Tomer Schwartz Post

POST Power On Self Test

‫‪POST‬‬ ‫• ‪ POST‬הינה בדיקת מערכות עצמית המבוצעת‬ ‫בעת הדלקת המחשב‪ ,‬בטרם נטענת מערכת‬ ‫ההפעלה‪.‬‬ ‫• בדיקה זו נעשית על רכיבי החומרה השונים על‬ ‫מנת לוודא כי המערכת ומרכיביה תקינים ומוכנים‬ ‫לעבודה‪.‬‬ ‫• בדיקה זו נעשית בין היתר על המקלדת‪ ,‬על‬ ‫הכוננים‪ ,‬ועל רכיבי הזיכרון‪.‬‬

‫‪Booting up‬‬ ‫• כאשר אנו מדליקים את המחשב‪ ,‬מתחיל תהליך‬ ‫האתחול (‪ )boot sequence‬ע"י קריאה לתוכנית‬ ‫ה‪.BIOS start-up-‬‬ ‫• ‪.BIOS :Basic Input/Output Services‬‬ ‫ה‪ BIOS-‬מכיל קוד ‪ firmware‬אשר מטרתו‬ ‫העיקרית היא להכין את המחשב כך שקוד‬ ‫‪ software‬יוכל להיטען ולרוץ בהמשך‪.‬‬ ‫• הפעולה הראשונה שמבצע ה‪ BIOS-‬הוא קריאה‬ ‫לתהליך ה‪.POST-‬‬

‫• אם בתהליך בדיקות ה‪ ,POST-‬כל רכיבי החומרה‬ ‫נמצאו ואובחנו כתקינים‪ ,‬יושמע ‪ beep‬קצר‪,‬‬ ‫ותהליך ה‪ boot-‬ימשיך כסדרו‪.‬‬ ‫• אם רכיבים מסוימים לא נמצאו או אובחנו כלא‬ ‫תקינים‪ ,‬ה‪ BIOS-‬יפרסם הודעת שגיאה מתאימה‬ ‫ע"י הדפסתה על המסך או\ו ע"י סדרת ‪beep‬ים‬ ‫ספציפית המצביעה על סוג הבעיה‪.‬‬ ‫• ברוב המוחלט של המקרים‪ ,‬בעיה שנתגלתה‬ ‫בבדיקות ה‪ POST-‬תיחשב כבעיה פטאלית‪ ,‬ותגרום‬ ‫להפסקת תהליך ה‪.boot-‬‬

Original IBM POST error codes 1 short beep

Normal POST - system is OK

2 short beeps

POST error - error code shown on screen

No beep

Power supply or system board problem

Continuous beep

Power supply, system board, or keyboard problem Power supply, system board problem or keyboard System board problem

Repeating short beeps 1 long, 1 short beep 1 long, 2 short beeps 1 long, 3 short beeps 3 long beeps

Display adapter problem )MDA, CGA( Enhanced Graphics adapter )EGA( 3270 keyboard card

AMI BIOS beep codes 1 short

DRAM refresh failure

2 short

Parity circuit failure

3 short

Base 64K RAM failure

4 short

System timer failure

5 short

Process failure

6 short

Keyboard controller Gate A20 error

7 short

Virtual mode exception error

8 short

Display memory Read/Write test failure

9 short

ROM BIOS checksum failure

10 short

CMOS shutdown Read/Write error

11 short

Cache Memory error

1 long, 3 short 1 long, 8 short

Conventional/Extended memory failure Display/Retrace test failed

Common Tests in a POST sequence • • • • • • •

CPU and Register Test. Interrupt and Exception Test. EEPROM Checksum Test. RAM March Test. DMA Controller Test. Device Tests. Loop Back Test.

