Firmware vs. Software: Ähnlichkeiten und Unterschiede

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Firmware und Software sind zwei Begriffe, die in moderne eingebettete Systeme und Computer passen.

Die Welt verwandelt sich in eine digitale Welt, in der die meiste Arbeit über Computer erledigt wird. Software und Hardware sind die am häufigsten verwendeten Begriffe, wenn es um Computer geht.

Viele Elemente widmen sich der Herstellung moderner technischer Geräte. Es gibt verschiedene Arten von Software und Hardware, und Sie können auf Firmware stoßen.

In der Elektronikindustrie sind Firmware und Software gleichermaßen beliebt. Die Unterscheidung zwischen diesen Begriffen kann schwierig sein, da sie manchmal denselben Zweck haben können.

Beispielsweise könnte es sich bei der manuellen Installation eines Android-Betriebssystemupdates auf Firmware beziehen. Dies bedeutet, dass beim Flashen des Betriebssystem-Updates auf Ihrem Android-Telefon die Software für gerätespezifische Hardware oder Firmware entwickelt wurde.

Wenn das verwirrend aussieht, lassen Sie mich ausführlich auf dieses Thema eingehen.

In diesem Artikel erkläre ich die Unterschiede, Gemeinsamkeiten und einige Anwendungsfälle von Software und Firmware.

Auf geht’s!

Was ist Firmware?

In der Computerwelt wird Firmware als eine bestimmte Klasse von Computersoftware verwendet, die eine Low-Level-Steuerung für bestimmte Hardware eines beliebigen Geräts bietet. Die Firmware enthält wesentliche Funktionen des Geräts und stellt Hardware-Abstraktionsdienste für die übergeordnete Software, beispielsweise Betriebssysteme, bereit.

Bei weniger komplexen Geräten fungiert die Firmware als vollständiges Betriebssystem, das die Steuerungs-, Überwachungs- und Datenbearbeitungsfunktionen ausführt. Es wird in nichtflüchtigen Speichergeräten gespeichert, einschließlich EPROM, EEPROM, Flash-Speicher und ROM.

Der amerikanische Wissenschaftler Ascher Opler prägte 1967 den Ausdruck „Firmware“. Er benutzte den Begriff, um ein Mikroprogramm zwischen Software und Hardware zu beschreiben.

Beim Aktualisieren der Firmware muss das ROM physisch ausgetauscht oder das EPROM mit einem bestimmten Verfahren neu programmiert werden. Einige Firmware-Speichergeräte können nach der dauerhaften Installation nicht geändert werden.

Darüber hinaus besteht der entscheidende Grund für die Aktualisierung der Firmware darin, Fehler zu beheben, dem Gerät Funktionen hinzuzufügen und vieles mehr. Sie können sich Firmware einfach als „Software für Hardware“ vorstellen. Obwohl Software ein anderer Begriff ist, sind sie miteinander verbunden, aber nicht austauschbar.

Die Hersteller der Geräte veröffentlichen häufig regelmäßige Updates, um die Hardware am Laufen zu halten und mit den neuen Medien kompatibel zu halten. Die Hersteller von Netzwerkroutern veröffentlichen auch Firmware-Updates auf Ihren Geräten, um die Netzwerkleistung zu verbessern. Dasselbe gilt für Smartphone-Hersteller, Kamerahersteller und mehr. Sie müssen nur die Website des Herstellers besuchen, um solche Updates herunterzuladen.

Die gesamte Firmware ist basierend auf der Hardware-Integrationsebene in drei Hauptkategorien unterteilt. Sie sind:

  • Low-Level-Firmware wird als wesentlicher Bestandteil der Gerätehardware betrachtet. Low-Level-Firmware wird auf schreibgeschützten und nicht flüchtigen Chips wie ROM gespeichert. daher kann es nicht umgeschrieben oder geändert werden. Geräte mit Low-Level-Firmware in ihrem System haben nur einmalig programmierbaren Speicher.
  • High-Level-Firmware: High-Level-Firmware ermöglicht Updates, ist aber etwas komplexer als Low-Level-Firmware. Es befindet sich auf den Flash-Speicherchips.
  • Subsystem-Firmware: Sie wird als Teil des eingebetteten Systems geliefert. Ein Beispiel für Subsystem-Firmware ist das Stromversorgungs-Subsystem eines Servers. Das Stromversorgungssubsystem ist der Teil der Serverhardware, der halb unabhängig von einem Server arbeitet.

