ファームウェアとは何ですか?ファームウェアとソフトウェアの違いは何ですか?

ファームウェアとは何ですか?

ファームウェアは、ハードウェアデバイスの不揮発性メモリに書き込まれるプログラムです。揮発性メモリは、ハードウェアデバイスの電源がオフになったり、外部電源が失われたりしても内容が保持される静的ランダムアクセスメモリの一種です。

ファームウェアは製造時にハードウェアに直接インストールされます。これはデバイス上でユーザープログラムを実行するために使用され、ハードウェアの実行を可能にするソフトウェアと考えることができます。

ファームウェアとは何ですか?ファームウェアとソフトウェアの違いは何ですか? — ファームウェアは、コンピューターのハードウェアが基本的な操作とアプリケーションの実行に使用するソフトウェアスタックの基盤です。

ハードウェアメーカーは、コンピューターのオペレーティングシステムがソフトウェアアプリケーションの機能を制御するのと同じように、組み込みファームウェアを使用してさまざまなハードウェアシステムとデバイスの機能を制御します。ファームウェアは、読み取り専用メモリ (ROM)、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ (EPROM)、またはフラッシュメモリに書き込むことができます。

アメリカのコンピュータ科学者 Ascher Opler は、1967 年に発行された雑誌 Datamation の中で「ファームウェア」という用語を作り出した。彼はこの用語を、ハードウェアとソフトウェアの中間に位置するマイクロプログラムの一種を説明するために使用しました。

今日では、スマートフォンからモノのインターネット (IoT)デバイスまで、あらゆるものに組み込みファームウェアが存在します。従来はコンピューターによる制御が可能とは考えられていなかったデバイスにも組み込まれていることが多いです。

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ファームウェアのアップデートが重要なのはなぜですか? また、どのように機能しますか?

ファームウェアアップデートは、バグの修正、ファームウェアのハッキングの防止、新機能の実装、セキュリティの強化、新しいメディアとのやり取りなどを目的として頻繁にリリースされます。ファームウェアの更新には、ハードウェアに新しい方法または変更された方法での動作を指示するコードが含まれています。

ファームウェアアップデートの例としては、次のようなものがあります。

CD バーナーは新しいタイプのディスクを書き込むことができます。
ルータは、パフォーマンスと安定性を向上させるアップデートを受け取ります。
マザーボードの製造元が、マザーボードが新しいプロセッサをサポートできるようにする BIOS アップデートをリリースします。 BIOSはマザーボードのソフトウェアです。

インターネットに接続されたデバイスの中には、定期的に新しいファームウェアをチェックし、自動的にダウンロードしてインストールするものもあります。他のデバイスメーカーでは、ユーザーがメーカーの Web サイトにアクセスして、ファームウェアのアップデートを手動でダウンロードしてインストールする必要があります。メーカーは定期的にアップデートをリリースします。

ファームウェアの更新頻度はデバイスによって異なります。スマート電球のファームウェアは定期的に更新する必要がない場合があります。ただし、スマートフォンのオペレーティングシステムの更新との互換性を維持するために、スマートサーモスタットのファームウェアを定期的に更新する必要がある場合があります。スマートフォンは、多くの場合、ソフトウェアのアップデートと同時にファームウェアも自動的にアップグレードされるため、電話機は機能し続け、ユーザーはソフトウェアのアップデートと同時にファームウェアのバージョンを手動でアップデートする必要がありません。サービスプロバイダーからアップグレードをダウンロードしてファームウェアをリモートで更新するプロセスは、無線ファームウェアと呼ばれることもあります。

多くの電子機器では、ファームウェアのアップデート中にアップデートが中断されないように、デバイスの電源をオンにしたままにする必要があります。デバイスのファームウェアが破損すると、一部のデバイスに影響が及んだり、誤動作を引き起こしたりする可能性があります。

