Время чтения: 7 минуты

Откройте для себя мир встроенного ПО: невидимого моста, соединяющего аппаратное и программное обеспечение ваших электронных устройств. Узнайте, как встроенное ПО обеспечивает правильную работу основных компонентов и почему важно регулярно обновлять его для обеспечения безопасности и надежности ваших смартфонов, компьютеров и других повседневных гаджетов. Узнайте больше о различиях между прошивкой и операционной системой и поймите, как этот фундаментальный элемент обеспечивает удобство работы пользователя.

Помимо терминов « аппаратное обеспечение » и « программное обеспечение » , в цифровом мире уже давно используется третье фундаментальное определение, называемое « прошивка » . Хотя встроенное ПО существует уже несколько лет, обычному пользователю не всегда понятно, к чему оно относится и чем оно отличается от предыдущих определений программного обеспечения. Прошивка – это, по сути, разновидность специфического программного обеспечения, которое работает на уровне, очень близком к аппаратному обеспечению устройств. В отличие от традиционного программного обеспечения, которое может легко обновляться и модифицироваться пользователем, встроенное ПО разработано так, чтобы быть стабильным и постоянным, управляя основными операциями устройства и обеспечивая правильную работу всех аппаратных компонентов. Он хранится в энергонезависимой памяти , а значит, остается нетронутым даже при выключении устройства. Эта функция делает встроенное ПО необходимым для работы электронных устройств, но часто делает его менее знакомым пользователям, чем аппаратное и программное обеспечение, которое они используют каждый день.

Давайте дополнительно проясним концепцию, проведя углубленный анализ прошивки, того, как она работает и как с ней взаимодействуют повседневные пользователи на телефонах iOS или Android и других устройствах. Например, когда мы включаем наш смартфон, прошивка — это первый код, который запускается, загружая устройство и проверяя аппаратные компоненты, такие как дисплей, камера и динамики, чтобы убедиться в их работоспособности. Только после этого начального этапа операционная система берет на себя управление, обеспечивая пользовательский интерфейс и позволяя запускать приложения. Это различие важно, поскольку оно подчеркивает, что встроенное ПО является неотъемлемой и незаменимой частью наших электронных устройств. Понимание встроенного ПО и его роли не только обогащает наши технические знания, но и позволяет нам оценить сложность и надежность устройств, которые мы используем каждый день.

Что такое прошивка?

Аппаратное обеспечение относится к физическим компонентам наших вычислительных устройств, а программное обеспечение — к программам, написанным для устройств с помощью кода . Довольно просто, правда? Но есть также прошивка — особый тип программного обеспечения, которое необходимо каждому электронному устройству. Прошивка, по сути, является мостом между аппаратным и программным обеспечением, предоставляя основные инструкции, необходимые для работы устройств при их включении. Без прошивки электронные устройства не смогут выполнять даже базовые операции.

Прошивка описывает базовый уровень программного обеспечения, необходимый для работы устройства при его включении. Это код, который управляет основными элементами , необходимыми электронным устройствам для выполнения своих основных функций, таких как запуск, включение экранов, подключение к другим устройствам и так далее. Поскольку встроенное ПО имеет важное значение, оно хранится в защищенной энергонезависимой памяти . Если прошивка будет стерта, устройство может прийти в негодность. Типичным примером встроенного ПО в компьютерах является BIOS (базовая система ввода-вывода) или более поздний UEFI (унифицированный расширяемый интерфейс встроенного ПО). Эти системы используются для изменения основных настроек оборудования или перезагрузки компьютера и являются важными частями встроенного ПО, которые контролируют основные функции оборудования.

Хотя термин «прошивка» среди обычных пользователей используется не так часто, как термин «аппаратное и программное обеспечение», он имеет долгую историю . Этот термин восходит к фразе, придуманной Ашером Оплером в конце 1960-х годов для описания программного обеспечения, которое было неотъемлемой частью операционной аппаратуры . С годами встроенное ПО становилось все более сложным, но его центральная роль в обеспечении правильного функционирования электронных устройств осталась неизменной.

Примеры прошивок

Прошивка сообщает оборудованию , что делать, поэтому, если у вас есть какое-либо оборудование, в него встроена прошивка. Это означает, что почти все электронные устройства поставляются с прошивкой, и вы найдете множество примеров этого у себя дома. Прошивка необходима для работы обычных устройств, таких как клавиатуры , холодильники , термостаты и стиральные машины . Эти устройства благодаря прошивке могут выполнять свои основные функции без необходимости сложного вмешательства со стороны пользователя. Кроме того, для правильной работы интеллектуальных устройств, таких как интеллектуальные фонари и акустические системы, для правильной работы требуется встроенное ПО, предлагающее расширенные функции, которые улучшают нашу повседневную жизнь.