Beispiel: BIOS oder vereinheitlichte erweiterbare Firmware-Schnittstelle, USB-Laufwerke, Sensoren, kleine Computer, Smartcards usw.

Wie funktionieren Firmware-Updates?

Firmware-Updates werden häufig angeboten, um Firmware-Hacks zu verhindern, die Sicherheit zu verbessern, Fehler zu beheben, neue Funktionen einzuführen und mit den neuesten Medien zu interagieren. Es besteht aus Codes, die der Hardware mitteilen, dass sie sich auf neue und modifizierte Weise verhalten soll.

Einige mit dem Internet verbundene Geräte suchen regelmäßig nach neuer Firmware und laden diese herunter und installieren sie. Andere erfordern jedoch, dass Benutzer die Website besuchen, um die Firmware-Updates herunterzuladen und zu installieren. Die Häufigkeit der Aktualisierungen kann je nach Gerätenutzung variieren. Die Firmware in den intelligenten Geräten erfordert möglicherweise keine häufigen Aktualisierungen.

Smartphones aktualisieren normalerweise die Firmware zusammen mit Software-Updates, sodass das Telefon weiterläuft und die Benutzer die Firmware-Versionen nicht aktualisieren müssen. Viele elektronische Geräte werden auch gebeten, eingeschaltet zu bleiben, während die Firmware aktualisiert wird.

Was ist Software?

Software sind die Daten, Programme oder Anweisungen, die verwendet werden, um Computeroperationen durchzuführen, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Es ist genau das Gegenteil von Hardware, das die physikalischen Aspekte des Computersystems beschreibt. Es ist nicht greifbar.

Sie können sich auch auf Software als Oberbegriff beziehen, der verwendet wird, um Skripte, Programme und Anwendungen zu beschreiben, die auf jedem Gerät ausgeführt werden. Somit ist die Software ein variabler Bestandteil des Computers. Die Hauptkategorien von Software sind:

  • Anwendungssoftware: Es handelt sich um die Software, die bestimmte Computeranforderungen erfüllt oder einige wesentliche Aufgaben ausführt.
  • Systemsoftware: Der Softwaretyp dient zum Ausführen der Hardware des Geräts. Darüber hinaus bietet es eine Plattform für die auszuführenden Anwendungen.
  • Programmiersoftware: Diese Software stellt die Programmierwerkzeuge bereit, die ein Softwareentwickler benötigt. Es bezieht sich auch auf den Begriff Middleware, der zwischen System- und Anwendungssoftware steht. Darüber hinaus erhalten Sie Treibersoftware, die Ihre Computergeräte und Peripheriegeräte betreibt.

In den frühen 1980er Jahren wurde Software auf Disketten verkauft. Später wurde es auf CDs und DVDs verkauft. Die meiste Software wurde gekauft oder direkt über das Internet heruntergeladen. Sie können leicht verschiedene Arten von Software auf den Websites von Anbietern finden.

Sehen wir uns unten einige der Arten von Softwaredesigns an:

  • Architekturdesign: Dieses Softwaredesign ist die Hauptgrundlage der Software, die die Struktur des Systems, die Hauptkomponenten und ihre Beziehungen zueinander mithilfe von Architekturdesign-Tools identifiziert.
  • High-Level-Design: Es ist definiert als die zweite Ebene des Softwaredesigns, die sich auf die Implementierung des Systems zusammen mit den Komponenten in Form von Modulen konzentriert, die von einem Software-Stack unterstützt werden. Darüber hinaus werden die Beziehungen zwischen verschiedenen Modulen und Funktionen des Systems und des Datenflusses beschrieben.
  • Detaillierte Schicht: Sie ist als dritte Schicht des Softwaredesignprozesses definiert, die sich auf die Implementierungsdetails für die angegebene Softwarearchitektur konzentriert.

Softwarequalität kann anhand einiger Merkmale gemessen werden, darunter Zugänglichkeit, Kompatibilität, Funktionalität, Leistung, Portabilität, Installierbarkeit, Lokalisierung, Effizienz, Wartbarkeit, Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit, Testbarkeit, Zuverlässigkeit und mehr.

Wie funktioniert Software?

Die gesamte Software gibt dem Computer Daten und Anweisungen, damit er funktioniert und die Bedürfnisse der Benutzer erfüllt. Wie oben besprochen, können Anwendungs- und Systemsoftware auf unterschiedliche Weise arbeiten.

