Typical POST screen (AMI BIOS)
Typical UEFI-compliant BIOS POST screen (Phoenix Technologies BIOS)
Summary screen after POST and before booting an operating system (Award BIOS)

A power-on self-test (POST) is a process performed by firmware or software routines immediately after a computer or other digital electronic device is powered on.[1]

POST processes may set the initial state of the device and detect if any hardware components are non-functional. The results of the POST may be displayed on a panel that is part of the device, output to an external device, or stored for future retrieval by a diagnostic tool. In some computers, an indicator lamp or a speaker may be provided to show error codes as a sequence of flashes or beeps in the event that a computer display malfunctions.

POST routines are part of a computer's pre-boot sequence. If they complete successfully, the bootstrap loader code is invoked to load an operating system.

In IBM PC compatible computers, the main duties of POST are handled by the BIOS or UEFI.

IBM-compatible PC POST

In IBM PC compatible computers, the main duties of POST are handled by the BIOS or UEFI, which may hand some of these duties to other programs designed to initialize very specific peripheral devices, notably for video and SCSI initialization. These other duty-specific programs are generally known collectively as option ROMs or individually as the video BIOS, SCSI BIOS, etc.

History

In früheren BIOS-Versionen, bis etwa zur Jahrtausendwende, führte der POST-Vorgang einen gründlichen Test aller Geräte durch, einschließlich eines vollständigen Speichertests. Dieses Design von IBM orientierte sich an ihren größeren Mainframe-Systemen, die im Rahmen ihres Kaltstartvorgangs einen kompletten Hardwaretest durchführten. Mit der Entwicklung des PCs zu einem Massenprodukt für Endverbraucher wurden die von Mainframes und Minicomputern inspirierten Zuverlässigkeitsmerkmale wie Paritätsspeicher und der gründliche Speichertest bei jedem POST-Vorgang bei den meisten Modellen weggelassen. Das exponentielle Wachstum der PC-Speicherkapazitäten, bedingt durch den ebenso exponentiellen Preisverfall, spielte dabei ebenfalls eine Rolle, da die Dauer eines Speichertests mit einer bestimmten CPU direkt proportional zur Speicherkapazität ist.

Der ursprüngliche IBM PC konnte mit nur 16 KB RAM ausgestattet werden und verfügte typischerweise über 64 bis 640 KB. Abhängig von der Speicherkapazität benötigte der 4,77 MHz schnelle 8088-Prozessor des Computers zwischen 5 Sekunden und 1,5 Minuten für den POST-Test, der nicht übersprungen werden konnte. Ab dem IBM XT wurde während des POST-Tests anstelle eines leeren Bildschirms die Speicherauslastung angezeigt. [ 2 ] Ein moderner PC mit einer Busrate von etwa 1 GHz und einem 32-Bit-Bus ist möglicherweise 2000- oder sogar 5000-mal schneller, verfügt aber unter Umständen über deutlich mehr Arbeitsspeicher. Da die Startzeit heute eine wichtigere Rolle spielt als in den 1980er-Jahren, stellt der 30- bis 60-sekündige Speichertest eine unerwünschte Verzögerung dar, deren vermeintliche Zuverlässigkeit den meisten Nutzern diesen Preis nicht wert ist. Die meisten BIOS-Versionen von Klon-PCs ermöglichten es dem Benutzer, den RAM-Test beim POST durch Drücken einer Taste zu überspringen. Modernere Rechner (ab den 2000er Jahren) führten oft gar keinen RAM-Test mehr durch, sofern dieser nicht im BIOS aktiviert war. Darüber hinaus ist moderner Arbeitsspeicher (DRAM) deutlich zuverlässiger als der DRAM der 1980er Jahre.

