Oprogramowanie układowe a oprogramowanie: podobieństwa i różnice

przez

Oprogramowanie układowe i oprogramowanie to dwa terminy, które pasują do nowoczesnych systemów wbudowanych i komputerów.

Świat przekształca się w świat cyfrowy, w którym większość pracy jest wykonywana za pomocą komputerów. Oprogramowanie i sprzęt to najczęściej używane terminy przy omawianiu komputerów.

Wiele elementów poświęca się tworzeniu nowoczesnych urządzeń technicznych. Istnieją różne rodzaje oprogramowania i sprzętu, możesz też natknąć się na oprogramowanie układowe.

W branży elektronicznej oprogramowanie układowe i oprogramowanie cieszą się jednakową popularnością. Rozróżnienie tych terminów może być trudne, ponieważ czasami mogą mieć ten sam cel.

Na przykład w przypadku ręcznej instalacji aktualizacji systemu operacyjnego Android może odnosić się do oprogramowania układowego. Oznacza to, że podczas flashowania aktualizacji systemu operacyjnego na telefonie z Androidem oprogramowanie jest zbudowane dla sprzętu lub oprogramowania sprzętowego specyficznego dla urządzenia.

Jeśli wygląda to na mylące, pozwól, że omówię ten temat wyczerpująco.

W tym artykule wyjaśnię różnice, podobieństwa i niektóre przypadki użycia oprogramowania i oprogramowania układowego.

No to ruszamy!

Co to jest oprogramowanie układowe?

W świecie komputerów oprogramowanie układowe jest używane jako określona klasa oprogramowania komputerowego, które oferuje kontrolę niskiego poziomu dla określonego sprzętu dowolnego urządzenia. Oprogramowanie układowe zawiera podstawowe funkcje urządzenia i zapewnia usługi abstrakcji sprzętu dla oprogramowania wyższego poziomu, powiedzmy, systemów operacyjnych.

W przypadku tych urządzeń, które są mniej złożone, oprogramowanie układowe działa jako kompletny system operacyjny, który wykonuje funkcje sterowania, monitorowania i manipulacji danymi. Jest przechowywany w nieulotnych urządzeniach pamięci, w tym EPROM, EEPROM, Flash i ROM.

Amerykański naukowiec Ascher Opler ukuł frazę „Firmware” w 1967 roku. Użył tego terminu do opisania mikroprogramu między oprogramowaniem a sprzętem.

Aktualizacja oprogramowania układowego wymaga fizycznej wymiany pamięci ROM lub przeprogramowania EPROM przy użyciu określonej procedury. Niektórych urządzeń pamięci oprogramowania sprzętowego nie można zmienić po instalacji stałej.

Co więcej, istotnym powodem aktualizacji oprogramowania jest naprawianie błędów, dodawanie funkcji do urządzenia i nie tylko. Możesz po prostu myśleć o oprogramowaniu sprzętowym jako „oprogramowaniu dla sprzętu”. Chociaż oprogramowanie to inny termin, są one połączone, ale nie są wymienne.

Producenci urządzeń często wydają regularne aktualizacje, aby sprzęt działał i był kompatybilny z nowymi mediami. Producenci routerów sieciowych udostępniają również aktualizacje oprogramowania układowego na urządzeniach w celu zwiększenia wydajności sieci. To samo dotyczy producentów smartfonów, producentów aparatów i nie tylko. Wystarczy odwiedzić witrynę producenta, aby pobrać takie aktualizacje.

Całe oprogramowanie układowe jest podzielone na trzy główne kategorie w oparciu o poziom integracji sprzętu. Oni są:

  • Oprogramowanie układowe niskiego poziomu jest uważane za nieodłączną część sprzętu urządzenia. Oprogramowanie układowe niskiego poziomu jest przechowywane na chipach tylko do odczytu i nieulotnych, takich jak ROM. dlatego nie można go przepisać ani zmienić. Urządzenia zawierające w swoim systemie oprogramowanie układowe niskiego poziomu mają tylko jednorazową programowalną pamięć.
  • Oprogramowanie układowe wysokiego poziomu: Oprogramowanie układowe wysokiego poziomu umożliwia aktualizacje, ale jest nieco bardziej złożone niż oprogramowanie układowe niskiego poziomu. Znajduje się na układach pamięci flash.
  • Oprogramowanie układowe podsystemu: Jest częścią systemu wbudowanego. Przykładem oprogramowania układowego podsystemu jest podsystem zasilania serwera. Podsystem zasilania to element sprzętu serwerowego, który działa częściowo niezależnie od serwera.

Przykład: BIOS lub ujednolicony rozszerzalny interfejs oprogramowania układowego, dyski USB, czujniki, małe komputery, karty inteligentne itp.

