BIOS (Basic Input/Output System)（BIOS: バイオス）

2025年10月15日

BIOS (Basic Input/Output System)（BIOS: バイオス）

英語表記: BIOS (Basic Input/Output System)

概要

BIOSは、コンピューターの電源が投入された際に、オペレーティングシステム（OS）よりも先に起動し、システム全体を管理する最も基本的なソフトウェアです。これは、ハードウェアに組み込まれた「ファームウェア」の一種であり、OSがハードウェアを制御できるようになるための橋渡し役を果たします。具体的には、基本的な入出力処理を可能にし、OSを起動するための準備を整えるという、「BIOS/UEFI の機能」の根幹を担っている、非常に重要な存在です。

詳細解説

BIOSの役割は、ハードウェアとソフトウェアの関係を円滑にスタートさせることに尽きます。OSのような複雑なソフトウェアが動き出す前に、土台となるハードウェアが正常に機能していることを確認し、初期設定を行うのがBIOSの仕事です。

1. 起動時の自己診断 (POST)

電源投入直後、BIOSはまず「POST (Power-On Self-Test)」と呼ばれる自己診断を実行します。これは「BIOS/UEFI の機能」の中でも最も目に見える機能の一つです。CPU、メモリ、グラフィックボード、キーボードといった主要なコンポーネントが物理的に接続されており、かつ正常に動作しているかを素早くチェックします。もし、この段階で致命的なエラー（例えばメモリが認識されないなど）が発生した場合、OSを起動する以前に、ビープ音の回数やパターンによってユーザーに異常を知らせます。この診断が通らなければ、いかに優れたOSであっても起動することはできません。

2. 基本的な入出力サービスの提供

BIOSは、OSがまだロードされていない初期段階において、キーボードや基本的なストレージデバイスとの間でデータをやり取りするための、最低限の入出力ルーチンを提供します。これにより、ユーザーはOSがなくても、BIOSの設定画面に入り、日付や時刻、ブート順序といった設定を変更できます。この機能は、複雑なOSのドライバを必要としないため、システムが故障した場合のトラブルシューティングの際にも役立ちます。

3. 設定情報の管理 (CMOS)

BIOSの設定情報（起動順序やパスワードなど）は、通常、マザーボード上のCMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）と呼ばれる特殊なメモリチップに保存されています。CMOSはごくわずかな電力（通常はボタン電池）で内容を保持できる不揮発性のメモリです。ユーザーがBIOS設定を変更し保存すると、このCMOS情報が更新されます。この仕組みによって、電源を切っても設定が保持されるため、次に電源を入れたときもすぐにハードウェアとソフトウェアの関係を適切な設定で開始できるわけです。

4. 制御の引き渡し

POSTと初期化が完了すると、BIOSは最後にOSが格納されているストレージを探し出し、OSを読み込むためのプログラム（ブートローダー）をメモリにロードし、実行させます。この瞬間をもって、システムの制御はBIOS（ファームウェア）からOS（より高度なソフトウェア）へと完全に引き渡されます。この一連の流れこそが、「ファームウェアとBIOS/UEFI」の文脈において、コンピューターが動作し始めるための絶対的な起点なのです。

具体例・活用シーン

BIOSは普段意識することはありませんが、パソコンの動作の根幹を支えています。

起動順序の変更:
新しいOSをインストールしたり、システムが起動しなくなったときに診断を行ったりする際、USBメモリや光学ドライブから起動させるように設定を変更します。この「どこからOSを読み込むか」というブート順序の設定変更は、まさしくBIOSの機能を利用しています。
ハードウェアの微調整:
一部の高性能なPCでは、CPUやメモリの動作クロック速度を調整したり、仮想化支援機能を有効にしたりといった、より詳細なハードウェア制御をBIOS設定画面から行います。これは、システムの性能を最大限に引き出す「BIOS/UEFI の機能」の活用例です。

アナロジー：飛行機の離陸前チェックリスト

BIOSの動作は、パイロットが飛行機を離陸させる前に行う厳格なチェックリストに例えることができます。

パイロットの着席（電源オン）: コンピューターが起動します。
チェックリストの実行（POST）: パイロット（BIOS）は、エンジン、翼のフラップ、燃料タンク、通信機器など、飛行に必要な全ての機器（ハードウェア）が正常に機能しているかを厳しくチェックします。
航空管制官との連携（基本的なI/O）: チェックリストを実行する際、パイロットは最低限の計器（画面）と通信機器（キーボード）を使って情報を確認します。
管制塔への運行許可申請（ブートローダーの起動）: すべてのチェックが完了し、安全が確認されたら、パイロットは管制塔（OS）に制御を引き渡す準備を始めます。

このチェックリスト（BIOS）がなければ、飛行機（コンピューター）は安全に空を飛ぶ（OSを起動する）ことはできません。BIOSは、システムが複雑なタスク（ソフトウェアの実行）を開始する前に、すべての基礎が整っていることを保証する、信頼性の高い「事前管理者」の役割を果たしているのです。

資格試験向けチェックポイント

IT資格試験（ITパスポート、基本情報技術者、応用情報技術者）では、BIOSの役割や関連用語、そして後継規格との違いが頻繁に出題されます。

POST (Power-On Self-Test) の理解:
BIOSの最も初期の機能であり、「OSの起動前にハードウェアの自己診断を行う」という点を確実に把握してください。「BIOS/UEFI の機能」を問う問題で、この用語が出たら即答できるようにしましょう。
ファームウェアとしての位置づけ:
BIOSはOSではない、ハードウェアに密接に組み込まれた「ファームウェア」であるという認識が重要です。この知識は、「ハードウェアとソフトウェアの関係」の初期段階を理解する上で不可欠です。
CMOSの役割:
CMOSがBIOS設定情報を保持する不揮発性のメモリであり、ボタン電池によって保持されているという構造を覚えておきましょう。
BIOSとUEFIの違い:
BIOSは古い規格であり、新しいシステムでは「UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)」に移行していることを理解してください。UEFIはグラフィカルなインターフェースを持ち、大容量ストレージに対応するなど、機能が拡張されています。この違いは「ファームウェアとBIOS/UEFI」の進化の歴史として問われることがあります。
起動順序 (ブートシーケンス):
電源投入 → BIOS (POST, 初期化) → ブートローダー起動 → OS起動、という流れを整理しておくと、「ハードウェアとソフトウェアの関係」がどのように確立されるかという問いに対応できます。