Zwecke

Während des POST-Vorgangs muss das BIOS mehrere konkurrierende, sich ändernde und sogar sich gegenseitig ausschließende Standards und Initiativen für die Matrix der Hardware und Betriebssysteme integrieren, die der PC unterstützen soll, obwohl höchstens einfache Speichertests und der Setup-Bildschirm angezeigt werden. Zu den Hauptaufgaben des BIOS während des POST-Vorgangs gehören:

  • CPU-Register überprüfen
  • die Integrität des BIOS-Codes selbst überprüfen
  • Überprüfen Sie einige grundlegende Komponenten wie DMA, Timer und Interrupt-Controller.
  • Systemhauptspeicher initialisieren, dimensionieren und überprüfen
  • BIOS initialisieren
  • Steuerung an andere spezialisierte Erweiterungs-BIOS weitergeben (falls installiert)
  • identifizieren, organisieren und auswählen, welche Geräte zum Booten verfügbar sind

Die oben genannten Funktionen werden vom POST in allen BIOS-Versionen bis zur allerersten Version ausgeführt. In späteren BIOS-Versionen übernimmt der POST zusätzlich folgende Funktionen:

In frühen BIOS-Versionen organisierte oder wählte der POST-Vorgang keine Boot-Geräte aus; er identifizierte lediglich Disketten oder Festplatten, von denen das System immer in dieser Reihenfolge zu booten versuchte.

Verfahren

Das BIOS startet seinen POST-Vorgang, sobald die CPU zurückgesetzt wird. Die erste Speicheradresse, die die CPU ansteuert, wird als Reset-Vektor bezeichnet . Bei einem erzwungenen Neustart sendet die Northbridge eine Code-Anforderung an das BIOS im Flash-Speicher des Systems . Bei einem Warmstart befindet sich das BIOS an der richtigen Stelle im RAM , und die Northbridge leitet den Aufruf des Reset-Vektors an den RAM weiter. In früheren PC-Systemen, bevor Chipsätze Standard waren, befand sich das BIOS-ROM in einem Adressbereich, der den Reset-Vektor enthielt, und das BIOS lief direkt aus dem ROM. Daher befindet sich das BIOS-ROM des Motherboards im Segment F000 des herkömmlichen Speicherabbilds .

Während des POST-Vorgangs eines modernen BIOS sollte dieses als erstes den Grund für seine Ausführung ermitteln. Bei einem Kaltstart muss es beispielsweise möglicherweise alle seine Funktionen ausführen. Unterstützt das System jedoch Energiespar- oder Schnellstartmethoden, kann das BIOS die standardmäßige Geräteerkennung im POST-Vorgang umgehen und die Geräte einfach aus einer vorab geladenen Systemgerätetabelle programmieren.

Im Rahmen des Startvorgangs kann die POST-Routine den Benutzer auffordern, eine Taste zu drücken, um auf die integrierten BIOS-Einstellungen zuzugreifen. Dadurch kann der Benutzer verschiedene, für das Mainboard spezifische Optionen festlegen, bevor das Betriebssystem geladen wird. Wird keine Taste gedrückt, fährt der POST-Vorgang mit der Bootsequenz fort, die zum Laden des installierten Betriebssystems erforderlich ist.

Viele moderne BIOS- und UEFI- Implementierungen zeigen während des POST-Vorgangs das Herstellerlogo an und blenden die klassischen Textbildschirme aus, sofern kein Fehler auftritt. Die Textbildschirme lassen sich oft in den BIOS-Einstellungen aktivieren, indem die Option „Leiser Start“ deaktiviert wird.

Fortschritts- und Fehlerberichterstattung

BIOS- POST-Karte für ISA-Bus
BIOS-POST-Karte für PCI-Bus
Professionelle BIOS-POST-Karte für PCI-Bus
Zwei POST-Siebensegmentanzeigen, die auf einem Computer-Motherboard integriert sind.

Das ursprüngliche IBM-BIOS stellte POST-Diagnoseinformationen über den I/O-Port 0x80 bereit (bei manchen Fehlermodi war eine Bildschirmanzeige nicht möglich). Es wurden sowohl Fortschrittsanzeigen als auch Fehlercodes generiert. Falls kein Code generiert wurde, stand der Code der letzten erfolgreichen Operation zur Verfügung, um die Fehlerdiagnose zu erleichtern. Mithilfe eines Logikanalysators oder einer speziellen POST-Karte – einer Schnittstellenkarte, die die Ausgabe von Port 0x80 auf einem kleinen Display anzeigt – konnte ein Techniker die Fehlerursache ermitteln. Sobald ein Betriebssystem auf dem Computer läuft, kann der von einer solchen Karte angezeigte Code bedeutungslos werden, da einige Betriebssysteme, z. B. Linux , Port 0x80 für I/O-Timing-Operationen verwenden. Die tatsächlichen numerischen Codes für die möglichen Phasen und Fehlerzustände unterscheiden sich je nach BIOS-Hersteller. Auch die Codes verschiedener BIOS-Versionen desselben Herstellers können variieren, obwohl viele Codes in verschiedenen Versionen unverändert bleiben.

