硬件指南 » 教程 » 固件：它是什么以及为什么更新它很重要
你可能听说过“固件”这个词，但或许并不了解它的含义。在本文中，我们将为你讲解关于固件的所有知识，并解释为什么你应该始终保持所有设备的固件更新……
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什么是固件？
您可能已经熟悉软件和硬件的含义。然而，固件并非每个人都完全清楚。它介于软件和硬件之间。实际上，它通常是存储在非易失性存储器（例如 ROM 或其变体（EEPROM、闪存等））中的代码或程序（例程）。正是有了固件，硬件才能执行其设计的所有功能。
目前，固件已转移到驱动程序中，驱动程序通常包含固件更新，以简化固件更新。这也意味着修改固件的风险比在制造时直接写入硬件的风险更小。
固件允许以类似于操作系统内核的方式控制硬件功能。事实上，内核也使用固件。
据说，美国计算机科学家阿舍尔·奥普勒在1967年出版的《数据动画》（Datamation）杂志上创造了“固件”（firmware）一词。他用这个术语来描述硬件和软件之间的一种微程序。
如今，嵌入式固件的应用范围非常广泛，从智能手机到物联网 (IoT) 设备，几乎无处不在。在 PC 上，它存在于 CPU、BIOS/UEFI、显卡、光驱、外设、路由器、NAS 设备等众多组件中。
如下图所示，固件位于硬件上方、驱动程序下方。但是，需要强调的是，正如我之前提到的：为了简化更新，如今大部分固件都集成在内核驱动程序或模块中。因此，将固件作为硬件的一部分存储在非易失性存储器中的做法正在逐渐被淘汰。
如我之前所述，如果它没有直接安装在内存中，那么在启动时，它将像其他驱动程序一样加载到固件对应的设备上。
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尽管驱动程序和固件之间的区别似乎越来越模糊，但它们并不相同。区分驱动程序和固件至关重要。固件是运行特定硬件所需的底层例程或程序，并为更高级别的系统提供 API/ABI。而驱动程序则在操作系统和固件公开的 API/ABI 之间提供适配器。
为了让您更容易理解，我将向您展示一些语句，以便更清楚地说明两者之间的区别：
设备驱动程序是一种允许操作系统与设备或硬件通信的软件。 固件是设备内的特殊程序，可实现 I/O 硬件等的功能。 驱动程序特定于操作系统并且依赖于硬件。 固件独立于操作系统，又与硬件紧密相关。
固件和软件之间的区别
有些人认为固件是一种软件，尤其是在驱动程序和固件之间的区别越来越模糊的情况下。不过，我也会用一些语句来帮助你轻松区分这两者：
固件是一种非常基本的软件，是一组带有基本低级指令的例程或程序，使硬件能够运行并与软件的其余部分通信。 固件所进行的控制处于较低级别。 软件旨在供用户交互，以执行比固件更复杂的特定任务。这包括办公软件、Web 浏览器、操作系统等等。 软件是更高级别的，它高于固件。 通常，无需更换硬件组件即可更改软件，而在许多情况下，如果不更换随附的硬件则无法更换固件。 固件要么嵌入在非易失性存储芯片中，要么在启动时加载到硬件设备中。固件只能在特定情况下更新。 该软件不集成到任何硬件组件中。它仅驻留在辅助存储驱动器上，并在需要时加载到 RAM 中执行。
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正如您所想，固件有多种类型需要区分。为了对其进行分类，我们先来看看最主要的几种类型，例如：
低级： 它被认为是设备硬件的固有组成部分。它通常存储在非易失性、只读芯片（例如 ROM）中，因此无法重写或更新。包含低级固件的设备具有一次性可编程存储器 (OPM)，该存储器在制造后进行编程，并且保持不变。 高级： 它允许更新，通常比低级固件更复杂。在计算机上，高级固件驻留在闪存芯片上，因此可以像 BIOS 一样进行刷新。从子系统： 它是集成系统的一部分。它与高级固件类似，可以更新，并且比低级固件更复杂。
固件应用程序
另一方面，了解固件的应用或用途也很重要。以下是其中最主要的应用：
计算器： 计算机的固件（无论是 BIOS 还是 UEFI）都集成在主板上的小型闪存芯片中。诸如显卡等外围设备也包含自己的固件。甚至 CPU 也有自己的固件或微代码。光驱、打印机等也有自己的固件。 存储设备： 许多存储驱动器（无论是内置还是外置）都包含固件。众所周知，硬盘和 SSD 都包含固件，USB 闪存盘、NAS 等等也都包含固件。 移动设备： 这些设备还包含使硬件正常运行的固件。在这种情况下，固件通常会随操作系统本身进行更新，例如 Android 或 iOS 的 OTA 更新。 汽车： 它们还包含许多嵌入式系统、传感器和小型计算机，其中包含允许它们执行指定任务的固件。家用电器： 洗碗机、洗衣机等家用电器都包含固件。固件帮助机器与计算机进行通信，从而配置机器的设置并控制其运行。智能卡： 许多智能卡的芯片中都嵌入了指令，提供卡的基本功能以及身份验证和加密。
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什么是固件更新？
固件更新非常必要，比许多用户想象的还要重要。事实上，固件更新的必要性甚至比软件更新更高。因此，您也应该花点时间看看您的驱动程序和固件是否需要更新。
除少数例外，设备固件通常与操作系统更新同时更新。只有在某些情况下并非如此，必须单独进行更新，例如 BIOS/UEFI，需要单独更新。
固件更新取决于设备。更新频率可能不高（每隔几年一次），也可能更高，尤其是对于频繁连接到互联网或需要更新安全功能的设备。例如，路由器或 NAS 设备通常比打印机、鼠标、键盘、网络摄像头等设备接收固件更新的频率更高。
为什么需要固件更新？
正如我们之前提到的，固件更新非常重要。有时，当硬件停止正常工作时，固件更新甚至可以修复硬件问题。不仅如此，固件更新还有其他功能：
排除故障或修复错误。 修补影响安全的漏洞。为设备添加新功能。提高性能。
因此，固件更新的优势众多。而且在大多数情况下，它不再像过去刷新BIOS那样存在诸多风险，过去如果出现任何差错或过程中断电，都可能导致设备无法使用。
¿如何实现固件？
最后，要更新固件，您需要遵循一些基本提示：
确保您安装的版本比您现有的版本更新。 始终遵循硬件制造商的建议。 不要从第三方网站下载固件，因为它可能被修改或感染。请务必从硬件制造商的官方网站下载。 固件更新期间，请务必保持设备电源连接或电池电量充足，以免断电。如果您有 UPS，那就更安全了。