Jak działają aktualizacje oprogramowania układowego?

Aktualizacje oprogramowania układowego są często oferowane w celu zapobiegania włamaniom do oprogramowania układowego, poprawy bezpieczeństwa, naprawiania błędów, wprowadzania nowych funkcji i interakcji z najnowszymi mediami. Składa się z kodów, które mówią sprzętowi, aby zachowywał się w nowy i zmodyfikowany sposób.

Niektóre urządzenia połączone z Internetem regularnie sprawdzają dostępność nowego oprogramowania układowego oraz pobierają i instalują je. Inne wymagają jednak, aby użytkownicy odwiedzili witrynę internetową w celu pobrania i zainstalowania aktualizacji oprogramowania układowego. Częstotliwość aktualizacji może się różnić w zależności od użytkowania urządzenia. Oprogramowanie sprzętowe inteligentnych urządzeń może nie wymagać częstych aktualizacji.

Smartfony często aktualizują oprogramowanie układowe wraz z aktualizacjami oprogramowania, dzięki czemu telefon nadal działa, a użytkownicy nie muszą aktualizować wersji oprogramowania układowego. Wiele urządzeń elektronicznych jest również proszony o pozostawanie włączonym podczas aktualizacji oprogramowania układowego.

Co to jest oprogramowanie?

Oprogramowanie to dane, programy lub instrukcje używane do wykonywania operacji komputerowych w celu wykonania określonych zadań. Jest to przeciwne pojęcie sprzętu, które opisuje fizyczne aspekty systemu komputerowego. To niematerialne.

Możesz również odnosić się do oprogramowania jako ogólnego terminu używanego do opisywania skryptów, programów i aplikacji działających na dowolnym urządzeniu. Oprogramowanie jest więc zmienną częścią komputera. Główne kategorie oprogramowania to:

  • Oprogramowanie aplikacyjne: Jest to oprogramowanie, które spełnia określone potrzeby komputera lub wykonuje pewne istotne zadania.
  • Oprogramowanie systemowe: Typ oprogramowania jest przeznaczony do uruchamiania sprzętu urządzenia. Ponadto zapewnia platformę do uruchamiania aplikacji.
  • Oprogramowanie do programowania: To oprogramowanie zapewnia narzędzia programistyczne, których potrzebuje programista. Odnosi się również do terminu oprogramowanie pośredniczące, które pojawia się między oprogramowaniem systemowym a oprogramowaniem aplikacyjnym. Ponadto otrzymasz oprogramowanie sterownika obsługujące urządzenia komputerowe i urządzenia peryferyjne.

Na początku lat 80. oprogramowanie było sprzedawane na dyskietkach. Później był sprzedawany na płytach CD i DVD. Większość oprogramowania została zakupiona lub pobrana bezpośrednio przez Internet. Możesz łatwo znaleźć różne rodzaje oprogramowania na stronach internetowych dostawców.

Zobaczmy niektóre z typów projektów oprogramowania poniżej:

  • Projekt architektoniczny: Ten projekt oprogramowania jest głównym fundamentem oprogramowania, który identyfikuje strukturę systemu, główne komponenty i ich wzajemne relacje za pomocą narzędzi do projektowania architektonicznego.
  • Projekt wysokiego poziomu: Jest definiowany jako druga warstwa projektowania oprogramowania, która koncentruje się na wdrożeniu systemu wraz z komponentami w postaci modułów obsługiwanych przez stos oprogramowania. Ponadto opisuje relacje między różnymi modułami i funkcjami systemu oraz przepływ danych.
  • Warstwa szczegółowa: jest zdefiniowana jako trzecia warstwa procesu projektowania oprogramowania, która koncentruje się na szczegółach implementacji określonej architektury oprogramowania.

Jakość oprogramowania można mierzyć pewnymi cechami, takimi jak dostępność, kompatybilność, funkcjonalność, wydajność, przenośność, instalowalność, lokalizacja, wydajność, łatwość konserwacji, bezpieczeństwo, użyteczność, testowalność, niezawodność i inne.

Jak działa oprogramowanie?

Całe oprogramowanie przekazuje dane i wskazówki do komputera, aby działał i spełniał potrzeby użytkowników. Jak omówiono powyżej, oprogramowanie aplikacyjne i systemowe może działać na różne sposoby.

Oprogramowanie

Oprogramowanie aplikacyjne zawiera wiele programów, które pełnią określone role dla użytkowników końcowych, takie jak nawigacja w witrynach internetowych i pisanie raportów. Wykonuje również zadania dla innych aplikacji. Chociaż oprogramowanie użytkowe jest oprogramowaniem, nie może działać samodzielnie. Wymaga uruchomienia systemu operacyjnego komputera i innego pomocniczego oprogramowania systemowego.