Spätere BIOS-Versionen nutzten eine Folge von Pieptönen über den am Mainboard angeschlossenen PC-Lautsprecher (sofern vorhanden und funktionsfähig), um Fehlercodes zu signalisieren. Einige Hersteller entwickelten eigene Varianten oder Erweiterungen, wie beispielsweise MSIs D-Bracket . Die POST-Pieptöne variieren je nach Hersteller.

Informationen zu numerischen Codes und Pieptönen sind bei den Herstellern von BIOS- und Motherboard-Software erhältlich. Es gibt Websites, die Codes für viele BIOS-Versionen sammeln. [ 3 ]

Originale IBM POST-Pieptöne

PieptöneBedeutung
1 kurzer PieptonNormaler POST-Vorgang – System ist OK
2 kurze PieptönePOST-Fehler – Fehlercode wird auf dem Bildschirm angezeigt
Kein PieptonNetzteilproblem, Problem mit der Systemplatine, nicht angeschlossene CPU oder nicht angeschlossener Lautsprecher
DauertonProblem mit Netzteil, Systemplatine, RAM oder Tastatur
Wiederholte kurze PieptöneProblem mit Netzteil , Systemplatine oder Tastatur
1 langer, 1 kurzer PieptonSystemplatinenproblem​
1 langer, 2 kurze PieptöneProblem mit dem Grafikadapter (MDA, CGA)
1 langer, 3 kurze PieptöneProblem mit dem erweiterten Grafikadapter (EGA)
3 lange Pieptöne3270 Tastaturkartenfehler

POST AMI BIOS Pieptöne

Pieptöne [ 4 ]Bedeutung
1Fehler beim Speicheraktualisierungstimer
2Paritätsfehler im Basisspeicher (erster 64- KiB -Block)
3Fehler beim Lesen/Schreiben des Basisspeichers
4Der Motherboard- Timer funktioniert nicht (prüfen Sie, ob alle Netzteil- zu-Motherboard-Anschlüsse richtig sitzen).
5Prozessorfehler
68042 Gate A20 Testfehler (Umschaltung in den Schutzmodus nicht möglich)
7Allgemeiner Ausnahmefehler (Prozessor-Ausnahmeunterbrechungsfehler)
8Anzeigespeicherfehler (Systemvideoadapter)
9AMI BIOS ROM - Prüfsummenkorrektur
10Korrektur des Lese-/Schreibvorgangs im CMOS- Abschaltregister
11Cache- Speichertest fehlgeschlagen
kontinuierliches PiepenDas Motherboard erkennt kein RAM- Modul.

POST-Pieptöne bei der CompTIA A+ Zertifizierungsprüfung

Diese POST-Pieptöne werden speziell in der CompTIA A+ Prüfung behandelt :

Pieptöne Bedeutung
Gleichmäßige, kurze Pieptöne Das Netzteil könnte defekt sein.
Langer, durchgehender Piepton Speicherfehler
Gleichmäßige, lange Pieptöne Netzteil defekt
Kein Piepton Netzteil defekt, System nicht angeschlossen oder Strom nicht eingeschaltet
Kein Piepton Wenn alles ordnungsgemäß zu funktionieren scheint, könnte ein Problem mit dem Signalgeber selbst vorliegen. Normalerweise gibt das System einen kurzen Piepton von sich.
Ein langer, zwei kurze Pieptöne Grafikkartenfehler