Прошивка также важна для других технологических устройств, которые мы часто используем. Например, будильники , компьютеры , цифровые камеры , GPS-трекеры и электронные часы содержат встроенное ПО, позволяющее им работать эффективно и надежно. Без прошивки эти устройства не смогут выполнять задачи, для которых они предназначены. Повсеместное распространение встроенного ПО подчеркивает, насколько оно важно для функционирования современных электронных устройств, гарантируя, что каждое аппаратное обеспечение сможет правильно взаимодействовать и работать внутри системы.

Есть ли прошивка на Android-смартфонах и iPhone?

Абсолютно да, каждый Android-смартфон поставляется с прошивкой , которая устанавливается раньше любого другого программного обеспечения . Прошивка играет важную роль при включении устройства: она инициирует процесс загрузки , активирует дисплей и проводит эксплуатационные тесты критически важных компонентов, таких как динамики и камера, чтобы убедиться в их полной работоспособности. Крайне важно убедиться, что все аппаратные компоненты телефона Android работают согласованно и готовы выполнять необходимые пользователю операции.

Аналогичным образом, iPhone от Apple также работают со своей собственной специальной прошивкой , которая работает аналогичным образом, обеспечивая правильную загрузку устройства, а также проверку всех аппаратных компонентов и готовность к использованию . Сюда входит проверка целостности ключевых элементов, таких как сенсорный дисплей и внутренние датчики . Таким образом, прошивка не только облегчает начальный этап запуска телефона, но и продолжает играть основную роль в ежедневном взаимодействии с устройством, управляя основными операциями и обеспечивая эффективную связь программного и аппаратного обеспечения iPhone .

В чем разница между прошивкой и операционной системой?

Прошивка может показаться операционной системой, которая позволяет вам управлять вашими устройствами, но есть ключевые отличия . Прошивка работает на более низком уровне , чем операционная система, более непосредственно взаимодействуя с оборудованием. Во многих компьютерах после включения прошивки и подключения к оборудованию она загружает операционную систему и уступает ей место. Этот процесс означает, что к тому времени, когда вы увидите экран входа в систему, работа по прошивке, вероятно, уже завершена. Прошивка выполняет важные и базовые задачи, такие как инициализация оборудования и запуск тестов, чтобы убедиться, что все работает правильно, прежде чем операционная система вступит в игру.

Однако не всем устройствам для работы необходима операционная система. Такие устройства, как кондиционер или компьютерная мышь, не требуют такого сложного взаимодействия. Для более простых устройств прошивка продолжает работать, чтобы обеспечить правильную работу ручного управления, и этот тип прошивки иногда называют прошивкой «голого железа» . В этих случаях прошивка является единственным кодом, который напрямую взаимодействует с оборудованием, управляя всеми операциями, необходимыми для правильной работы устройства.

Драйвера это разновидность прошивки?

Драйверы — это специализированное программное обеспечение , которое управляет определенными компонентами оборудования и подключает их к операционной системе. Обычно их считают частью операционной системы, а не прошивкой, хотя иногда можно увидеть, что драйверы называются прошивкой. Однако основное отличие состоит в том, что пользователям, как правило, гораздо проще проверять, заменять или обновлять драйверы. Такая простота использования обусловлена ​​их интеграцией с операционной системой, что позволяет пользователям управлять драйверами через знакомые интерфейсы и общие инструменты обновления программного обеспечения.

Это подводит нас к еще одному важному моменту, касающемуся прошивки. В отличие от драйверов, встроенное ПО часто хранится в энергонезависимой памяти и может быть доступно только для чтения, что делает изменения или обновления менее частыми и более сложными. Прошивка управляет основными операциями устройства, обеспечивая правильную работу всех аппаратных компонентов с момента его включения. Несмотря на свою критичность, обновления встроенного ПО происходят не так часто, как обновления драйверов, но когда они происходят, они могут принести значительные улучшения или важные исправления ошибок , которые повышают надежность и производительность устройства.

Прошивка меняется или обновляется?

Прошивка обычно хранится в защищенной памяти и доступна только для чтения , поэтому она не была реализована с учетом частых изменений. Подход, который гарантирует стабильность и безопасность прошивки, снижая риск случайных сбоев. Однако если вы попытаетесь изменить прошивку несанкционированным способом, ваше устройство может выйти из строя, что сделает его непригодным для использования. Несмотря на эту намеренную стабильность, прошивка не является полностью неизменяемой. Обновления прошивки требуются при выявлении ошибок или уязвимостей, которые необходимо исправить. Такие обновления могут исправить критические проблемы и повысить общую безопасность вашего устройства.