Są to aplikacje desktopowe zainstalowane na komputerze użytkownika, które wykorzystują pamięć komputera do wykonywania niektórych zadań. Zajmują miejsce na dysku twardym i nie potrzebują połączenia internetowego do wykonywania zadań.

Z drugiej strony aplikacje internetowe wymagają połączenia z Internetem do działania. Nie będą polegać na oprogramowaniu systemowym ani sprzęcie do działania. Urządzenia zawierające przeglądarki internetowe umożliwiają użytkownikom szybkie uruchamianie aplikacji internetowych.

Oprogramowanie systemowe

Oprogramowanie systemowe zarezerwowało miejsce między oprogramowaniem aplikacyjnym a sprzętem komputerowym. Działa w tle i obsługuje podstawowe funkcje komputera. Koordynuje to oprogramowanie systemowe i sprzęt, dzięki czemu można uruchamiać oprogramowanie wysokiego poziomu do wykonywania określonych zadań.

Oprogramowanie systemowe zaczyna działać po uruchomieniu komputera i działa nieprzerwanie, dopóki system komputerowy jest włączony. Jest napisany w niskopoziomowym kodzie maszynowym lub języku asemblerowym. Dzięki temu działa niezależnie i pozwala na dobre funkcjonowanie systemu komputerowego.

Oprogramowanie układowe a oprogramowanie: podobieństwa

Terminy oprogramowanie układowe i oprogramowanie są terminami wymiennymi w kontekście systemów wbudowanych. W branży systemów wbudowanych ma pewne podobieństwa. Innymi słowy, oprogramowanie układowe jest typem znanym jako oprogramowanie niskiego poziomu.

Możesz nawet zobaczyć oferty pracy zawierające informację „Inżynier oprogramowania wbudowanego” lub „Inżynier oprogramowania wbudowanego” z tym samym opisem stanowiska. Dzieje się tak, ponieważ strona aplikacji systemu jest rozwijana wraz ze stroną systemu.

Na przykład podczas pracy z kadłubkiem (bez systemu operacyjnego) będziesz mieć tylko niektóre pliki specyficzne dla producenta mikrokontrolera (procesor obsługujący sterowniki i nagłówki) oraz kilka sterowników innych firm (do wyświetlania i TCP/IP). Pliki te mogą obsługiwać sprzętową stronę oprogramowania.

Dzięki sterownikom i nagłówkom możesz pisać oprogramowanie użytkowe; później wszystkie pliki są łączone w plik binarny. Jeśli korzystasz z systemu operacyjnego takiego jak FreeRTOS lub VxWorks, RTOS bierze odpowiedzialność za zarządzanie pamięcią i przełączanie kontekstu. Mimo to musisz pisać aplikacje za pomocą sterowników mikrokontrolera, sterowników innych firm i plików RTOS.

Oprogramowanie układowe a oprogramowanie: różnice

Przyjrzyjmy się bliżej niektórym różnicom między oprogramowaniem układowym a oprogramowaniem.

FirmwareSoftware Jest to rodzaj oprogramowania, które regularnie kontroluje sprzęt i aktualizuje. Jest to zestaw instrukcji dla systemu komputerowego. Oprogramowanie układowe to oprogramowanie niskiego poziomu umieszczone między systemem operacyjnym a sprzętem. Oprogramowanie znajduje się na szczycie systemu operacyjnego i nie wchodzi w bezpośrednią interakcję ze sprzętem. oprogramowanie układowe, oprogramowanie układowe wysokiego poziomu i oprogramowanie układowe podsystemu. Obejmuje aplikację, system, oprogramowanie, oprogramowanie pośredniczące i oprogramowanie sterownika. Jego rozmiar jest niewielki. Jego rozmiar może być ogromny, chociaż wirtualnie. dostosowane lub zmodyfikowane w zależności od preferencji lub potrzeb użytkowników, jest zaprogramowane tylko raz. Możesz instalować i odinstalować oprogramowanie tyle razy, ile chcesz. Otrzymasz oprogramowanie układowe w pamięci flash sprzętu. urządzenie pamięci masowej systemu komputerowego. Podczas opracowywania używany jest język programowania niskiego poziomu. Podczas opracowywania używany jest język programowania wysokiego i niskiego poziomu. Działa bezpośrednio na układach pamięci, które są nieulotną pamięcią wtórną jak EEPROM i flash. Jest kopiowany z nośników wymiennych, takich jak DVD, USB itp., i instalowany w urządzeniach pamięci masowej, takich jak dyski SSD lub dyski twarde. Przykładami są oprogramowanie układowe UEFI i BIOS, które dostarczają producenci płyt głównych. Ponadto oprogramowanie układowe routera OpenSource, takie jak OpenWrt i DD-WRT. Przykładami są systemy operacyjne, takie jak Linux, Android, Windows itp. Oraz aplikacje, takie jak przeglądarki, aplikacje, gry, MS Office itp.

