关于固件的简单解释
关于固件的简单解释
固件（Firmware）是嵌入式系统中的一部分，通常存储在设备的非易失性存储器中，如闪存或ROM（只读存储器）。它是一种被嵌入到硬件设备中的软件，用于控制设备的基本功能和操作。
固件是什么
固件（Firmware）是一种软件类型，它是嵌入式系统中的一部分，通常存储在设备的非易失性存储器中，如闪存或ROM（只读存储器）。与操作系统不同，固件是一种被嵌入到硬件设备中的软件，用于控制设备的基本功能和操作。它通常用于控制硬件设备的低级别操作，例如启动过程、初始化设备、控制硬件功能和与其他设备通信等。
固件通常被写入到设备中并在设备制造时设置，但有时也可以通过更新方式来更新。固件更新可以修复错误、改进性能、增加功能或提供安全补丁。
在许多电子设备中，例如路由器、智能手机、平板电脑、数字相机和家用电器等，都包含固件。
固件运行顺序
在大多数情况下，固件会在设备上电时首先运行。固件负责初始化设备的基本硬件和设置，并在必要时启动操作系统或其他软件系统。一旦固件完成了其初始化任务，它通常会引导加载操作系统或其他软件。操作系统和其他软件系统在加载后，负责管理设备的高级功能和用户交互。
所以，简而言之，一般来说，固件先于软件系统运行。
具体例子
当你打开计算机时，固件会首先运行。在大多数个人计算机中，固件是称为BIOS（基本输入/输出系统）或UEFI（统一可扩展固件接口）的软件。这个固件会执行一系列自检（POST，电源自检），然后初始化系统硬件，例如内存、硬盘驱动器、键盘和显示器。
一旦固件完成了初始化，它会检查引导设备，通常是硬盘或固态驱动器，以寻找引导加载程序（Bootloader）。引导加载程序负责加载操作系统，例如Windows、macOS或Linux。
所以，在这个例子中，固件（BIOS或UEFI）是首先运行的软件，它负责引导加载程序的加载，然后由引导加载程序加载操作系统。
常见固件类型
在日常使用电脑的过程中，你可能会涉及到以下几个固件：
- BIOS/UEFI：作为计算机的基本固件，负责启动计算机、初始化硬件，并加载操作系统。
- 硬盘固件：硬盘驱动器中内置的固件，用于控制磁盘的操作，例如寻道、错误检测和纠正、读写数据等。
- 图形卡固件：图形处理器（GPU）中内置的固件，用于控制图形渲染、显示输出和视频解码等。
- 网络适配器固件：网卡或无线网络适配器中的固件，负责管理网络连接、处理数据包和实现协议等。
- 固态硬盘固件：固态硬盘（SSD）中的固件，用于管理闪存存储、垃圾回收、坏块管理和性能优化等。
- 主板芯片组固件：主板上的芯片组（Chipset）中的固件，负责管理与主板相关的功能，如USB控制器、SATA控制器、PCIe控制器等。
这些固件在日常使用中通常是无需用户干预的，但它们确保了计算机的正常运行和各种硬件设备的有效操作。
固件的工作原理
固件（firmware）一般存储于设备中的电可擦除只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)或FLASH芯片中，一般可由用户通过特定的刷新程序进行升级的程序。一般来说，担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件，比如计算机主板上的基本输入/输出系统BIOS（Basic Input/output System），在以前其实更多的专业人士叫它固件。
通常这些硬件内所保存的程序是无法被用户直接读出或修改的。在以前，一般情况下是没有必要对固件进行升级操作的，即使在固件内发现了严重的Bug也必须由专业人员带着写好程序的芯片把原来机器上的更换下来。早期固件芯片一般采用了ROM设计，它的Firmware代码是在生产过程中固化的，用任何手段都无法修改。随着技术的不断发展，修改固件以适应不断更新的硬件环境成了用户们的迫切要求，所以，可重复写入的可编程可擦除只读存储器EPROM（Erasable Programmable ROM），EEPROM和flash出现了。这些芯片是可以重复刷写的，让固件得以修改和升级。
固件的应用
其实任何数码设备都有固件，只是我们有时忽略它的存在而已。
先举一些例子：手机、数码相机、mp3、mp4、路由器、电子书、交换机、猫、PSP、PS3、NDS、XBOX、U盘、主板、打印机的BIOS（BIOS就是一种固件）、显卡的BIOS。
鼠标、显示器、光驱、硬盘、键盘、数码卫星接收器、GPS终端、精密的电子仪器（比如核磁共振仪）等等。
固件既然是软件，就有大小之分。大的可有几百兆，小的也许只有几K，甚至不足1K。
对于独立可操作的电子产品，固件一般指它的操作系统（“担任着一个数码产品最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件”，这和操作系统的定义很一致）。比如PSP的固件，就是指PSP 的操作系统。同理，IPHONE的固件也是其操作系统，路由器的固件就是路由器的操作系统，MP4的固件就是MP4的操作系统等。
而对于非独立的电子产品，比如硬盘、鼠标、BIOS、光驱、U盘等设备，固件就是指其最底层的，让设备得以运行的程序代码。
固件升级注意事项
由于固件对于这些底层的联动非常重要，所以它有时候也需要升级才能提供特定的功能或者修复bug。
主板的BIOS升级是一个绝佳的例子。比如，升级才能让主板支持同款插槽的新的CPU，不过由于大部分电子设备没了固件就无法运行，通常不建议对它进行改动，除非是出现了特定的问题，而你知道升级能够修复。毕竟，如果出现了停电之类的意外，导致没能成功升级，设备可能会永远“变成砖头”
这和操作系统损坏不同，并不能直接抹掉然后重装。固件损坏通常修不好,因为系统并不能理解你现在想重装固件的请求，要有正常的固件才能做到。虽然有些新电脑有尝试避免这类问题，加了第二份BIOS固件用作后备，但很多设备没有这类功能。所以，升级固件的时候一定要小心，要确保笔记本电池有电，给台式机或电视机接上UPS，也要确认固件来自于可靠的渠道。比如厂商官网。
还有些固件是完全不能升级的，要么是因为存在ROM（Read Only Memory）里，也就是只读芯片，这在硬件上就是没办法升级的，也有可能是因为有软件锁。
有些设备是不需要固件升级的，比如简单的U盘。而也有些设备使用固件存储独家功能，加大竞争对手给它“搞清楚”难度。然而，软件上的固件限制通常很容易绕过，要么是安装自制固件，这种做法有时候可以启用额外的功能，要么是有坏人将固件用作攻击的方式。固件通常没有加密什么的，而且开发者大都专注于提高操作系统和应用程序的安全性，而不是固件，这也使得固件成了黑客和间谍的目标。
这主要是因为被黑的固件在格式化硬盘之后，即使会留存下来，也很难检测，而且由于固件直接控制硬件，固件被黑甚至会导致硬件损坏。几年前甚至有研究人员做了哥概念验证，黑进苹果MacBook电池的固件，让电池过充，永久损坏。