ファームウェアの種類

技術固有のファームウェアには多くの種類がありますが、一般的に、すべてのファームウェアはハードウェア統合のレベルに基づいて 3 つの種類に分類できます。

低レベルのファームウェア。低レベルのファームウェアは、デバイスのハードウェアの本質的な部分と見なされます。通常、ROM のような揮発性の読み取り専用チップに保存されるため、書き換えや更新はできません。低レベルのファームウェアを搭載したデバイスには、ワンタイムプログラマブルメモリが搭載されています。
高度なファームウェア。高レベルのファームウェアは更新が可能で、低レベルのファームウェアよりも複雑になることが多いです。コンピュータでは、高レベルのファームウェアはフラッシュメモリチップ上に存在します。
サブシステムファームウェア。サブシステムファームウェアは、多くの場合、組み込みシステムの一部です。更新可能で、低レベルファームウェアよりも複雑であるという点で、高レベルファームウェアに似ています。一例として、サーバー電源サブシステムが挙げられます。これは、サーバーから半独立して機能するサーバーハードウェアの一部です。

ファームウェアのアプリケーション

ファームウェアは、複雑なデバイスや通常はコンピューティングデバイスとは見なされないデバイスなど、多くの種類のコンピューティングデバイスに存在します。実際のファームウェアアプリケーションには次のようなものがあります。

パソコン。パーソナルコンピュータのファームウェア (BIOS または Unified Extensible Firmware Interface (UEFI)) は、コンピュータのマザーボード上の小さなメモリチップに埋め込まれています。グラフィックカードやビデオカードなどのコンピューター周辺機器にもファームウェアが含まれています。
ストレージデバイス。 USB、ハードドライブ、その他のポータブルストレージデバイスには、コンピューターで動作できるようにする基本的なファームウェアが含まれています。
モバイルデバイス。携帯電話、タブレット、ラップトップ、その他のモバイルデバイスにはすべて、ハードウェアをさまざまなソフトウェアで動作させるファームウェアが含まれています。
車。自動車には、指定されたタスクを実行できるようにするファームウェアを搭載した多数の組み込みシステム、センサー、小型コンピューターが搭載されています。
家電製品。ファームウェアが搭載されている家電製品には、食器洗い機や洗濯機などがあります。ファームウェアは、マシンがコンピューターと通信するのに役立ち、マシンの設定を構成してその動作を制御するために使用されます。
スマートカード。スマートカードには、カードの基本機能のほか、認証と暗号化を提供する命令がチップに埋め込まれています。

ファームウェアとソフトウェアの違い

ファームウェアをソフトウェアの一種と考える人もいますが、この 2 つの概念には違いがあります。

ファームウェア

ファームウェアは、ハードウェアが動作し、デバイス上で実行されている他のソフトウェアと通信できるように、マシンに基本的な指示を提供するソフトウェアです。ファームウェアは、デバイスのハードウェアに対する低レベルの制御を提供します。このため、「ハードウェアのためのソフトウェア」と呼ばれることもあります。もう 1 つの際立った特徴は、ファームウェアがユーザーフレンドリーになるように設計されていないことが多いことです。

ソフトウェア

ソフトウェアは、ユーザーが対話して特定のタスクを完了できるように設計されています。これはファームウェアの上に配置され、ハードウェアから抽象化され、ファームウェアを使用して基盤となるハードウェアと通信します。ソフトウェアはより複雑であり、基盤となるハードウェアに結び付けられていません。

ソフトウェアの例には、オペレーティングシステムなどのコンピュータプログラムが含まれます。ワードプロセッサ、オンライン会議、音楽鑑賞アプリケーションもソフトウェアの例です。ソフトウェアプログラムは通常、ハードウェアコンポーネントを交換しなくても変更できますが、ファームウェアは通常、変更できません。

フラッシュメモリチップに埋め込まれたファームウェアは、ROM または EPROM に書き込まれたファームウェアよりも簡単に更新できます。フラッシュメモリが企業内で大きな役割を果たすようになると、管理者はフラッシュメモリの種類とその使用例について学習する必要があります。

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