在IT領(lǐng)域，我們常聽到硬件和軟件這兩個概念，它們在系統(tǒng)中的作用不可或缺。然而，你是否意識到，在硬件與軟件之間，還存在著一個特殊的“件”——它既非純粹的硬件也非純粹的軟件，卻在很多情況下扮演著連接兩者的橋梁角色。這個“件”是什么呢?它就是固件。

軟件(Software)

軟件是指計算機(jī)系統(tǒng)中的各種程序和操作系統(tǒng)，它們通過一系列指令來執(zhí)行特定任務(wù)。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)(如Windows、Linux)和系統(tǒng)工具(如驅(qū)動程序)，它們負(fù)責(zé)管理計算機(jī)硬件資源并提供基礎(chǔ)運行環(huán)境。應(yīng)用軟件則是為用戶提供特定功能的程序，例如辦公軟件、瀏覽器和游戲等。

軟件的主要特點是其易變性和可更新性。用戶可以隨時安裝、卸載和升級軟件，以滿足不同的需求或修復(fù)問題。

硬件(Hardware)

硬件是指構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)的物理設(shè)備和組件，包括中央處理器(CPU)、內(nèi)存、硬盤、顯示器和輸入設(shè)備(如鍵盤、鼠標(biāo))等。硬件是計算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，提供了運行軟件所需的物理資源。

硬件的特點是其物理實體性和持久性。硬件設(shè)備的更換和升級通常需要實際的物理操作，并且硬件的使用壽命相對較長。

硬件最原始的語義，就是那些基本不會改變的東西。給人的感覺是硬的。

現(xiàn)實中，一般那些能看得見摸得著的就叫做硬件，因為這些東西基本上出廠后就不會變了，比如電腦的主板。當(dāng)然，那種很軟的電線，雖然很軟，但仍然屬于硬件。就像我們說一個人硬核，并不是說他體內(nèi)真的有結(jié)石。

軟件最原始的語義呢，就是那些可以輕易改變的東西，給人的感覺是軟的?，F(xiàn)實中，人們一般把大多數(shù)的程序叫軟件。今天我卸載了QQ，明天我又可以裝上。不僅可以裝上，還可以裝不同的版本。不僅可以裝不同的版本，還能裝在不同的地方。很隨意，給人的感覺是軟的。

那么在軟件和硬件之間，似乎還有一些不軟不硬的存在?沒錯，那就是固件(Firmware)。固件，其實也是一種軟件，但他比普通的軟件更硬。一般是不能隨便改的，改了以后可能整個系統(tǒng)都得完蛋。它是連接普通軟件和硬件的橋梁。

固件(Firmware)

固件介于軟件和硬件之間，是嵌入在硬件設(shè)備中的特定程序。這些程序通常存儲在只讀存儲器(ROM)或閃存(Flash Memory)中，用于控制硬件設(shè)備的基本功能。固件是硬件的“操作系統(tǒng)”，在設(shè)備啟動和運行過程中起到關(guān)鍵作用。

與軟件不同，固件不易變更，通常只有在設(shè)備廠商提供更新時才會進(jìn)行升級。固件的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要，因為它直接影響設(shè)備的基本功能和性能。

首先，重要的是要注意，固件是一種軟件，但它被稱為其他名稱，因為它與您可能想象的軟件不同。

術(shù)語“固件”指的是在硬件(通常是主板)上編程的軟件，也包括路由器、智能手機(jī)以及許多使用集成電路的其他科技產(chǎn)品。固件本質(zhì)上由一組指令或代碼組成，決定硬件如何操作。這類軟件使用低級編程語言(特別是C語言)，通常不會占用太多設(shè)備內(nèi)存。

與軟件不同，固件并非為人類交互或用戶體驗而設(shè)計。它更實用且不可或缺，在后臺運行以確保您設(shè)備的物理元件正常工作。固件比軟件更持久，有些設(shè)備在其整個生命周期中從未接收過固件更新。

然而，固件的性質(zhì)在近年來已經(jīng)發(fā)生了變化，現(xiàn)在更新固件比以前更容易了。雖然軟件更新通常更容易進(jìn)行，但你仍然可以更新固件，盡管在大多數(shù)設(shè)備上你很少需要這樣做。人們通常更新固件是為了修復(fù)影響設(shè)備性能的錯誤。Wi-Fi路由器是從固件更新中受益極大的設(shè)備的典型例子。