IBM POST-Diagnosecodebeschreibungen

CodeBedeutung
100–199Systemplatinen
200–299Erinnerung
300–399Tastatur
400–499Monochromanzeige
500–599Farb-/Grafikanzeige
600–699Diskettenlaufwerk oder Adapter
700–799Mathematischer Koprozessor
900–999Paralleler Druckeranschluss
1000–1099Alternativer Druckeradapter
1100–1299Asynchrones Kommunikationsgerät, Adapter oder Port
1300–1399Spielport
1400–1499Farb-/Grafikdrucker
1500–1599Synchrones Kommunikationsgerät, Adapter oder Port
1700–1799Festplatte oder Adapter (oder beides)
1800–1899Erweiterungseinheit (XT)
2000–2199Bisynchroner Kommunikationsadapter
2400–2599EGA- Systemplatinen-Video (MCA)
3000–3199LAN- Adapter
4800–4999Internes Modem
7000–7099Phoenix BIOS-Chips
7300–73993,5-Zoll-Diskettenlaufwerk
8900–8999MIDI- Adapter
11200–11299SCSI-Adapter
21000–21099SCSI-Festplatte und Controller
21500–21599SCSI CD-ROM-System

Macintosh POST

Auch Apples Macintosh - Computer führen nach einem Kaltstart einen POST-Test durch . Im Falle eines schwerwiegenden Fehlers ertönt der Startton des Macs nicht .

Old World Macs (bis 1998)

Macs, die vor 1987 hergestellt wurden, stürzten bei einem fehlgeschlagenen POST-Test stumm ab und froren ein . Auf dem Bildschirm erschien, sofern sie funktionierten, eine einzelne Hexadezimalzeichenfolge und ein trauriges Mac- Symbol. Macs, die zwischen 1987 und 1998 hergestellt wurden, stoppen bei einem fehlgeschlagenen POST-Test sofort mit einem „ Todessignal “. Dieses Signal variiert je nach Modell und kann ein einfacher Piepton, ein Autounfallgeräusch, das Geräusch von zerbrechendem Glas, ein kurzer musikalischer Ton oder Ähnliches sein. Auf dem Bildschirm erscheint, sofern das Gerät funktioniert, das traurige Mac-Symbol zusammen mit zwei Hexadezimalzeichenfolgen, anhand derer das Problem identifiziert werden kann. Einige Macs aus diesem Zeitraum verwenden kein Todessignal wie die vor 1987 hergestellten Modelle, behalten aber das gleiche Format bei, z. B. das traurige Mac-Symbol und die beiden Hexadezimalzeichenfolgen auf dem Bildschirm. Ältere Macs, die vor 1998 auf der PCI-Architektur basierten , zeigen weder ein trauriges Mac-Symbol noch die Hexadezimalzeichenfolgen auf dem Bildschirm an und spielen nur den Todeston ab.

New World Macs (1998–1999)

Als Apple 1998 den iMac vorstellte, bedeutete dies einen radikalen Bruch mit den anderen Macs der damaligen Zeit. Mit dem iMac begann die Produktion der sogenannten „ New World Macs“ . Diese Macs, wie beispielsweise der iMac G3 , Power Macintosh G3 (Blau & Weiß) , Power Mac G4 (PCI-Grafik) , PowerBook G3 (Bronze-Tastatur) und PowerBook G3 (FireWire) , laden das Mac OS ROM von der Festplatte. Bei einem Fehler, der kein schwerwiegender Hardwarefehler ist, zeigen sie denselben Bildschirm an wie beim Gedrückthalten der ⌘ CommandTasten ⌥ Option+++ beim Start O, Fjedoch mit der Fehlermeldung anstelle der Eingabeaufforderung „0 >“. Im Falle eines schwerwiegenden Hardwarefehlers geben sie folgende Pieptöne von sich: [ 5 ]

PieptöneBedeutung
1Kein Arbeitsspeicher installiert/erkannt
2Inkompatibler RAM-Typ installiert (z. B. EDO)
3Kein RAM-Speicher hat den Speichertest bestanden.
4Fehlerhafte Prüfsumme für den Rest des Boot-ROMs
5Fehlerhafte Prüfsumme für den ROM-Bootblock

New World Macs (ab 1999)

Die Pieptöne wurden im Oktober 1999 überarbeitet. [ 6 ] Außerdem blinkt bei einigen Modellen die Power-LED im Takt.

