เฟิร์มแวร์กับซอฟต์แวร์: ความเหมือนและความแตกต่าง

เฟิร์มแวร์และซอฟต์แวร์เป็นคำศัพท์สองคำที่เหมาะกับระบบฝังตัวและคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย

โลกกำลังเปลี่ยนไปสู่โลกดิจิทัลที่งานส่วนใหญ่ทำผ่านคอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์เป็นคำศัพท์ทั่วไปที่ใช้บ่อยที่สุดเมื่อพูดถึงคอมพิวเตอร์

องค์ประกอบหลายอย่างอุทิศให้กับการผลิตอุปกรณ์เทคโนโลยีสมัยใหม่ มีซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์หลายประเภท และคุณอาจเจอเฟิร์มแวร์

ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เฟิร์มแวร์และซอฟต์แวร์ได้รับความนิยมอย่างเท่าเทียมกัน การแยกความแตกต่างระหว่างคำเหล่านี้อาจเป็นเรื่องยาก เนื่องจากบางครั้งอาจมีจุดประสงค์เดียวกัน

ตัวอย่างเช่น สำหรับการติดตั้งการอัปเดตระบบปฏิบัติการ Android ด้วยตนเอง อาจหมายถึงเฟิร์มแวร์ ซึ่งหมายความว่าในขณะที่แฟลชอัปเดตระบบปฏิบัติการบนโทรศัพท์ Android ของคุณ ซอฟต์แวร์นั้นสร้างขึ้นสำหรับฮาร์ดแวร์หรือเฟิร์มแวร์เฉพาะอุปกรณ์

หากดูสับสน ให้ฉันอธิบายหัวข้อนี้ให้ครอบคลุม

ในบทความนี้ ฉันจะอธิบายความแตกต่าง ความคล้ายคลึง และกรณีการใช้งานซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์บางกรณี

ไปเลย!

เฟิร์มแวร์คืออะไร?

ในโลกของคอมพิวเตอร์ เฟิร์มแวร์ถูกใช้เป็นซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ประเภทหนึ่งที่ให้การควบคุมระดับต่ำสำหรับฮาร์ดแวร์เฉพาะของอุปกรณ์ใดๆ เฟิร์มแวร์มีฟังก์ชันที่จำเป็นของอุปกรณ์และให้บริการฮาร์ดแวร์ที่เป็นนามธรรมกับซอฟต์แวร์ระดับสูงกว่า กล่าวคือ ระบบปฏิบัติการ

สำหรับอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนน้อยกว่า เฟิร์มแวร์จะทำหน้าที่เป็นระบบปฏิบัติการที่สมบูรณ์ซึ่งทำหน้าที่ควบคุม ตรวจสอบ และจัดการข้อมูล มันถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน รวมทั้ง EPROM, EEPROM, หน่วยความจำแฟลช และ ROM

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Ascher Opler ได้ประดิษฐ์วลี "เฟิร์มแวร์" ในปี 1967 เขาใช้คำนี้เพื่ออธิบายไมโครโปรแกรมระหว่างซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์

ขณะอัปเดตเฟิร์มแวร์จำเป็นต้องเปลี่ยน ROM จริง หรือโปรแกรม EPROM ตั้งโปรแกรมใหม่โดยใช้ขั้นตอนเฉพาะ อุปกรณ์หน่วยความจำเฟิร์มแวร์บางตัวไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้หลังจากติดตั้งถาวร

นอกจากนี้ เหตุผลสำคัญเบื้องหลังการอัปเดตเฟิร์มแวร์คือการแก้ไขจุดบกพร่อง เพิ่มคุณสมบัติให้กับอุปกรณ์ และอื่นๆ คุณสามารถคิดง่ายๆ ว่าเฟิร์มแวร์เป็น “ซอฟต์แวร์สำหรับฮาร์ดแวร์” แม้ว่าซอฟต์แวร์จะเป็นคำศัพท์ที่แตกต่างกัน แต่ก็มีการเชื่อมต่อกันแต่ใช้แทนกันไม่ได้