Oprogramowanie układowe a oprogramowanie: przypadki użycia

Przypadki użycia oprogramowania układowego

Otrzymasz firmware w zakresie sprzętu komputerowego, w tym skomplikowanych urządzeń. Niektóre rzeczywiste zastosowania oprogramowania układowego są następujące:

  • Komputer osobisty: Oprogramowanie układowe komputera jest wbudowane w mały układ pamięci. Komputerowe urządzenia peryferyjne, takie jak karty wideo, grafika itp., również zawierają oprogramowanie układowe.
  • Sprzęt AGD: Pralki i zmywarki wykorzystują oprogramowanie sprzętowe. Umożliwia komunikację maszyny z komputerem konfigurującym ustawienia i sterowanie.
  • Urządzenia pamięci masowej: Dyski twarde, przenośne urządzenia pamięci masowej i dyski USB zawierają oprogramowanie układowe, które umożliwia urządzeniom współdziałanie z systemem komputerowym.
  • Karty inteligentne: Karty inteligentne zawierają również oprogramowanie układowe do osadzania instrukcji w chipie, aby oferować podstawowe funkcje, szyfrowanie i uwierzytelnianie.
  • Motoryzacja: Pojazdy zawierają czujniki, małe komputery i wbudowane systemy z oprogramowaniem układowym, które pomaga im wykonywać swoje zadania.
  • Urządzenia mobilne: laptopy, tablety, smartfony i inne urządzenia mobilne zawierają oprogramowanie układowe, które umożliwia działanie sprzętu z wieloma programami.

Przypadki użycia oprogramowania

Chyba prawie każdy dotychczasowy użytkownik zna oprogramowanie. Wszystko, co instalują i pobierają na swoim komputerze lub innych urządzeniach, ma postać oprogramowania. Jest już dodany do rutyny każdego użytkownika, aby korzystać z dowolnego oprogramowania. Ma szerokie zastosowanie na całym świecie.

W zakresie oprogramowania aplikacyjnego przykłady to:

  • Oprogramowanie do przetwarzania tekstu: MS Word, Notatnik i Wordpad
  • Oprogramowanie do arkuszy kalkulacyjnych: Microsoft Excel, Apple Numbers itp.
  • Oprogramowanie bazodanowe: MS Access i Oracle itp.
  • Oprogramowanie symulacyjne: Symulatory naukowe i symulatory lotu
  • Oprogramowanie dla przedsiębiorstw: system zarządzania relacjami z klientami (CRM)
  • Oprogramowanie multimedialne: odtwarzacz multimedialny i prawdziwy odtwarzacz
  • Oprogramowanie edukacyjne: Encarta, BritannicaMathematical, Google Earth, NASA World Wind
  • Oprogramowanie do prezentacji: Keynotes i Microsoft Powerpoint
  • Oprogramowanie do przetwarzania informacji: narzędzia do zarządzania zasobami, narzędzia do dokumentacji itp.
  • Pakiety aplikacji: Microsoft Office, OpenOffice itp.
  • Oprogramowanie umożliwiające dostęp do treści: przeglądarki internetowe, dostęp do treści za pośrednictwem odtwarzaczy multimedialnych i nie tylko

W zakresie inżynierii systemowej przykładami są:

  • Systemy operacyjne, takie jak Windows, macOS i Linux
  • Sterowniki urządzeń
  • Oprogramowanie układowe
  • BIOS i UEFI
  • Tłumacz języka programowania
  • Narzędzia

Wniosek

Oprogramowanie układowe jest zwykle używane do mikrokodowania systemu wbudowanego w większości sprzętu, podczas gdy oprogramowanie odnosi się do programów wysokiego poziomu. Wymiana oprogramowania układowego jest trudna, ale w przypadku oprogramowania nigdy nie spotkasz się z większymi problemami.

Jednak oprogramowanie układowe to oprogramowanie systemowe, które kontroluje sprzęt urządzenia. Oprogramowanie jako całość to zestaw instrukcji, które umożliwiają komputerowi lub innym urządzeniom wykonywanie zadań. Mam nadzieję, że kluczowe różnice i podobieństwa między oprogramowaniem układowym a oprogramowaniem są już widoczne.

Możesz również zainteresować się nauką o Internecie rzeczy (IoT).