【 固件的定義與功能 】

固件，簡而言之，就是被寫入EPROM或EEPROM等存儲器中的程序。它承擔(dān)著系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最底層的軟件功能。在某些硬件設(shè)備中，除了固件外可能再無其他軟件，因此，固件在很大程度上決定了這些硬件的性能和功能。

【 固件發(fā)展與應(yīng)用 】

過去，BIOS通常存儲在ROM中，其內(nèi)容無法改變。但隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的BIOS已經(jīng)可以采用EPROM、EEPROM或Flash等存儲器進(jìn)行存儲，這使得BIOS的刷新和升級成為可能。比如我們常說的“刷機(jī)”，其本質(zhì)就是更新固件，也就是更新BIOS。

當(dāng)硬件設(shè)備功能單一、流程固化時，為了提升效率，我們可以將該硬件所需的軟件進(jìn)行專門化、單一化處理，并將其“燒錄”到芯片中，這樣軟件就成為了硬件的一部分。因此，固件崗的存在也就顯得尤為重要。實際上，隨著科技的發(fā)展，軟件與硬件的界限正逐漸變得模糊。然而，不可忽視的是，算法始終是軟件與硬件的核心。當(dāng)算法發(fā)展至一定成熟度時，通過固件化和硬件化，我們可以顯著提升處理速度并拓寬應(yīng)用范圍。

BIOS與UEFI

BIOS，即基本輸入輸出系統(tǒng)，是一種傳統(tǒng)的固件接口，自20世紀(jì)80年代起便廣泛應(yīng)用于PC計算機(jī)領(lǐng)域。當(dāng)計算機(jī)開機(jī)時，BIOS會執(zhí)行POST(開機(jī)自檢)程序，對硬件設(shè)備進(jìn)行檢測，并加載引導(dǎo)程序以啟動操作系統(tǒng)。然而，由于其僅限于16位模式和1MB的內(nèi)存地址空間，BIOS在現(xiàn)代計算機(jī)中的功能和性能逐漸顯得不足。

為了克服BIOS的局限性，UEFI(統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口)應(yīng)運而生。UEFI不僅支持32位和64位模式，提供了更大的內(nèi)存地址空間，還融入了圖形用戶界面和網(wǎng)絡(luò)功能，使得固件接口更為現(xiàn)代且靈活。其模塊化設(shè)計也使得UEFI的擴(kuò)展和升級變得更為簡便。

軟件、硬件與固件在計算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)成了一個密不可分的整體，共同確保著系統(tǒng)的穩(wěn)定運作。硬件作為計算機(jī)系統(tǒng)的基石，提供了必要的物理資源。而固件，作為嵌入在硬件中的一部分，承擔(dān)著對硬件設(shè)備進(jìn)行基本控制和初始化的重要任務(wù)。軟件則是在硬件之上運行，通過固件所提供的接口與硬件進(jìn)行交互，進(jìn)而完成各種特定的功能任務(wù)。接下來，我們將通過一個簡單的UML示例來具體展示固件在硬件啟動過程中的關(guān)鍵作用。

結(jié)論

深入理解軟件、硬件與固件的概念及其相互關(guān)系，對于把握計算機(jī)系統(tǒng)的工作原理至關(guān)重要。在這三者中，軟件呈現(xiàn)出動態(tài)且多變的特點，硬件則是物理存在且持久不變，而固件則穩(wěn)定地連接了軟件與硬件，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了堅實基礎(chǔ)。特別是，BIOS和UEFI作為固件的代表，在硬件初始化和操作系統(tǒng)啟動過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

結(jié)論

理解軟件、硬件和固件的概念及其相互關(guān)系，有助于我們更好地理解計算機(jī)系統(tǒng)的工作原理。軟件是動態(tài)和易變的，硬件是物理和持久的，而固件則穩(wěn)定地橋接了軟件與硬件之間的差距，為系統(tǒng)的可靠運行提供了保障。BIOS和UEFI作為典型的固件，展示了固件在硬件初始化和操作系統(tǒng)啟動中的重要角色。

固件和軟件都在不同方面起著至關(guān)重要的作用

盡管軟件和固件之間存在許多差異，但它們都提供了至關(guān)重要的指令，使設(shè)備能夠正常工作。您每天都會使用軟件和固件，無論是檢查手機(jī)、更新設(shè)置、在筆記本電腦上流媒體電影，還是將帖子上傳到社交媒體。因此，可以說這兩種技術(shù)在我們在可靠的設(shè)備上進(jìn)行的日常活動中扮演著非常重要的角色。