ผู้ผลิตอุปกรณ์มักจะออกการอัปเดตเป็นประจำเพื่อให้ฮาร์ดแวร์ทำงานและเข้ากันได้กับสื่อใหม่ ผู้ผลิตเราเตอร์เครือข่ายยังปล่อยการอัปเดตเฟิร์มแวร์บนอุปกรณ์ของคุณเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่าย เช่นเดียวกับผู้ผลิตสมาร์ทโฟน ผู้ผลิตกล้อง และอื่นๆ คุณเพียงแค่ต้องเข้าไปที่เว็บไซต์ของผู้ผลิตเพื่อดาวน์โหลดการอัปเดตดังกล่าว

เฟิร์มแวร์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ตามระดับการรวมฮาร์ดแวร์ พวกเขาคือ:

• เฟิร์มแวร์ระดับต่ำ ถือเป็นส่วนสำคัญของฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์ เฟิร์มแวร์ระดับต่ำจะถูกเก็บไว้ในชิปแบบอ่านอย่างเดียวและไม่ลบเลือน เช่น ROM ดังนั้นจึงไม่สามารถเขียนใหม่หรือเปลี่ยนแปลงได้ อุปกรณ์รวมถึงเฟิร์มแวร์ระดับต่ำในระบบมีหน่วยความจำที่ตั้งโปรแกรมได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น
• เฟิร์มแวร์ระดับสูง: เฟิร์มแวร์ ระดับสูงอนุญาตให้อัปเดต แต่ซับซ้อนกว่าเฟิร์มแวร์ระดับต่ำเล็กน้อย มันอยู่บนชิปหน่วยความจำแฟลช
• เฟิร์มแวร์ระบบย่อย: เป็นส่วนหนึ่งของระบบฝังตัว ตัวอย่างของเฟิร์มแวร์ระบบย่อยคือระบบย่อยพลังงานของเซิร์ฟเวอร์ ระบบย่อยพลังงานคือชิ้นส่วนของฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์ที่ทำงานกึ่งอิสระจากเซิร์ฟเวอร์

ตัวอย่าง: BIOS หรืออินเทอร์เฟซเฟิร์มแวร์แบบรวมที่ขยายได้, ไดรฟ์ USB, เซ็นเซอร์, คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก, สมาร์ทการ์ด ฯลฯ

การอัปเดตเฟิร์มแวร์ทำงานอย่างไร

มักจะมีการอัปเดตเฟิร์มแวร์เพื่อป้องกันการแฮ็กเฟิร์มแวร์ ปรับปรุงความปลอดภัย แก้ไขข้อบกพร่อง เปิดตัวคุณสมบัติใหม่ และโต้ตอบกับสื่อล่าสุด ประกอบด้วยรหัสที่บอกให้ฮาร์ดแวร์ทำงานในรูปแบบใหม่และดัดแปลง

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตบางเครื่องจะตรวจหาเฟิร์มแวร์ใหม่และดาวน์โหลดและติดตั้งเป็นประจำ แต่คนอื่นต้องการให้ผู้ใช้เยี่ยมชมเว็บไซต์เพื่อดาวน์โหลดและติดตั้งการอัปเดตเฟิร์มแวร์ ความถี่ของการอัปเดตอาจแตกต่างกันไปตามการใช้งานอุปกรณ์ เฟิร์มแวร์ในอุปกรณ์อัจฉริยะอาจไม่จำเป็นต้องอัปเดตบ่อยๆ

สมาร์ทโฟนมักจะอัปเกรดเฟิร์มแวร์ควบคู่ไปกับการอัปเดตซอฟต์แวร์ ดังนั้นโทรศัพท์จึงทำงานต่อไป และผู้ใช้จะไม่ต้องอัปเดตเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากยังถูกขอให้เปิดอยู่ขณะอัปเดตเฟิร์มแวร์

ซอฟต์แวร์คืออะไร?

ซอฟต์แวร์คือข้อมูล โปรแกรม หรือคำสั่งที่ใช้ในการดำเนินการคอมพิวเตอร์เพื่อดำเนินงานเฉพาะ เป็นเพียงคำตรงข้ามของฮาร์ดแวร์ที่อธิบายลักษณะทางกายภาพของระบบคอมพิวเตอร์ มันไม่มีตัวตน

คุณยังสามารถอ้างถึงซอฟต์แวร์เป็นคำทั่วไปที่ใช้อธิบายสคริปต์ โปรแกรม และแอปพลิเคชันที่ทำงานบนอุปกรณ์ใดก็ได้ ดังนั้นซอฟต์แวร์จึงเป็นส่วนแปรผันของคอมพิวเตอร์ ประเภทหลักของซอฟต์แวร์คือ:

