプログラムするだけで済みます。

起動シーケンスの一部として、POST ルーチンは、BIOS の組み込みセットアップ機能にアクセスするためにキーを押すようユーザーに求めるプロンプトを表示する場合があります。これにより、ユーザーはオペレーティング システムがロードされる前に、マザーボードに固有のさまざまなオプションを設定できます。キーが押されない場合、POST はインストールされたオペレーティング システムをロードするために必要なブート シーケンスに進みます。

最近の BIOS およびUEFI実装の多くは、POST 中に製造元のロゴを表示し、エラーが発生しない限り、従来のテキスト画面を非表示にします。多くの場合、BIOS 設定で「Quiet Boot」オプションを無効にすると、テキスト画面が有効になります。

オリジナルの IBM BIOS では、 I/O ポート0x80に数値を出力することで POST 診断情報を利用できました(一部の障害モードでは画面表示が不可能でした)。進行状況表示とエラー コードの両方が生成されました。コードが生成されなかった障害の場合は、最後の正常な操作のコードを使用して問題を診断できました。ロジック アナライザーまたは専用のPOST カード(ポート 0x80 の出力を小型ディスプレイに表示するインターフェース カード) を使用すると、技術者は問題の原因を特定できます。コンピューターでオペレーティング システムが実行されると、このようなボードによって表示されるコードは無意味になることがあります。これは、Linuxなどの一部の OS がI/O タイミング操作にポート 0x80 を使用するためです。考えられる段階とエラー状態の実際の数値コードは、BIOS サプライヤによって異なります。1 つのサプライヤの異なる BIOS バージョンのコードも異なる場合がありますが、多くのコードは異なるバージョンで変更されていません。

その後の BIOS では、マザーボードに取り付けられたPC スピーカー(存在し、動作している場合)からのビープ音のシーケンスを使用してエラー コードを通知しました。一部のベンダーは、MSI の D-Bracket など、独自のバリアントや拡張機能を開発しました。POST ビープ コードは、メーカーによって異なります。

数字コードとビープコードに関する情報は、BIOSおよびマザーボードの製造元から入手できます。多くのBIOSのコードを集めたウェブサイトがあります。^[3]

これらの POST ビープ コードは、CompTIA A+ 試験で具体的に扱われます。

AppleのMacintoshコンピュータも、コールド ブート後に POST を実行します。致命的なエラーが発生した場合、Mac は起動音を鳴らしません。

1987 年以前に製造された Mac は、POST に失敗すると、音も出さずにクラッシュしてフリーズし、1 つの 16 進文字列とSad Macアイコンが画面に表示されます (正常に動作している場合)。1987 年以降 1998 年より前に製造された Mac は、POST に失敗すると、モデルによって異なる「デス チャイム」を鳴らして直ちに停止します。この音は単純なビープ音、自動車事故の音、ガラスが割れる音、短い楽音などです。正常に動作している場合、画面には Sad Mac アイコンと 2 つの 16 進文字列が表示され、これを使用して問題を特定できます。この頃に製造された一部の Mac では、1987 年以前に製造された Mac のようにデス チャイムは使用されていませんが、画面に Sad Mac アイコンと 2 つの 16 進文字列が表示されるなど、デス チャイムを使用していた Mac と同じ形式が保持されています。 1998 年以前のPCI アーキテクチャに基づくそれ以降のOld World Mac では、画面に Sad Mac アイコンも 16 進文字列も表示されず、死亡チャイムのみが再生されます。

アップルが1998年にiMacを発表したとき、それは当時の他のMacとは根本的に異なるものでした。iMacは、いわゆるNew World Macの生産を開始しました。iMac G3 、Power Macintosh G3（Blue & White）、Power Mac G4（PCI Graphics）、PowerBook G3（ブロンズキーボード）、PowerBook G3（FireWire）などのNew World Macは、ハードドライブからMac OS ROMをロードします。致命的なハードウェアエラーではないエラーが発生した場合、起動時に+ + +を押したときと同じ画面が表示されますが、"0 >"プロンプトの代わりにエラーメッセージが表示されます。致命的なハードウェアエラーが発生した場合は、次のビープ音が鳴ります。^[5]⌘ Command⌥ OptionOF