PieptöneBedeutung
1Kein Arbeitsspeicher installiert/erkannt
2Inkompatible RAM-Typen
3Keine guten Banken
4Keine gültigen Boot-Images im Boot-ROM, fehlerhafter Systemkonfigurationsblock oder beides
5Der Prozessor ist nicht verwendbar.

Intel-basierte Macs

Mit der Einführung von Intel-basierten Macs mit UEFI wurden die Starttöne erneut geändert. [ 7 ] [ 8 ] Diese Töne sind bei Intel-basierten Macs mit T2-Sicherheitschip nicht vorhanden , [ 7 ] da diese den POST-Prozess anders handhaben als solche ohne T2-Sicherheitschip.

TöneBedeutung
Ein Ton, der sich alle fünf Sekunden wiederholt.Kein Arbeitsspeicher installiert/erkannt
Drei aufeinanderfolgende Töne, gefolgt von einer sich wiederholenden fünfsekündigen Pause.Inkompatible RAM-Typen; Keine brauchbaren Speicherbänke
Ein langer Ton ertönt, während der Netzschalter gedrückt gehalten wird.EFI-ROM-Update läuft (Für Macs bis einschließlich 2012)
Drei lange Töne, drei kurze Töne, drei lange TöneEFI-ROM-Beschädigung festgestellt, ROM-Wiederherstellung läuft

Macs mit Apple Silicon

Der Übergang von Macs zu Apple Silicon brachte eine grundlegende Änderung im POST-Prozess mit sich. Anders als die meisten Intel-basierten Macs mit UEFI verwenden Apple-Silicon -basierte Macs ein Boot-ROM , das den Low-Level Bootloader (LLB) lädt, ähnlich der Firmware von iPhone und iPad . Wie bei Intel-basierten Macs mit T2-Sicherheitschip werden keine akustischen Signale oder Töne verwendet, um Hardwarefehler anzuzeigen. Bei einem nicht schwerwiegenden Hardwarefehler erscheint ein Ausrufezeichen auf dem Bildschirm oder das Gerät wechselt in den DFU-Modus (Device Firmware Update). Im Falle eines schwerwiegenden Hardwarefehlers erfolgt keine akustische oder visuelle Rückmeldung. Zusätzlich blinkt bei einigen Modellen die Power-LED regelmäßig.

Amiga POST

Die historische Amiga -Computerreihe, von A1000 bis A4000, weist eine interessante POST-Sequenz auf, die dem Benutzer mit einer Abfolge blinkender Bildschirme in verschiedenen Farben (anstatt mit hörbaren Pieptönen wie bei anderen Systemen) anzeigt, ob verschiedene Hardware-POST-Tests korrekt waren oder fehlgeschlagen sind:

POST-Sequenz des Amiga

Das Amiga-System führt beim Start die folgenden Schritte aus:

  1. Die Tests werden mit einer Verzögerung von einem Bruchteil einer Sekunde begonnen, um der Hardware Zeit zur Stabilisierung zu geben.
  2. Springt zum ROM-Code auf der Diagnosekarte (falls vorhanden)
  3. Deaktiviert und löscht alle DMA- und Interrupt-Verbindungen.
  4. Schaltet den Bildschirm ein.
  5. Überprüft die allgemeine Hardwarekonfiguration. Bleibt der Bildschirm hellgrau und werden die Tests fortgesetzt, ist die Hardware in Ordnung. Tritt ein Fehler auf, wird das System angehalten.
  6. Führt Prüfsummentests an ROMs durch.

Wenn das System den ROM-Test nicht besteht, wird die Bildschirmanzeige rot und das System stoppt.

