Firmware là gì? Firmware khác Software như thế nào?

Firmware là gì?

Firmware là chương trình được ghi vào bộ nhớ bất biến của thiết bị phần cứng. Bộ nhớ khả biến là một dạng bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh trong đó nội dung được lưu khi thiết bị phần cứng bị tắt hoặc mất nguồn điện bên ngoài.

Firmware được cài đặt trực tiếp vào một phần cứng trong quá trình sản xuất. Nó được sử dụng để chạy các chương trình của người dùng trên thiết bị và có thể được coi là phần mềm cho phép phần cứng chạy.

Các nhà sản xuất phần cứng sử dụng firmware nhúng để kiểm soát chức năng của nhiều hệ thống và thiết bị phần cứng khác nhau, giống như hệ điều hành của máy tính điều khiển chức năng của các ứng dụng phần mềm. Firmware có thể được ghi vào bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình để xóa được (EPROM) hoặc bộ nhớ flash.

Nhà khoa học máy tính người Mỹ Ascher Opler đã phát kiến cụm từ firmware trong số ra năm 1967 của ấn phẩm Datamation. Ông dùng thuật ngữ này để mô tả một loại vi chương trình nằm giữa phần cứng và phần mềm.

Ngày nay, firmware nhúng tồn tại trong mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến thiết bị Internet of Things (IoT). Nó thường được bao gồm trong các thiết bị mà theo truyền thống không được coi là có khả năng điều khiển bằng máy tính.

• 5 mẹo sử dụng BIOS giúp bạn làm chủ máy tính
• Tìm hiểu về Server role, Role service và Feature trên Windows Server
• Blockchain là gì? Bong bóng hay cuộc cách mạng thực sự sau Internet?

Tại sao các bản cập nhật firmware lại quan trọng và chúng hoạt động như thế nào?

Các bản cập nhật firmware thường được phát hành để sửa lỗi, ngăn chặn việc hack firmware, triển khai những tính năng mới, cải thiện bảo mật hoặc tương tác với phương tiện mới. Các bản cập nhật firmware bao gồm code cho biết phần cứng cách hoạt động theo cách mới hoặc cách sửa đổi.

Một số ví dụ về các bản cập nhật firmware bao gồm:

• Đầu ghi đĩa CD có khả năng ghi một loại đĩa mới.
• Router nhận được bản cập nhật giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định của nó.
• Một nhà sản xuất bo mạch chủ phát hành bản cập nhật BIOS cho phép bo mạch chủ hỗ trợ bộ xử lý mới. BIOS là phần mềm bo mạch chủ.

Một số thiết bị kết nối Internet thường xuyên kiểm tra firmware mới, tự động tải xuống và cài đặt firmware đó. Các nhà sản xuất thiết bị khác yêu cầu người dùng truy cập trang web của nhà sản xuất để tải xuống và cài đặt những bản cập nhật firmware theo cách thủ công. Các nhà sản xuất phát hành bản cập nhật một cách thường xuyên.

Tần suất cập nhật firmware sẽ khác nhau tùy theo thiết bị. Firmware trong bóng đèn thông minh có thể không cần cập nhật thường xuyên. Tuy nhiên, firmware trên bộ điều chỉnh nhiệt thông minh có thể cần được cập nhật định kỳ để duy trì khả năng tương thích với các bản cập nhật hệ điều hành của điện thoại thông minh. Điện thoại thông minh thường tự động nâng cấp firmware cùng với các bản cập nhật phần mềm để điện thoại vẫn hoạt động và người dùng không phải cập nhật thủ công những phiên bản firmware trùng với các bản cập nhật phần mềm. Quá trình cập nhật firmware từ xa bằng cách tải xuống các bản nâng cấp từ nhà cung cấp dịch vụ đôi khi được gọi là firmware qua mạng.

Nhiều thiết bị điện tử cũng yêu cầu thiết bị luôn bật trong khi cập nhật firmware để bản cập nhật không bị hỏng. Việc làm hỏng firmware của thiết bị có thể gây ảnh hưởng đến một số thiết bị hoặc khiến chúng gặp trục trặc.

Các loại firmware

Có nhiều loại Firmware dành riêng cho công nghệ, nhưng nhìn chung tất cả firmware có thể được sắp xếp thành ba loại dựa trên mức độ tích hợp phần cứng.

