什么是【固件】？

news/2024/5/5 3:55:31/文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_44417441/article/details/128160245

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。

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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。

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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。

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二、BIOS（Basic Input/output System）

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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。

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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）。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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”

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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。

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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。

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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。