文章目录
- 一、软件 硬件 固件
- 二、BIOS(Basic Input/output System)
- 三、百度百科的解释
- 四、固件的工作原理
- 五、应用
- 六、参考链接
一、软件 硬件 固件
通常我们会将硬件和软件分开看待,二者协同工作为我们提供计算机的体验。
硬件是摸得着的实体,而软件是一行行代码。
电脑照着这些代码显示出游戏、推特还有那些乱七八糟的东西。
不过你可能还听过一个词叫做"固件”。
固件通常被认为是介于软件和硬件之间的存在,它其实是特定的一类软件。但与操作系统或其他类型的软件不同,它不存储在机械硬盘或固态硬盘上,而是通常栖身于专用的芯片。
再加上,它非常“接近硬件”,人们就认为它算是某种软硬件的结合体。但是啊“接近硬件”又是什么意思?
构成固件的代码会非常直接地与硬件沟通,而常规的软件要做到这一点则一般需要经过API操作系统还有设备驱动。其原因在于固件的作用就是连结着软硬件的底层且基础的纽带,也是控制系统硬件的方式。
二、BIOS(Basic Input/output System)
举个例子在PC内部会有UEFI或BIOS芯片。你一按下开机键BIOS就开始运作了,它会根据你的配置初始化硬件并检查错误。
全部完成后BIOS会将几乎所有的控制权移交给更复杂的操作系统(Windows或Macos)。
然而老电脑里的BIOS则是为键盘等外设与系统软件提供了一个简单可靠的沟通渠道,在操作系统开始运行后仍在运作。
其他类型的固件在系统的运转中扮演了更为活跃的角色。台式机的心啊时期要解码数字信号,将HDMI传来的信号转换成你看到的画面。这是需要运算的,也就是说,没了固件就不行。
如果你调出哪个屏幕菜单,先要改变显示器亮度什么的,你眼中看到的就是固件在作为显示器的操作系统运作着。
所以说,就算是遥控器这样很简单的设备,也需要固件,才能将按键操作转换成电视能理解的红外信号。
因为固件对于这些底层的联动非常重要,所以它有时候也需要升级才能提供特定的功能或者修复bug。
主板的BIOS升级是一个绝佳的例子。比如,升级才能让主板支持同款插槽的新的CPU,不过由于大部分电子设备没了固件就无法运行,通常不建议对它进行改动,除非是出现了特定的问题,而你知道升级能够修复。毕竟,如果出现了停电之类的意外,导致没能成功升级,设备可能会永远“变成砖头”
这和操作系统损坏不同,并不能直接抹掉然后重装。固件损坏通常修不好,因为系统并不能理解你现在想重装固件的请求,要有正常的固件才能做到。虽然有些新电脑有尝试避免这类问题,加了第二份BIOS固件用作后备,但很多设备没有这类功能。所以,升级固件的时候一定要小心,要确保笔记本电池有电,给台式机或电视机接上UPS,也要确认固件来自于可靠的渠道。比如厂商官网。
还有些固件是完全不能升级的,要么是因为存在ROM(Read Only Memory)里,也就是只读芯片,这在硬件上就是没办法升级的,也有可能是因为有软件锁。
有些设备是不需要固件升级的,比如简单的U盘。而也有些设备使用固件存储独家功能,加大竞争对手给它“搞清楚”难度。然而,软件上的固件限制通常很容易绕过,要么是安装自制固件,这种做法有时候可以启用额外的功能,要么是有坏人将固件用作攻击的方式。固件通常没有加密什么的,而且开发者大都专注于提高操作系统和应用程序的安全性,而不是固件,这也使得固件成了黑客和间谍的目标。
这主要是因为被黑的固件在格式化硬盘之后,即使会留存下来,也很难检测,而且由于固件直接控制硬件,固件被黑甚至会导致硬件损坏。几年前甚至有研究人员做了哥概念验证,黑进苹果MacBook电池的固件,让电池过充,永久损坏。
三、百度百科的解释
固件(Firmware)就是写入EPROM(可擦写可编程只读存储器)或EEPROM(电可擦可编程只读存储器)中的程序。
固件是指设备内部保存的设备“驱动程序”,通过固件,操作系统才能按照标准的设备驱动实现特定机器的运行动作,比如光驱、刻录机等都有内部固件。
固件是担任着一个系统最基础最底层工作的软件。而在硬件设备中,固件就是硬件设备的灵魂,因为一些硬件设备除了固件以外没有其它软件组成,因此固件也就决定着硬件设备的功能及性能。
固件是计算机启动时连接硬件和操作系统的底层代码。
四、固件的工作原理
固件(firmware)一般存储于设备中的电可擦除只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)或FLASH芯片中,一般可由用户通过特定的刷新程序进行升级的程序。一般来说,担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件,比如计算机主板上的基本输入/输出系统BIOS(Basic Input/output System),在以前其实更多的专业人士叫它固件。
通常这些硬件内所保存的程序是无法被用户直接读出或修改的。在以前,一般情况下是没有必要对固件进行升级操作的,即使在固件内发现了严重的Bug也必须由专业人员带着写好程序的芯片把原来机器上的更换下来。早期固件芯片一般采用了ROM设计,它的Firmware代码是在生产过程中固化的,用任何手段都无法修改。随着技术的不断发展,修改固件以适应不断更新的硬件环境成了用户们的迫切要求,所以,可重复写入的可编程可擦除只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM),EEPROM和flash出现了。这些芯片是可以重复刷写的,让固件得以修改和升级。
五、应用
其实任何数码设备都有固件,只是我们有时忽略它的存在而已。
先举一些例子:手机、数码相机、mp3、mp4、路由器、电子书、交换机、猫、PSP、PS3、NDS、XBOX、U盘、主板、打印机的BIOS(BIOS就是一种固件)、显卡的BIOS。
鼠标、显示器、光驱、硬盘、键盘、数码卫星接收器、GPS终端、精密的电子仪器(比如核磁共振仪)等等。
固件既然是软件,就有大小之分。大的可有几百兆,小的也许只有几K,甚至不足1K。
对于独立可操作的电子产品,固件一般指它的操作系统(“担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件”,这和操作系统的定义很一致)。比如PSP的固件,就是指PSP 的操作系统。同理,IPHONE的固件也是其操作系统,路由器的固件就是路由器的操作系统,MP4的固件就是MP4的操作系统等。
而对于非独立的电子产品,比如硬盘、鼠标、BIOS、光驱、U盘等设备,固件就是指其最底层的,让设备得以运行的程序代码。
六、参考链接
百度百科-固件
B站-TechQuickie