Fastvare vs. programvare: Hva er forskjellen?

Forstå forskjellen mellom fastvare og programvare

I dagens teknologidrevne verden er fastvare og programvare to begreper som er uunnværlige for moderne datasystemer og innebygde enheter. Verden digitaliseres raskt, og de fleste av våre oppgaver utføres via datamaskiner. Når vi snakker om datamaskiner, er «programvare» og «maskinvare» de mest grunnleggende begrepene.

Mange elementer er avgjørende for å skape dagens teknologiske apparater. I tillegg til forskjellige typer programvare og maskinvare, eksisterer også et element som kalles fastvare.

Innenfor elektronikkindustrien er fastvare og programvare viktige komponenter. Det kan ofte være vanskelig å skille disse to konseptene, spesielt siden de noen ganger kan utføre like funksjoner.

For eksempel kan en manuell installasjon av en Android OS-oppdatering refereres til som en fastvareoppdatering. Dette betyr at når du oppdaterer operativsystemet på en Android-telefon, er programvaren designet for en spesifikk maskinvare eller fastvare.

Hvis dette virker forvirrende, la oss se nærmere på temaet.

I denne artikkelen skal vi utforske forskjellene og likhetene mellom programvare og fastvare, samt se på noen konkrete brukstilfeller.

La oss begynne!

Hva er fastvare?

I datamaskinens verden refererer fastvare til en spesiell type dataprogramvare som gir grunnleggende kontroll over den spesifikke maskinvaren i en enhet. Fastvare inneholder de viktigste funksjonene til enheten og tilbyr maskinvareabstraksjonstjenester for programvare på et høyere nivå, slik som operativsystemer.

For enheter som er mindre komplekse, fungerer fastvaren som et komplett operativsystem, og utfører styrings-, overvåkings- og datamanipulasjonsfunksjoner. Den er lagret i ikke-flyktige minneenheter, inkludert EPROM, EEPROM, flashminne og ROM.

Den amerikanske forskeren Ascher Opler introduserte begrepet «fastvare» i 1967. Han brukte det til å beskrive et mikroprogram mellom programvare og maskinvare.

For å oppdatere fastvare, er det nødvendig å fysisk erstatte ROM-en eller omprogrammere EPROM-en med en spesiell prosedyre. Enkelte fastvareminneenheter kan ikke endres etter installasjon.

Den viktigste grunnen til å oppdatere fastvare er å fikse feil, legge til nye funksjoner og forbedre ytelsen. Du kan tenke på fastvare som «programvare for maskinvare.» Selv om programvare er et annet konsept, henger de to sammen, men de er ikke utbyttbare.

Enhetsprodusenter slipper ofte regelmessige oppdateringer for å sørge for at maskinvaren fungerer og er kompatibel med ny teknologi. Produsenter av nettverksrutere sender også ut fastvareoppdateringer for å forbedre nettverksytelsen. Det samme gjelder for smarttelefonprodusenter, kameraprodusenter og andre. For å laste ned slike oppdateringer, må du besøke produsentens nettside.

All fastvare er delt inn i tre hovedkategorier basert på maskinvareintegrasjonsnivået:

• Lavnivåfastvare betraktes som en integrert del av enhetens maskinvare. Den lagres på skrivebeskyttede og ikke-flyktige brikker som ROM, noe som betyr at den ikke kan overskrives eller endres. Enheter som har lavnivåfastvare i systemet, har kun ett programmerbart minne.
• Høynivåfastvare tillater oppdateringer, men er litt mer kompleks enn lavnivåfastvare. Den er plassert på flashminnebrikker.
• Undersystemfastvare er en del av et innebygd system. Et eksempel på dette er serverens strømundersystem. Dette er en del av servermaskinvaren som fungerer delvis uavhengig av en server.

Eksempler på fastvare er BIOS eller Unified Extensible Firmware Interface, USB-enheter, sensorer, små datamaskiner, smartkort, og mer.

Hvordan fungerer fastvareoppdateringer?

Fastvareoppdateringer tilbys ofte for å forhindre fastvarehacking, forbedre sikkerheten, fikse feil, lansere nye funksjoner og sikre kompatibilitet med de nyeste teknologiene. Oppdateringene består av kode som forteller maskinvaren hvordan den skal fungere på en ny og modifisert måte.

Noen enheter som er koblet til internett, søker regelmessig etter ny fastvare, laster den ned og installerer den. Andre krever at brukeren besøker produsentens nettside for å laste ned og installere oppdateringene. Hvor ofte enheten må oppdateres, varierer avhengig av bruken. Fastvaren i intelligente enheter krever kanskje ikke hyppige oppdateringer.