• ซอฟต์แวร์ประยุกต์: เป็นซอฟต์แวร์ที่ตอบสนองความต้องการเฉพาะของคอมพิวเตอร์หรือทำงานที่จำเป็นบางอย่าง
• ซอฟต์แวร์ระบบ: ประเภทซอฟต์แวร์ออกแบบมาเพื่อใช้งานฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังมีแพลตฟอร์มสำหรับเรียกใช้แอปพลิเคชัน
• ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม: ซอฟต์แวร์นี้มีเครื่องมือการเขียนโปรแกรมที่นักพัฒนาซอฟต์แวร์ต้องการ นอกจากนี้ยังหมายถึงคำว่ามิดเดิลแวร์ที่มาระหว่างระบบและซอฟต์แวร์แอปพลิเคชัน นอกจากนี้ คุณจะได้รับซอฟต์แวร์ไดรเวอร์ที่ควบคุมอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงของคุณ

ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ซอฟต์แวร์ถูกขายบนฟลอปปีดิสก์ ต่อมาขายเป็นแผ่นซีดีและดีวีดี ซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่ซื้อหรือดาวน์โหลดโดยตรงทางอินเทอร์เน็ต คุณสามารถค้นหาซอฟต์แวร์ประเภทต่างๆ ได้จากเว็บไซต์ของผู้ขาย

มาดูการออกแบบซอฟต์แวร์บางประเภทด้านล่าง:

• การออกแบบสถาปัตยกรรม: การ ออกแบบซอฟต์แวร์นี้เป็นรากฐานหลักของซอฟต์แวร์ ซึ่งระบุโครงสร้างของระบบ ส่วนประกอบหลัก และความสัมพันธ์ระหว่างกันโดยใช้เครื่องมือออกแบบสถาปัตยกรรม
• การออกแบบระดับสูง: ถูกกำหนดให้เป็นเลเยอร์ที่สองของการออกแบบซอฟต์แวร์ที่เน้นการใช้งานระบบพร้อมกับส่วนประกอบ ในรูปแบบของโมดูลที่รองรับโดยสแต็คซอฟต์แวร์ นอกจากนี้ยังอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างโมดูลและฟังก์ชันต่างๆ ของระบบและการไหลของข้อมูล
• เลเยอร์รายละเอียด: ถูกกำหนดให้เป็นเลเยอร์ที่สามของกระบวนการออกแบบซอฟต์แวร์ที่เน้นรายละเอียดการใช้งานสำหรับสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ที่ระบุ

คุณภาพของซอฟต์แวร์สามารถวัดได้จากคุณลักษณะบางอย่าง ซึ่งรวมถึงการเข้าถึง ความเข้ากันได้ ฟังก์ชัน ประสิทธิภาพ การพกพา ความสามารถในการติดตั้ง โลคัลไลเซชัน ประสิทธิภาพ การบำรุงรักษา ความปลอดภัย ความสามารถในการใช้งาน การทดสอบ ความน่าเชื่อถือ และอื่นๆ

ซอฟต์แวร์ทำงานอย่างไร

ซอฟต์แวร์ทั้งหมดให้ข้อมูลและคำแนะนำแก่คอมพิวเตอร์ในการทำงานและตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันและระบบสามารถทำงานได้หลายวิธี

ซอฟต์แวร์ประยุกต์

ซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันประกอบด้วยโปรแกรมมากมายที่ทำหน้าที่เฉพาะสำหรับผู้ใช้ เช่น การนำทางเว็บไซต์และการเขียนรายงาน มันทำงานสำหรับแอปพลิเคชันอื่นด้วย แม้ว่าแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์จะเป็นซอฟต์แวร์ แต่ก็ไม่สามารถทำงานด้วยตัวเองได้ ต้องใช้ระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ระบบสนับสนุนอื่นๆ

นี่คือแอปพลิเคชันเดสก์ท็อปที่ติดตั้งบนคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้เพื่อใช้หน่วยความจำคอมพิวเตอร์เพื่อทำงานบางอย่าง พวกเขาใช้พื้นที่บนฮาร์ดไดรฟ์และไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเพื่อทำงาน