Anwendungssoftware

Anwendungssoftware enthält viele Programme, die bestimmte Rollen für Endbenutzer ausführen, wie z. B. das Navigieren auf Websites und das Schreiben von Berichten. Es führt auch Aufgaben für andere Anwendungen aus. Obwohl Anwendungssoftware Software ist, kann sie nicht eigenständig ausgeführt werden. Es erfordert, dass das Betriebssystem eines Computers und andere unterstützende Systemsoftware ausgeführt werden.

Dies sind die Desktop-Anwendungen, die auf dem Computer des Benutzers installiert sind, um den Computerspeicher zu verwenden, um einige Aufgaben auszuführen. Sie beanspruchen Speicherplatz auf der Festplatte und benötigen keine Internetverbindung, um Aufgaben auszuführen.

Andererseits benötigen Webanwendungen eine Internetverbindung, um zu funktionieren. Sie verlassen sich nicht darauf, dass die Systemsoftware oder -hardware funktioniert. Geräte mit Webbrowsern ermöglichen es Benutzern, Webanwendungen schnell zu starten.

Systemsoftware

Die Systemsoftware hat einen Platz zwischen Anwendungssoftware und Computerhardware gebucht. Es läuft im Hintergrund und übernimmt die wesentlichen Funktionen Ihres Computers. Dies koordiniert die Systemsoftware und -hardware, sodass Sie High-Level-Software ausführen können, um bestimmte Aufgaben auszuführen.

Die Systemsoftware beginnt zu arbeiten, wenn ein Computer hochfährt, und läuft ununterbrochen, solange das Computersystem eingeschaltet ist. Es ist in Low-Level-Maschinencode oder Assemblersprache geschrieben. Somit läuft es unabhängig und ermöglicht dem Computersystem, gut zu funktionieren.

Firmware vs. Software: Ähnlichkeiten

Die Begriffe Firmware und Software sind im Zusammenhang mit eingebetteten Systemen austauschbare Begriffe. In der Branche der eingebetteten Systeme hat es einige Ähnlichkeiten. Auf andere Weise werden Sie feststellen, dass Firmware ein Typ ist, der als Low-Level-Software bekannt ist.

Sie können sogar Stellenangebote sehen, die „Embedded Software Engineer“ oder „Embedded Firmware Engineer“ mit derselben Stellenbeschreibung erwähnen. Dies geschieht, weil die Anwendungsseite des Systems mit der Systemseite entwickelt wird.

Wenn Sie beispielsweise mit dem Barebone-Design (ohne Betriebssystem) arbeiten, haben Sie nur einige Mikrocontroller-herstellerspezifische Dateien (CPU, die Treiber und Header unterstützt) und einige Treiber von Drittanbietern (für Anzeige und TCP/IP). Diese Dateien können die Hardwareseite der Software handhaben.

Mit Treibern und Headern können Sie Anwendungssoftware schreiben; später werden alle Dateien zu einer Binärdatei zusammengefasst. Wenn Sie ein Betriebssystem wie FreeRTOS oder VxWorks verwenden, übernimmt RTOS die Verantwortung für die Speicherverwaltung und den Kontextwechsel. Trotzdem müssen Sie Anwendungssoftware mit Hilfe von Mikrocontroller-Treibern, Treibern von Drittanbietern und RTOS-Dateien schreiben.

Firmware vs. Software: Unterschiede

Lassen Sie uns tief in einige Unterschiede zwischen Firmware und Software eintauchen.

FirmwareSoftwareEs ist eine Art Software, die die Hardware steuert und regelmäßig aktualisiert. Es handelt sich um eine Reihe von Anweisungen für das Computersystem. Firmware ist die Low-Level-Software, die zwischen dem Betriebssystem und der Hardware platziert wird. Die Software sitzt auf dem Betriebssystem und interagiert nicht direkt mit der Hardware. Sie umfasst Low-Level-Software Firmware, High-Level-Firmware und Subsystem-Firmware. Es umfasst Anwendungs-, System-, Programmier-, Middleware- und Treibersoftware. Seine Größe ist winzig Angepasst oder modifiziert, je nach Vorlieben oder Bedürfnissen der Benutzer. Es wird nur einmal programmiert. Sie können die Software so oft installieren und deinstallieren, wie Sie möchten. Sie erhalten Firmware im Flash-Speicher der Hardware. Sie wird auf der Sekundärseite gespeichert Speichergerät des Computersystems. Während der Entwicklung wird eine Low-Level-Programmiersprache verwendet. Während der Entwicklung wird sowohl eine High-Level- als auch eine Low-Level-Programmiersprache verwendet. Sie läuft direkt auf Speicherchips, die ein nichtflüchtiger Sekundärspeicher sind wie EEPROMS und Flash. Es wird von Wechselmedien wie DVDs, USBs usw. kopiert und auf Speichergeräten wie SSDs oder Festplatten installiert. Beispiele sind UEFI- und BIOS-Firmware, die von Computer-Motherboard-Herstellern bereitgestellt werden. Auch OpenSource-Router-Firmware wie OpenWrt und DD-WRT. Beispiele sind Betriebssysteme wie Linux, Android, Windows usw. und Anwendungen wie Browser, Apps, Spiele, MS Office usw.

