Wenn du ohne UEFI bootest (also klassisches BIOS nutzt), ist der aller erste Bootloader ein 16 Bit Programm. Der macht aber selten was anderes als den eigentlichen Bootloader zu laden, außer vielleicht vorher noch in den Protected Mode zu schalten.
Memtest ist sicherlich kein reines 16 Bit Programm, da man dann ja kaum Speicher adressieren kann. Du kannst ja auch aus DOS heraus in den PM wechseln, das ist ja was diese DOS-Extender wie DOS/4G machen.