Кроме того, обновления прошивки могут добавлять новые функции и улучшать производительность устройства. Например, обновления могут устанавливать более надежные соединения с внешними устройствами, улучшая совместимость и эффективность работы. Они также могут предоставить пользователям больше контроля над настройками устройства, что обеспечивает более широкие возможности настройки и удобство работы с пользователем.

Является ли прошивка безопасной и пригодной для использования?

Злоумышленникам с вредоносным ПО или другим попыткам взлома обычно сложнее получить доступ к прошивке из-за множества барьеров , существующих между типичными функциями операционной системы и контролем и изменением самой прошивки. Эти барьеры мешают хакерам напрямую скомпрометировать прошивку. Однако когда проявляется уязвимость прошивки, это может вызвать огромные проблемы. Прошивка, предоставляя прямой доступ к управляющему оборудованию , может позволить злоумышленникам отключить все ключевые функции безопасности, вызвать сбой в системе или прочитать недоступные иным образом конфиденциальные данные. Потенциальный вред делает уязвимости встроенного ПО особенно опасными.

Хотя уязвимости встроенного ПО и атаки относительно редки, риск возрастает по мере усложнения устройств. Одним из способов, создающих риск, является удаленное управление серверами или устройствами, которое может включать удаленный доступ к встроенному ПО, известное как RCE или удаленное выполнение кода . Если вы когда-либо слышали об уязвимостях нулевого дня , они часто связаны с недостатками RCE, которые позволяют преступникам получить доступ к прошивке. Уязвимости нулевого дня представляют собой критическую угрозу, поскольку они неизвестны производителям на момент их обнаружения хакерами, что делает устройства уязвимыми до тех пор, пока не будет разработан и развернут патч. Эти сценарии подчеркивают важность обновления встроенного ПО и тщательного мониторинга новых возникающих угроз.

Может ли любой разработчик создать прошивку?

Для разработки прошивки требуется специальное обучение . Для компьютеров многие разработчики могут создавать или помогать обновлять встроенное ПО, часто используя такие языки, как C++ , но требования к коду могут отличаться от требований других проектов, над которыми они работали. Сложность прошивки требует глубокого понимания оборудования, на котором будет работать код, и каждое устройство может иметь свои собственные потребности и ограничения. Это делает разработку прошивки узкоспециализированной областью, которую не все разработчики программного обеспечения способны освоить без соответствующей подготовки.

Для более простых устройств требуется дополнительная подготовка . Сертифицированные инженеры встроенного ПО должны понимать аппаратную архитектуру, функции, необходимые устройству, и конкретные типы кода, поддерживаемые производителями. Они часто делятся навыками как с инженерами-электриками , так и с программистами, и их иногда называют «встроенными инженерами» . Эти специалисты должны иметь возможность тесно сотрудничать с аппаратным обеспечением, чтобы гарантировать, что разрабатываемое ими встроенное ПО является эффективным, безопасным и способным максимально эффективно использовать возможности устройства.

Со временем разработка встроенного ПО стала проще и часто требует меньше знаний об аппаратном обеспечении , чем раньше, но требования по-прежнему различаются в зависимости от типа устройства. В то время как для простого устройства, такого как термостат, может потребоваться относительно простая прошивка, для более сложных устройств, таких как смартфоны или системы промышленной автоматизации, требуется очень сложная и подробная прошивка. Постоянное развитие технологий позволило большему количеству разработчиков выйти на эту область, но необходимость специального обучения и глубокого понимания аппаратного и программного обеспечения остается первостепенной.

Основы прошивки

Теперь вы знаете, что такое прошивка и почему она важна практически для каждого вашего электронного устройства. Будущее прошивок будет интересным, поскольку это отрасль кодирования, с которой ИИ может легко справиться, хотя это создает новые риски, поскольку хакеры всегда ищут следующую серьезную уязвимость. Вот почему обновления прошивки и исправления ошибок так важны, особенно на новых устройствах, которые вы можете купить. Обновление прошивки не только обеспечивает оптимальную и безопасную работу устройства, но и защищает от потенциальных угроз, которые могут поставить под угрозу безопасность и надежность ваших электронных устройств. Поэтому убедитесь, что на вашем электронном устройстве установлена ​​последняя версия прошивки.