‫‪CPU and Register Test‬‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬

‫•‬

‫אחת מן הבדיקות הראשונות של ה‪.POST-‬‬ ‫בדיקת הפעולות הפנימיות של ה‪.CPU-‬‬ ‫בדיקה זו מבוצעת ע"י ביצוע פעולות מעבד‬ ‫שונות‪ ,‬והשוואת התוצאה של כל פעולה לתוצאה‬ ‫הצפויה אשר ידועה מראש‪.‬‬ ‫למשל – הכנסת ערך מסוים לרגיסטר‪ ,‬ביצוע‬ ‫שני הזזות שמאלה‪ ,‬ובדיקת הערך שהתקבל‪.‬‬

‫• בנוסף‪ ,‬כל הרגיסטרים של המעבד עוברים‬ ‫בדיקה‪.‬‬

‫‪Interrupt and Exception Test‬‬ ‫• בדיקה המתבצעת ע"י יצירת תנאים עבור‬ ‫‪ interrupt‬ו‪ ,exception-‬ואז המתנה עד להגעת‬ ‫ה‪ interrupt-‬הצפוי‪.‬‬ ‫• למשל‪:‬‬ ‫– חלוקה באפס ווידוא כי המתודה האחראית לטיפול‬ ‫ב‪ -exception‬זה נקראה‪.‬‬ ‫– אפשור ‪ interrupt‬ה‪ ,timer-‬הפעלת ‪,timer‬‬ ‫ווידוא כי כאשר ה‪ -timer‬פקע‪ ,‬ה‪interrupt--‬‬ ‫‪ handler‬המתאים החל לפעול‪.‬‬

‫‪EEPROM Checksum Test‬‬ ‫• כאשר צורבים\מתכנתים רכיבי ‪ ,PROM‬משאירים‬ ‫את שני הבייטים האחרונים לשמירת ה‪-‬‬ ‫‪.checksum‬‬ ‫• בבדיקה זו‪ ,‬מחושב ה‪ checksum-‬של הרכיב‬ ‫(ע"י ביצוע ‪ bit xoring-16‬של מידע הרכיב‪,‬‬ ‫ללא שני הבייטים האחרונים)‪ ,‬והתוצאה מושווית‬ ‫עם הערך המצוי בשני הבייטים האחרונים‪.‬‬ ‫• בבדיקות מסוג זה ניתן לבדוק את אמינות קוד ה‪-‬‬ ‫‪ BIOS‬עצמו (אשר בין היתר מבצע את ה‪.)POST-‬‬

‫‪RAM March Test‬‬ ‫• בדיקת ‪ integrity‬של כתיבה וקריאה מהזיכרון‪.‬‬ ‫• זוהי הבדיקה הפשוטה ביותר המסוגלת למצוא את רוב‬ ‫התקלות הפונקציונאליות‪ ,‬ולכן בדיקה זו עדיפה על בדיקות‬ ‫אחרות בביצוע ה‪.POST-‬‬ ‫• אלגוריתמים אחרים‪zero-one, check board -)O)n :‬‬ ‫‪O)nlog2– )n‬‬ ‫• בדיקה מלאה למציאת כל ה‪ behavioral faults-‬לוקחת‬ ‫(‪ O)3n2n‬פעולות‪.‬‬

An example of March Test {↑)w0(; ↑)r0,w1(; ↓)r1,w0,r0(} • For i=0 to n-1 – Write 0 in cell Ci

• For i=0 to n-1 – Read cell Ci and check its content )0 expected( – Write 0 in cell Ci

• For i=n-1 to 0 – Read cell Ci and check its content )1 expected( – Write 0 in cell Ci – Read cell Ci and check its content )0

‫‪An example of March Test‬‬ ‫}(‪{↑)w0(; ↑)r0,w1(; ↓)r1,w0,r0‬‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬

‫זמן ריצה – ‪ )O)6n‬פעולות‪.‬‬ ‫כל ה‪ SAFs-‬מתגלים‪.‬‬ ‫כל ה‪ AFs-‬מתגלים‪.‬‬ ‫כל ה‪ TFs-‬מתגלים‪.‬‬

March test summary Name

Ref.

algorithm

MATS

[NAI79]

{ )w0(; )r0,w1(;)r1(}

MATS+

[ABA83]

{)w0(;⇑)r0,w1(; ⇓)r1,w0(}

MATS++

[VAN91]

{)w0(;⇑)r0,w1(;⇓)r1,w0,r0(}

March X

[VAN91]

{)w0(;⇑)r0,w1(;⇓)r1,w0(;)r0(}

March C-

[MAR82]

{)w0(;⇑)r0,w1(;⇑)r1,w0(;⇓)r0,w1(;⇓)r1,w0(;)r0(}

March A

[SUK81]

{)w0(;⇑)r0,w1,w0,w1(;⇑)r1,w0,w1(;⇓)r1,w0,w1,w0(;⇓)r0,w1,w0(}

March Y

[VAN91]