ในทางกลับกัน เว็บแอปพลิเคชันจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตจึงจะใช้งานได้ พวกเขาจะไม่พึ่งพาซอฟต์แวร์ระบบหรือฮาร์ดแวร์ในการทำงาน อุปกรณ์ที่มีเว็บเบราว์เซอร์ช่วยให้ผู้ใช้เปิดแอปพลิเคชันเว็บได้อย่างรวดเร็ว

ซอฟต์แวร์ระบบ

ซอฟต์แวร์ระบบจองที่นั่งระหว่างซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันและฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ มันทำงานในพื้นหลังและจัดการฟังก์ชั่นที่สำคัญของคอมพิวเตอร์ของคุณ ซึ่งจะประสานซอฟต์แวร์ระบบและฮาร์ดแวร์เพื่อให้คุณสามารถเรียกใช้ซอฟต์แวร์ระดับสูงเพื่อทำงานเฉพาะได้

ซอฟต์แวร์ระบบเริ่มทำงานเมื่อคอมพิวเตอร์เริ่มทำงานและทำงานอย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่ระบบคอมพิวเตอร์เปิดอยู่ มันเขียนด้วยรหัสเครื่องระดับต่ำหรือภาษาแอสเซมบลี ดังนั้นจึงทำงานอย่างอิสระและทำให้ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานได้ดี

เฟิร์มแวร์กับซอฟต์แวร์: ความคล้ายคลึงกัน

เงื่อนไขของเฟิร์มแวร์และซอฟต์แวร์เป็นข้อกำหนดที่ใช้แทนกันได้ในบริบทของระบบฝังตัว ในอุตสาหกรรมระบบฝังตัว มีความคล้ายคลึงกันบางประการ ในอีกทางหนึ่ง คุณจะพบว่าเฟิร์มแวร์เป็นประเภทที่เรียกว่าซอฟต์แวร์ระดับต่ำ

คุณสามารถดูตำแหน่งงานที่ระบุว่า "วิศวกรซอฟต์แวร์ฝังตัว" หรือ "วิศวกรซอฟต์แวร์ฝังตัว" ด้วยรายละเอียดงานเดียวกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากด้านแอปพลิเคชันของระบบได้รับการพัฒนาพร้อมกับด้านระบบ

ตัวอย่างเช่น เมื่อทำงานกับการออกแบบแบร์โบน (ไม่มีระบบปฏิบัติการ) คุณจะมีไฟล์เฉพาะผู้จำหน่ายไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวเท่านั้น (CPU ที่รองรับไดรเวอร์และส่วนหัว) และไดรเวอร์ของบริษัทอื่นสองสามตัว (สำหรับจอแสดงผลและ TCP/IP) ไฟล์เหล่านี้สามารถจัดการด้านฮาร์ดแวร์ของซอฟต์แวร์ได้

ด้วยไดรเวอร์และส่วนหัว คุณสามารถเขียนซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันได้ ต่อมา ไฟล์ทั้งหมดจะถูกรวมเป็นไฟล์ไบนารี หากคุณเป็นระบบปฏิบัติการ เช่น FreeRTOS หรือ VxWorks RTOS จะรับผิดชอบการจัดการหน่วยความจำและการสลับบริบท อย่างไรก็ตาม คุณต้องเขียนซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันด้วยความช่วยเหลือของไดรเวอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไดรเวอร์ของบริษัทอื่น และไฟล์ RTOS

เฟิร์มแวร์กับซอฟต์แวร์: ความแตกต่าง

มาเจาะลึกความแตกต่างระหว่างเฟิร์มแวร์และซอฟต์แวร์กัน

เฟิร์มแวร์กับซอฟต์แวร์: กรณีการใช้งาน

กรณีการใช้งานของเฟิร์มแวร์

คุณจะได้รับเฟิร์มแวร์ในกลุ่มอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ รวมถึงอุปกรณ์ที่ซับซ้อน การใช้เฟิร์มแวร์ในโลกแห่งความเป็นจริงบางประการมีดังนี้:

• คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล: เฟิร์มแวร์ของคอมพิวเตอร์ฝังอยู่ในชิปหน่วยความจำขนาดเล็ก อุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ เช่น การ์ดแสดงผล กราฟิก ฯลฯ มีเฟิร์มแวร์อยู่ด้วย
• เครื่องใช้ในบ้าน: เครื่อง ซักผ้าและเครื่องล้างจานใช้เฟิร์มแวร์ ช่วยให้เครื่องสามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ที่กำหนดการตั้งค่าและการควบคุมได้
• อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล: ฮาร์ดไดรฟ์ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบพกพา และไดรฟ์ USB มีเฟิร์มแวร์ที่ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานร่วมกับระบบคอมพิวเตอร์ได้
• สมาร์ทการ์ด: สมาร์ทการ์ดยังมีเฟิร์มแวร์เพื่อฝังคำแนะนำในชิปเพื่อให้มีฟังก์ชันพื้นฐาน การเข้ารหัส และการรับรองความถูกต้อง
• ยานยนต์: ยานพาหนะประกอบด้วยเซ็นเซอร์ คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก และระบบฝังตัวพร้อมเฟิร์มแวร์ที่ช่วยให้พวกเขาทำงานได้
• อุปกรณ์พกพา: แล็ปท็อป แท็บเล็ต สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์พกพาอื่นๆ มีเฟิร์มแวร์ที่ช่วยให้ฮาร์ดแวร์สามารถทำงานกับซอฟต์แวร์หลายตัวได้

กรณีการใช้งานของซอฟต์แวร์

ฉันเดาว่าผู้ใช้เกือบทุกคนรู้จักซอฟต์แวร์ สิ่งที่พวกเขากำลังติดตั้งและดาวน์โหลดบนคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ อยู่ในรูปแบบของซอฟต์แวร์ ได้เพิ่มเข้าไปในกิจวัตรของทุกคนแล้วเพื่อใช้ซอฟต์แวร์ใดๆ มีแอพพลิเคชั่นมากมายทั่วโลก

ในแง่ของซอฟต์แวร์ประยุกต์ ตัวอย่างคือ:

• ซอฟต์แวร์ประมวลผลคำ: MS Word, Notepad และ Wordpad
• ซอฟต์แวร์สเปรดชีต: Microsoft Excel, Apple Numbers เป็นต้น
• ซอฟต์แวร์ฐานข้อมูล: MS Access และ Oracle เป็นต้น
• ซอฟต์แวร์จำลองสถานการณ์: เครื่องจำลองวิทยาศาสตร์และเครื่องจำลองการบิน
• ซอฟต์แวร์องค์กร: ระบบการจัดการลูกค้าสัมพันธ์ (CRM)
• ซอฟต์แวร์มัลติมีเดีย: เครื่องเล่นสื่อและเครื่องเล่นจริง
• ซอฟต์แวร์เพื่อการศึกษา: Encarta, BritannicaMathematical, Google Earth, NASA World Wind
• ซอฟต์แวร์การนำเสนอ: Keynotes และ Microsoft Powerpoint
• ซอฟต์แวร์ผู้ปฏิบัติงานข้อมูล: เครื่องมือการจัดการทรัพยากร เครื่องมือเอกสาร ฯลฯ
• ชุดแอปพลิเคชัน: Microsoft Office, OpenOffice เป็นต้น
• ซอฟต์แวร์เข้าถึงเนื้อหา: เว็บเบราว์เซอร์ การเข้าถึงเนื้อหาผ่านเครื่องเล่นสื่อ และอื่นๆ

ในแง่ของวิศวกรรมระบบ ตัวอย่างคือ:

• ระบบปฏิบัติการ เช่น Windows, macOS และ Linux
• ไดรเวอร์อุปกรณ์
• เฟิร์มแวร์
• BIOS และ UEFI
• โปรแกรมแปลภาษาโปรแกรมแปลภาษา
• สาธารณูปโภค

บทสรุป

โดยทั่วไปแล้วเฟิร์มแวร์จะใช้เพื่อไมโครโค้ดระบบฝังตัวในฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ ในขณะที่ซอฟต์แวร์หมายถึงโปรแกรมระดับสูง การเปลี่ยนเฟิร์มแวร์นั้นทำได้ยาก แต่ในกรณีของซอฟต์แวร์ คุณจะไม่ต้องเผชิญกับความยุ่งยากมากนัก

อย่างไรก็ตาม เฟิร์มแวร์คือซอฟต์แวร์ระบบที่ควบคุมฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์ ซอฟต์แวร์โดยรวมคือชุดคำสั่งที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อื่นๆ ทำงาน ฉันหวังว่าความแตกต่างที่สำคัญและความคล้ายคลึงระหว่างเฟิร์มแวร์และซอฟต์แวร์จะชัดเจนในตอนนี้

คุณอาจสนใจที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)