Sequenz für alle wichtigen Amiga-Modelle

Fast alle Amiga-Modelle zeigen beim Einschalten die gleiche Farbsequenz: Schwarzer Bildschirm, dunkelgraue, hellgraue Farbbildschirme füllen den gesamten Bildschirm in schneller Folge (Amigas benötigen normalerweise zwischen 2 und 3 Sekunden zum Einschalten und Hochfahren). [ 9 ]

Farbbildschirmschema

FarbeBedeutung
RotFehlerhafte ROM [ 9 ]
GelbCPU-Ausnahme vor dem Laden des Bootstrap-Codes [ 9 ]
GrünDefekter RAM-Chip oder Ausfall des Agnus-Chips (Agnus-Chip auf korrekten Sitz prüfen)
SchwarzKeine CPU
CyanRev 0.x Kickstarts - Kickstart-Fehler [ 10 ]
WeißErweiterungstest erfolgreich bestanden
GrauEinschalten
Konstantes WeißCPU-Fehler
LilaRückkehr von InitCode() [ 9 ]

Sequenz für A4000

Korrekte Testfarbreihenfolge

Beim Hochfahren des A4000 erscheint lediglich ein hellgrauer Bildschirm (dies dauert nur 2 bis maximal 3 Sekunden).

  • Hellgrau
  • = Erste Hardwarekonfigurationstests bestanden
  • = Erste Systemsoftwaretests bestanden
  • = Abschließender Initialisierungstest bestanden

Farbschema für fehlgeschlagene Tests

FarbeBedeutung
RotROM-Fehler – Zurücksetzen oder ersetzen
GrünChip-RAM-Fehler (AGNUS zurücksetzen und erneut testen)
BlauFehler bei kundenspezifischen Chips
Gelb68000 Fehler erkannt, bevor die Software ihn abfing (GURU)

Amiga-Tastatur-LED-Fehlersignale

Die Tastaturen historischer Amiga-Modelle waren nicht herstellerspezifisch wie in den Anfängen der Computerära, sondern basierten pragmatischerweise auf dem internationalen Standard ANSI / ISO 8859-1 . Die Tastatur selbst war ein intelligentes Gerät mit eigenem Prozessor und 4 Kilobyte RAM, um die Tastenanschlagssequenz zu speichern. Dadurch konnte sie den Benutzer bei einem Fehler durch Blinken der Haupt- LED informieren .

BlinzelnBedeutung
1ROM-Prüfsummenfehler
2RAM-Test fehlgeschlagen
3Watchdog-Timer fehlgeschlagen
4Es besteht eine Tastenkombination zwischen zwei Zeilen oder einer der sieben Sondertasten (nicht implementiert).

Eingebettete Systeme

Viele eingebettete Systeme , wie sie beispielsweise in Haushaltsgeräten, Avionik , Kommunikations- oder Medizingeräten zu finden sind, verfügen über integrierte Selbsttestroutinen , die beim Einschalten automatisch aufgerufen werden. [ 11 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ „Wie BIOS funktioniert“ . flint.cs.yale.edu . Abgerufen am 22.10.2021 .
  2. ^ Williams, Gregg (Januar 1982). „A Closer Look at the IBM Personal Computer“ . BYTE . S. 36. Abgerufen am 19. Oktober 2013 .
  3. ^ „Post Code Master – PC BIOS Power On Self Test POST-Codes & Diagnose-Pieptöne“ . Archiviert vom Original am 28. Juni 2019.
  4. ^ „AMIBIOS8 Prüfpunkt- und Pieptoncodeliste Version 2.0 – 10. Juni 2008“ (PDF) . 10.06.2008. Archiviert vom Original (PDF) am 07.08.2015.
  5. ^ „Definition des Signaltons beim Einschalten des Selbsttests – Teil 1“ . Apple Support . 18. Februar 2012.
  6. ^ „Definition des Signaltons beim Selbsttest des Einschaltens – Teil 2“ . Apple Support . 10. Januar 2012.
  7. ^ a b „Über Mac-Starttöne“ . Apple Support . 8. November 2018. Archiviert vom Original am 8. April 2019.
  8. ^ „Wenn Ihr Mac beim Start piept“ . Apple Support . 22. August 2023. Abgerufen am 23. Mai 2024 .
  9. ^ a b c d „A3000 Bootprobleme“ . Archiviert vom Original am 3. Dezember 2019.
  10. ^ "🔨 -- Amiga-Fehlerfarben, Blinksignale und Guru-Codes --" . 29. November 2016.
  11. ^ „Hardware-Diagnose und Selbsttests beim Einschalten“ . www.eventhelix.com . Abgerufen am 22.10.2021 .