什麼是韌體？韌體與軟體有何不同？

什麼是韌體？

韌體是寫入硬體設備非揮發性記憶體的程式。揮發性記憶體是一種靜態隨機存取記憶體，當硬體設備關閉或失去外部電源時，其內容仍會保留。

韌體在製造過程中直接安裝到硬體中。它用於在設備上運行用戶程序，可以被認為是使硬體能夠運行的軟體。

硬體製造商使用嵌入式韌體來控制各種硬體系統和設備的功能，就像電腦的作業系統控制軟體應用程式的功能一樣。韌體可以寫入唯讀記憶體 (ROM)、可擦除可程式唯讀記憶體 (EPROM) 或快閃記憶體。

美國電腦科學家阿舍爾·奧普勒 (Ascher Opler) 在 1967 年出版的《Datamation》一書中創造了「韌體」一詞。他用這個術語來描述一種位於硬體和軟體之間的微程式。

如今，嵌入式韌體存在於從智慧型手機到物聯網 (IoT)設備的所有事物中。它通常包含在傳統上被認為無法由電腦控制的設備中。

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為什麼韌體更新很重要以及它們如何運作？

韌體更新通常發布來修復錯誤、防止韌體被駭客入侵、實現新功能、提高安全性或與新媒體互動。韌體更新包括告訴硬體如何以新的或修改的方式運行的程式碼。

韌體更新的一些範例包括：

• CD 燒錄機能夠燒錄新型光碟。
• 路由器收到更新，提高了其效能和穩定性。
• 主機板製造商發布了 BIOS 更新，使主機板能夠支援新處理器。BIOS是主機板軟體。

一些連接網路的裝置會定期檢查新韌體，並自動下載並安裝。其他設備製造商要求用戶訪問製造商的網站手動下載並安裝韌體更新。製造商定期發布更新。

韌體更新頻率因設備而異。智慧燈泡中的韌體可能不需要定期更新。但是，智慧恆溫器上的韌體可能需要定期更新，以保持與智慧型手機作業系統更新的兼容性。智慧型手機通常會隨著軟體更新自動升級其韌體，以便手機保持功能，且用戶不必手動更新與軟體更新一致的韌體版本。透過從服務提供者下載升級來遠端更新韌體的過程有時被稱為無線韌體。

許多電子設備也要求在更新韌體時保持設備開啟，以免更新中斷。破壞設備的韌體可能會影響某些設備或導致它們故障。

韌體類型

特定於技術的韌體有很多種類型，但通常所有韌體都可以根據硬體整合程度分為三類。

• 低級韌體。低階韌體被視為設備硬體的固有部分。它通常儲存在 ROM 等易失性、唯讀晶片上，因此無法重寫或更新。包含低階韌體的裝置具有一次性可編程記憶體。
• 高級韌體。高級韌體允許更新，並且通常比低級固件更複雜。在電腦中，高級韌體駐留在閃存晶片上。
• 子系統韌體。子系統韌體通常是嵌入式系統的一部分。它與高級韌體類似，可以更新，並且比低級韌體更複雜。一個例子是伺服器電源子系統，它是伺服器硬體的一部分，其功能半獨立於伺服器。

韌體的應用

韌體存在於許多類型的計算設備中，包括複雜設備和通常不被視為計算設備的設備。一些實際的韌體應用包括：

• 個人電腦。個人電腦的韌體 - BIOS 或統一可擴充韌體介面 (UEFI) - 嵌入在電腦主機板上的一個小型儲存晶片中。電腦週邊設備（例如圖形卡和視訊卡）也包含韌體。
• 存儲設備。 USB、硬碟和其他可攜式儲存裝置包含允許它們與電腦協同工作的基本韌體。
• 行動裝置.手機、平板電腦、筆記型電腦和其他行動裝置都包含固件，允許硬體與不同的軟體協同工作。
• 車。汽車包含許多嵌入式系統、感測器和包含韌體的小型計算機，使其能夠執行指定的任務。
• 家用電器。洗碗機和洗衣機是包含韌體的家用電器之一。韌體可協助機器與電腦通信，並用於配置機器的設定和控制其操作。
• 智能卡。智慧卡的晶片中嵌入了指令，提供卡片的基本功能以及身份驗證和加密。

韌體和軟體之間的區別

雖然有些人認為韌體是一種軟體，但這兩個概念之間存在差異。

韌體

韌體是一種向機器提供基本指令的軟體，使硬體能夠運作並與設備上運行的其他軟體進行通訊。韌體為設備硬體提供低階控制。因此，它有時被稱為“硬體的軟體”。另一個顯著特點是韌體通常不是設計得用戶友好的。

軟體

軟體的設計目的是為了讓使用者能夠互動以完成特定的任務。它位於韌體之上，從硬體中抽象化出來，並使用韌體與底層硬體進行通訊。軟體更加複雜且不受底層硬體的約束。

軟體的例子包括作業系統等電腦程式。文字處理、線上會議和音樂收聽應用程式也是軟體的例子。軟體程式通常可以在不更換硬體組件的情況下進行更改，而韌體通常不能。

與寫入 ROM 或 EPROM 的韌體相比，嵌入在閃存晶片中的韌體更容易更新。由於閃存在企業中發揮越來越大的作用，管理員必須了解快閃記憶體的類型及其用例。

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