ビープコードは1999年10月に改訂されました。^[6]さらに、一部のモデルでは、電源LEDが一定のリズムで点滅します。

EFIベースのファームウェアを搭載したIntelベースのMacの導入により、起動音が再び変更されました。^{[7] [8]} T2セキュリティチップを搭載したIntelベースのMacには起動音がありません。[7] これは、POST^プロセスがT2セキュリティチップを搭載していないMacとは異なるためです。

Macの Apple シリコンへの移行は、 Mac の POST プロセスに根本的な変化をもたらしました。EFI ベースのファームウェアを使用するほとんどの Intel ベースの Mac とは異なり、これらのApple シリコンベースの Mac は、 iPhoneやiPadのファームウェアに似た低レベル ブートローダー(LLB)をロードするブート ROM を使用します。T2 セキュリティ チップを搭載した Intel ベースの Mac と同様に、起動音は鳴りません。致命的なハードウェア エラーではないエラーが発生した場合は、画面に感嘆符が表示されるか、デバイスがデバイス ファームウェア アップデート (DFU) モードになります。致命的なハードウェア エラーが発生した場合は、画面に何も表示されず、音も聞こえません。また、一部のモデルでは、電源 LED が一定のリズムで点滅します。

A1000から4000までのAmiga の歴史的なコンピュータ ラインには、さまざまなハードウェア POST テストが正しかったか、失敗したかを示すために、他のシステムのようにビープ音を鳴らすのではなく、さまざまな色の点滅する画面のシーケンスでユーザーにプロンプ​​トを表示する興味深い POST シーケンスがあります。

Amiga システムは起動時に次の手順を実行します。

1. ハードウェアを安定させるために、テストの開始をほんの一瞬遅らせます。
2. 診断カード内のROMコードにジャンプします（見つかった場合）
3. すべての DMA と割り込みを無効にしてクリアします。
4. 画面をオンにします。
5. 一般的なハードウェア構成をチェックします。画面が薄い灰色のままでテストが続行される場合、ハードウェアは正常です。エラーが発生すると、システムは停止します。
6. ROM のチェックサム テストを実行します。

システムが ROM テストに失敗した場合、画面表示が赤くなり、システムが停止します。

ほぼすべてのAmigaモデルは、電源を入れると、黒い画面、濃い灰色、薄い灰色の画面が次々とモニター画面を埋め尽くす同じ色のシーケンスを表示します（Amigaの電源を入れて起動するまでには通常2〜3秒かかります）。^[9]

A4000 は起動時に薄い灰色の画面を表示するだけです (2 秒または最大 3 秒で発生します)

• ライトグレー
• = 初期ハードウェア構成テストに合格
• = 初期システムソフトウェアテストに合格
• = 最終初期化テストに合格

歴史的な Amiga モデルのキーボードは、初期のコンピュータ時代のように独自のものではなく、より実用的には国際標準ANSI / ISO 8859-1に基づいていました。キーボード自体はインテリジェントなデバイスで、独自のプロセッサと、押されたキーのシーケンスのバッファを保持するための 4 キロバイトの RAM を備えており、障害が見つかった場合はメインLED を順番に 点滅させてユーザーに通知できます。

大型家電、航空電子機器、通信機器、医療機器などの組み込みシステムの多くには、電源投入時に自動的に呼び出される自己テストルーチンが組み込まれています。 ^[10]

• ポストカード
• シリアルプレゼンス検出

• BIOS の一部としての POST - www.basicinputoutputsystem.com (ウェイバック マシン)
• AMIBIOS8 チェックポイントとビープコードリスト、バージョン 1.71 2015-08-07 にWayback Machineでアーカイブされました
• AwardBios バージョン 4.51PG - POST コードとエラー メッセージ (ウェイバック マシン)
• パワー poweronselftest.com - www.poweronselftest.com より
• Wayback Machine の Amiga 電源オン セルフ テストとカラー スクリーン スキーム (元は NewTek Inc. サイト)
• Amiga の歴史ガイドの記事「Amiga があなたに伝えていること」
• AMI および Phoenix BIOS の電源投入時セルフテストのビープ コード - PC Hell より。
• コンピュータ ハードウェア - コンピュータの POST/ビープ コードに関する追加情報 - Computer Hope より。