Smarttelefoner oppgraderer ofte fastvaren sammen med programvareoppdateringer, slik at telefonen fortsetter å fungere. Brukere trenger derfor ikke å oppdatere fastvareversjoner separat. Mange elektroniske enheter krever at man lar dem være påslått under oppdateringsprosessen.

Hva er programvare?

Programvare er de dataene, programmene eller instruksjonene som brukes for å utføre datamaskinoperasjoner og fullføre spesifikke oppgaver. Den er det motsatte av maskinvare, som beskriver de fysiske aspektene ved et datasystem. Programvare er immateriell.

Programvare kan også refereres til som en generell betegnelse for skript, programmer og applikasjoner som kjøres på en enhet. Dermed er programvare en variabel del av datamaskinen. Hovedkategoriene av programvare er:

• Applikasjonsprogramvare: Dette er programvare som oppfyller spesifikke behov eller utfører bestemte oppgaver.
• Systemprogramvare: Denne programvaren er designet for å styre enhetens maskinvare. Den gir også en plattform for applikasjoner å kjøre på.
• Programmeringsprogramvare: Denne programvaren gir programmeringsverktøyene en programvareutvikler trenger. Det omfatter også begrepet mellomvare, som ligger mellom system- og applikasjonsprogramvare. I tillegg finnes det driverprogramvare, som styrer datamaskinens enheter og tilleggsutstyr.

På begynnelsen av 1980-tallet ble programvare solgt på disketter. Senere ble den solgt på CD-er og DVD-er. I dag blir det meste av programvaren kjøpt eller lastet ned direkte over internett. Du kan enkelt finne forskjellige typer programvare fra leverandørenes nettsider.

La oss se på noen typer programvaredesign:

• Arkitektonisk design: Dette er det grunnleggende grunnlaget for programvaren, og identifiserer strukturen til systemet, de viktigste komponentene og forholdet deres til hverandre ved hjelp av arkitektoniske designverktøy.
• Høynivådesign: Dette er det andre laget av programvaredesign og fokuserer på implementeringen av systemet, sammen med komponentene i form av moduler som støttes av en programvarestabel. Det beskriver også forholdet mellom ulike moduler og funksjoner i systemet, og dataflyten.
• Detaljert lag: Dette er det tredje laget i programvaredesignprosessen, og fokuserer på implementeringsdetaljene for den angitte programvarearkitekturen.

Programvarekvalitet kan måles ut fra en rekke egenskaper, inkludert tilgjengelighet, kompatibilitet, funksjonalitet, ytelse, portabilitet, installerbarhet, lokalisering, effektivitet, vedlikehold, sikkerhet, brukervennlighet, testbarhet og pålitelighet.

Hvordan fungerer programvare?

All programvare gir data og veiledning til datamaskinen slik at den kan fungere og dekke brukernes behov. Som nevnt ovenfor, kan applikasjons- og systemprogramvare fungere på ulike måter.

Applikasjonsprogramvare

Applikasjonsprogramvare inneholder programmer som utfører spesifikke oppgaver for sluttbrukere, som for eksempel å surfe på nettsider og skrive rapporter. Den utfører også oppgaver for andre applikasjoner. Selv om applikasjonsprogramvare er programvare, kan den ikke kjøres av seg selv. Den krever et operativsystem og annen støttesystemprogramvare.

Dette er skrivebordsapplikasjoner som er installert på brukerens datamaskin og bruker datamaskinens minne for å utføre bestemte oppgaver. De tar plass på harddisken og trenger ikke internettilkobling for å utføre oppgaver.

Nettapplikasjoner derimot, trenger internettilkobling for å fungere. De er ikke avhengig av at systemprogramvaren eller maskinvaren fungerer. Enheter som har nettlesere lar brukere starte nettapplikasjoner raskt.

Systemprogramvare

Systemprogramvare er plassert mellom applikasjonsprogramvare og maskinvare. Den kjører i bakgrunnen og håndterer de viktigste funksjonene til datamaskinen. Systemprogramvaren koordinerer med maskinvaren, slik at du kan kjøre programvare på et høyt nivå for å utføre spesifikke oppgaver.

Systemprogramvare begynner å fungere når datamaskinen starter og fortsetter å kjøre så lenge datamaskinen er på. Den er skrevet i maskinkode eller assemblerspråk på lavt nivå. Dermed kjører den uavhengig og lar datasystemet fungere godt.

Fastvare vs. programvare: Likheter

Begrepene fastvare og programvare brukes noen ganger om hverandre i sammenheng med innebygde systemer. Innenfor industrien for innebygde systemer har de noen likheter. Fastvare kan også betraktes som en type lavnivåprogramvare.