• Firmware cấp thấp. Firmware cấp thấp được coi là một phần nội tại trong phần cứng của thiết bị. Nó thường được lưu trữ trên các chip không ổn định, chỉ đọc như ROM và do đó không thể ghi lại hoặc cập nhật. Các thiết bị chứa firmware cấp thấp có bộ nhớ lập trình một lần.
• Firmware cấp cao. Firmware cấp cao cho phép cập nhật và thường phức tạp hơn firmware cấp thấp. Trong máy tính, firmware cấp cao nằm trên chip bộ nhớ flash.
• Firmware hệ thống con. Firmware hệ thống con thường là một phần của hệ thống nhúng. Nó giống với firmware cấp cao ở chỗ nó có thể được cập nhật và phức tạp hơn firmware cấp thấp. Một ví dụ là hệ thống con nguồn của máy chủ, là một phần cứng của máy chủ có chức năng bán độc lập với máy chủ.

Những ứng dụng của firmware

Firmware được tìm thấy trong nhiều loại thiết bị máy tính, bao gồm các thiết bị phức tạp và những thiết bị thường không được coi là thiết bị máy tính. Một số ứng dụng firmware trong thế giới thực bao gồm:

• Máy tính cá nhân. Firmware của máy tính cá nhân - BIOS hoặc Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) - được nhúng trên một chip nhớ nhỏ trên bo mạch chủ của máy tính. Các thiết bị ngoại vi của máy tính, chẳng hạn như card đồ họa và video, cũng chứa firmware.
• Thiết bị lưu trữ. USB, ổ cứng và các thiết bị lưu trữ di động khác chứa firmware cơ bản cho phép chúng hoạt động với máy tính.
• Thiêt bị di động. Điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay và các thiết bị di động khác đều chứa firmware cho phép phần cứng hoạt động với nhiều phần mềm khác nhau.
• Ô tô. Ô tô chứa nhiều hệ thống nhúng, cảm biến và máy tính nhỏ chứa firmware cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ được chỉ định.
• Đồ gia dụng. Máy rửa chén và máy giặt là một trong những thiết bị có chứa firmware. Firmware giúp máy giao tiếp với máy tính được sử dụng để cấu hình cài đặt của máy và kiểm soát hoạt động của máy.
• Smart card. Smart card (Thẻ thông minh) có các hướng dẫn được nhúng trong một con chip cung cấp chức năng cơ bản của thẻ cũng như xác thực và mã hóa.

Sự khác biệt giữa firmware và software

Mặc dù một số người coi firmware là một loại software (phần mềm) nhưng vẫn có sự khác biệt giữa hai khái niệm này.

Firmware

Firmware là phần mềm cung cấp các hướng dẫn cơ bản về máy cho phép phần cứng hoạt động và giao tiếp với phần mềm khác đang chạy trên thiết bị. Firmware cung cấp khả năng kiểm soát cấp thấp cho phần cứng của thiết bị. Vì lý do này, đôi khi nó được gọi là "phần mềm cho phần cứng". Một đặc điểm khác biệt nữa là firmware thường không được thiết kế thân thiện với người dùng.

Software

Phần mềm được thiết kế để người dùng tương tác nhằm hoàn thành các nhiệm vụ cụ thể. Nó nằm trên firmware, được trừu tượng hóa từ phần cứng và sử dụng firmware để giao tiếp với phần cứng cơ bản. Phần mềm phức tạp hơn và không bị ràng buộc với phần cứng cơ bản.

Ví dụ về phần mềm bao gồm các chương trình máy tính như hệ điều hành. Các ứng dụng xử lý văn bản, họp trực tuyến và nghe nhạc cũng là những ví dụ về phần mềm. Một chương trình phần mềm thường có thể được thay đổi mà không cần thay thế thành phần phần cứng, trong khi firmware thường không thể.

Firmware được nhúng trong chip bộ nhớ flash có thể được cập nhật dễ dàng hơn firmware được ghi vào ROM hoặc EPROM. Vì bộ nhớ flash đóng vai trò lớn hơn trong doanh nghiệp nên quản trị viên phải tìm hiểu về các loại bộ nhớ flash và trường hợp sử dụng của chúng.

Tham khảo thêm một số bài viết:

• VSync là gì? Game thủ nên bật hay tắt VSync trong Game Settings?
• Npm shrinkwrap là gì và cần sử dụng khi nào?