BIOSとは
BIOSは、コンピュータが起動する際に、オペレーティングシステム（OS）がロードされるよりも前に動作し、ハードウェアの初期化と基本制御を行うためのファームウェアのことであり、CPUと接続されたキーボード、ディスクドライブ、ビデオカードなどの基本的な入出力デバイスを管理するためのシステムプログラムのことです。
BIOSの概要とPC起動における役割
BIOS（Basic Input/Output System、基本入出力システム）は、PCが電源投入された直後、CPUが最初に実行するソフトウェアであり、マザーボード上の不揮発性メモリ（主にROMチップ）に格納されています。
BIOSの最も重要な役割は、ブートプロセスの開始です。電源投入からOSが起動するまでの手順は以下の通りです。
- POST（Power-On Self-Test）: 電源投入後、BIOSは最初にPOSTを実行します。これは、CPU、メモリ、ビデオカードなど、システムの中核となるハードウェアコンポーネントが正常に動作しているかを確認する自己診断テストです。異常が検出された場合、ビープ音や画面表示によってエラーを通知します。
- ハードウェアの初期化: POSTが成功した後、BIOSは接続されている各種デバイス（チップセット、ストレージコントローラ、USBコントローラなど）を認識し、初期設定を行います。
- ブートデバイスの検索: BIOS設定に基づいて、OSが格納されているストレージデバイス（ハードディスク、SSDなど）を探します。
- ブートローダーのロード: ブートデバイスが特定されると、BIOSはそのデバイスのマスターブートレコード（MBR）を読み込み、そこに格納されているブートローダー（OSをメモリにロードするプログラム）をメインメモリに展開し、制御をブートローダーに渡します。これでBIOSの役割は完了し、OSの起動プロセスが開始されます。
主な目的は、OSが動作するために必要な最も基本的なハードウェア環境を整えることです。
BIOSの技術的特徴と制限事項
1. 動作モード
従来のBIOSは、16ビットのリアルモードと呼ばれる古いCPU動作モードで実行されます。このモードは、アクセス可能なメモリ空間が1MB未満に制限されるなど、現代の64ビットコンピューティング環境では非効率的です。
2. MBRとストレージ容量の制限
BIOSは、ストレージデバイスのパーティション情報を管理するためにMBR（Master Boot Record）方式に依存しています。
- 2TBの壁: MBRの仕様上、BIOSは2テラバイト（TB）を超える大容量のストレージデバイスを、起動ドライブとしてフル活用することができませんでした。これは、PCの大容量化に伴い、大きな課題となっていました。
- パーティション数の制限: MBRでは、プライマリパーティションの数が4つまでに制限されています。
3. CMOS設定
BIOSは、起動順序、システム時刻、パスワードなどの設定情報を、マザーボード上のCMOSと呼ばれる揮発性メモリに格納します。このCMOSの内容を保持するために、マザーボード上には専用のボタン電池が搭載されています。この設定を変更するためのインターフェースが、起動時にアクセスできるBIOSセットアップ画面です。
UEFIへの移行
BIOSが持つ上記のような制限（特に2TBの壁と起動時間の遅さ）や、セキュリティ要件の増加に対応するため、BIOSはUEFI（Unified Extensible Firmware Interface）という新しい標準規格に置き換えが進んでいます。UEFIは、32ビットまたは64ビットモードで動作し、MBRではなくGPT（GUID Partition Table）をサポートすることで、現代のハードウェア性能を最大限に引き出せるよう設計されています。
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