Firmware vs. Software: Anwendungsfälle

Anwendungsfälle von Firmware

Sie erhalten Firmware im Bereich der Computerausrüstung, einschließlich komplizierter Geräte. Einige reale Anwendungen von Firmware sind wie folgt:

  • Personal Computer: Die Firmware eines Computers ist in einen kleinen Speicherchip eingebettet. Computerperipheriegeräte wie Grafikkarten, Grafiken usw. enthalten ebenfalls Firmware.
  • Haushaltsgeräte: Waschmaschinen und Geschirrspüler verwenden Firmware. Es ermöglicht der Maschine, mit einem Computer zu kommunizieren, der die Einstellungen und Steuerungen konfiguriert.
  • Speichergeräte: Festplatten, tragbare Speichergeräte und USB-Laufwerke enthalten Firmware, die es den Geräten ermöglicht, mit dem Computersystem zu funktionieren.
  • Smartcards: Smartcards enthalten auch Firmware zum Einbetten von Anweisungen in den Chip, um grundlegende Funktionen, Verschlüsselung und Authentifizierung anzubieten.
  • Automobil: Fahrzeuge enthalten Sensoren, kleine Computer und eingebettete Systeme mit Firmware, die sie bei der Erfüllung ihrer Aufgaben unterstützen.
  • Mobilgeräte: Laptops, Tablets, Smartphones und andere Mobilgeräte enthalten Firmware, die es der Hardware ermöglicht, mit mehreren Softwareprogrammen zu laufen.

Anwendungsfälle von Software

Ich denke, dass fast jeder Benutzer bis heute Software kennt. Alles, was sie auf ihrem Computer oder anderen Geräten installieren und herunterladen, liegt in Form von Software vor. Es ist bereits zu jedermanns Routine hinzugefügt, beliebige Software zu verwenden. Es hat weitreichende Anwendungen auf der ganzen Welt.

In Bezug auf Anwendungssoftware sind die Beispiele:

  • Textverarbeitungssoftware: MS Word, Notepad und Wordpad
  • Tabellenkalkulationssoftware: Microsoft Excel, Apple Numbers usw.
  • Datenbanksoftware: MS Access und Oracle etc.
  • Simulationssoftware: Wissenschaftliche Simulatoren und Flugsimulatoren
  • Unternehmenssoftware: Customer-Relationship-Management-System (CRM)
  • Multimedia-Software: Media Player und Real Player
  • Lernsoftware: Encarta, BritannicaMathematical, Google Earth, NASA World Wind
  • Präsentationssoftware: Keynotes und Microsoft Powerpoint
  • Information Worker-Software: Ressourcenverwaltungstools, Dokumentationstools usw.
  • Anwendungspakete: Microsoft Office, OpenOffice usw.
  • Software für den Zugriff auf Inhalte: Webbrowser, Zugriff auf Inhalte über Mediaplayer und mehr

In Bezug auf die Systemtechnik sind die Beispiele:

  • Betriebssysteme wie Windows, macOS und Linux
  • Gerätetreiber
  • Firmware
  • BIOS und UEFI
  • Übersetzer für Programmiersprachen
  • Dienstprogramme

Fazit

Firmware wird im Allgemeinen verwendet, um das eingebettete System in der meisten Hardware zu mikrocodieren, während sich Software auf High-Level-Programme bezieht. Das Ersetzen von Firmware ist schwierig, aber im Fall von Software werden Sie nie viel Ärger haben.

Firmware ist jedoch Systemsoftware, die die Hardware eines Geräts steuert. Software als Ganzes ist eine Reihe von Anweisungen, die es Ihrem Computer oder anderen Geräten ermöglichen, Aufgaben auszuführen. Ich hoffe, die wichtigsten Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen Firmware und Software sind jetzt offensichtlich.

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