{)w0(;⇑)r0,w1,r1(;⇓)r1,w0,r0(;)r0(}

March B

[SUK81]

{)w0(;⇑)r0,w1,r1,w0,r0,w1(;⇑)r1,w0,w1(;⇓)r1,w0,w1,w0(; ⇓)r0,w1,w0(}

March GS

[VAN93]

{)w0(;⇑)r0,w1,r1,w0,w1(;⇑)r1,w0,r0,w1(;⇓)r1,w0,w1,w0(; ⇓)r0,w1,r1,w0(;Del;)r0,w1,r1(;Del;)r1,w0,r0(}

March M

[MIK96]

{)w0(;⇑)r0,w1,r1,w0(;)r0(;⇑)r0,w1(;)r1(;⇑)r1,w0,r0,w1,(;)r1(;⇓)r1,w0(}

March LR

[VAN96]

{)w0(;⇓)r0,w1(;⇑)r1,w0,r0,w1(;⇑)r1,w0(;⇑)r0,w1,r1,w0,(;⇑)r0(}

March U

[VAN97]

{)w0(;⇑)r0,w1,w0,w1,r1(;⇑)r1,w0,w1,w0,r0(;⇓)r0,w1,w0,w1,r1(;⇓ )r1,w0,w1,w0,r0; ⇓ )r0(}

March LA

[VAN99]

{)w0(;⇑)r0,w1,r1,w0(;⇑)r0,w1(; ⇓ )r1,w0,r0,w1(; ⇓ )r1,w0(}

March SR

[VAN00]

{⇓ )w0(;⇑)r0,w1,r1,w0(;⇑)r0,r0(; (;⇑)w1(,⇓ )r1,w0,r0,w1(; ⇓ )r1,r1(}

March SS

[HAM02]

{)w0(;⇑)r0,r0,w0,r0,w1(;⇑)r1,r1,w1,r1,w0(;⇓)r0,r0,w0,r0,w1(;⇓ )r1,r1,w1,r1,w0; )r0(}

March test Fault Coverage (example) Fault Coverage

Algorith m MATS MATS+ MATS+ + March X March C-

S A F Al l Al l Al l Al l Al l

AF

TF

CFin

C Fid

CFdy n

SCF

Linked faults

Operation count

Some

4.n

All

5.n

All

All

All

All

All

All

All

All

6.n 6.n

All

All

All

10.n

March A

Al l

All

All

All

All linked CFids, some CFins linked with CFids

15.n

March Y

Al l

All

All

All

All TFs linked with CFins

8.n

All

All linked CFids, all TFs linked with CFids or CFins, some CFins linked with CFids

17.n

March B

Al l

All

All

‫‪DMA Controller Test‬‬ ‫• ה‪ )DMA )Direct Memory Access-‬נחוץ‬ ‫לביצוע קריאה וכתיבה מהזיכרון או מרכיבים‬ ‫היקפיים שונים ללא שימוש ב‪.CPU-‬‬ ‫• בבדיקה זו מבצעים מספר פעולות ‪– DMA‬‬ ‫העברות מידע בין רכיבים היקפיים שונים‪,‬‬ ‫ובדיקה שהמידע עבר באופן תקין‪.‬‬

‫‪Device Tests‬‬ ‫• התקנים היקפיים שונים כגון המקלדת והכוננים‪,‬‬ ‫נבדקים גם כן במהלך הבדיקה העצמית‪.‬‬ ‫• לכל התקן ישנה בדיקה ספציפית המתאימה לו‬ ‫בלבד‪.‬‬ ‫• יצרנים רבים\‪ vendors‬מספקים להתקן שלהם‬ ‫מצב בדיקה כך שניתן יהיה לגרום להתקן לבצע‬ ‫בדיקה עצמית בסיסית ולקבל משוב על תקינות‬ ‫ההתקן בסוף הבדיקה‪.‬‬

‫‪Loop Back Test‬‬ ‫• בבדיקה זו מחברים את המוצא של ההתקן‬ ‫הנבדק לכניסה של התקו זה‪ ,‬שולחים החוצה‬ ‫מידע כלשהו‪ ,‬ומצפים לקבל את המידע הנשלח‬ ‫בכניסה שלו‪.‬‬