Du kan til og med se stillingsannonser som nevner «Embedded Software Engineer» eller «Embedded Firmware Engineer» med samme stillingsbeskrivelse. Dette skjer fordi applikasjonssiden av systemet utvikles sammen med systemsiden.

For eksempel, når du arbeider med en «barebone»-design (uten operativsystem), vil du ha noen mikrokontroller-spesifikke filer (CPU-drivere og headere) og noen tredjepartsdrivere (for skjerm og TCP/IP). Disse filene kan håndtere maskinvaresiden av programvaren.

Ved hjelp av drivere og headere kan du skrive applikasjonsprogramvare, og senere blir alle filene kombinert til en binær fil. Hvis du bruker et operativsystem som FreeRTOS eller VxWorks, er RTOS ansvarlig for minnehåndtering og kontekstbytte. Likevel må du skrive applikasjonsprogramvare ved hjelp av mikrokontrollerdrivere, tredjepartsdrivere og RTOS-filer.

Fastvare vs. programvare: Forskjeller

La oss se nærmere på noen av forskjellene mellom fastvare og programvare:

Fastvare	Programvare
Det er en type programvare som styrer maskinvaren og oppdateres regelmessig.	Det er et sett med instruksjoner til datasystemet.
Fastvare er lavnivåprogramvare som er plassert mellom operativsystemet og maskinvaren.	Programvare er plassert oppå operativsystemet og interagerer ikke direkte med maskinvaren.
Den inkluderer lavnivåfastvare, høynivåfastvare og undersystemfastvare.	Den inkluderer applikasjons-, system-, programmerings-, mellomvare- og driverprogramvare.
Størrelsen er liten.	Størrelsen kan være stor.
Den er ikke ment å modifiseres.	Den kan tilpasses eller modifiseres basert på brukernes ønsker eller behov.
Den programmeres bare én gang.	Du kan installere og avinstallere programvare så mange ganger du vil.
Du finner fastvare i maskinvarens flashlagring.	Den lagres på en sekundær lagringsenhet til datasystemet.
Lavnivå programmeringsspråk brukes under utvikling.	Både høynivå- og lavnivåprogrammeringsspråk brukes under utvikling.
Den kjører direkte på minnebrikker som er ikke-flyktige sekundærminner, som EEPROM og flash.	Den kopieres fra flyttbare medier, som DVD-er, USB-er osv., og installeres på lagringsenheter som SSD-er eller harddisker.
Eksempler er UEFI- og BIOS-fastvare, som tilbys av hovedkortprodusenter for datamaskiner, samt OpenSource Router-fastvare som OpenWrt og DD-WRT.	Eksempler er operativsystemer som Linux, Android, Windows osv., og applikasjoner som nettlesere, apper, spill, MS Office osv.

Fastvare vs. programvare: Bruksområder

Bruksområder for fastvare

Fastvare brukes i et bredt spekter av datautstyr, inkludert komplekse enheter. Her er noen eksempler på hvor fastvare brukes:

• Personlig datamaskin: Fastvare for en datamaskin er innebygd i en liten minnebrikke. Datamaskinutstyr, som skjermkort, grafikk osv., inneholder også fastvare.
• Hvitevarer: Vaskemaskiner og oppvaskmaskiner bruker fastvare. Det gjør at maskinen kan kommunisere med en datamaskin som konfigurerer innstillinger og kontroller.
• Lagringsenheter: Harddisker, bærbare lagringsenheter og USB-enheter inneholder fastvare som gjør at enheter kan fungere med datasystemet.
• Smartkort: Smartkort inneholder også fastvare for å bygge instruksjoner i brikken for å tilby grunnleggende funksjonalitet, kryptering og autentisering.
• Bil: Kjøretøy inneholder sensorer, små datamaskiner og innebygde systemer med fastvare som hjelper dem med å utføre oppgavene sine.
• Mobile enheter: Bærbare datamaskiner, nettbrett, smarttelefoner og andre mobile enheter inneholder fastvare som gjør at maskinvaren kan kjøres med flere programmer.

Bruksområder for programvare

De fleste brukere i dag er kjent med programvare. Alt som installeres og lastes ned på datamaskiner eller andre enheter, er i form av programvare. Det er en del av alles daglige rutine å bruke ulike typer programvare, som har omfattende bruksområder over hele verden.

Her er noen eksempler på applikasjonsprogramvare:

• Tekstbehandlingsprogramvare: MS Word, Notisblokk og Wordpad
• Regnearkprogramvare: Microsoft Excel, Apple Numbers, osv.
• Databaseprogramvare: MS Access og Oracle, osv.
• Simuleringsprogramvare: Vitenskapelige simulatorer og flysimulatorer
• Enterprise-programvare: Customer Relationship Management System (CRM)
• Multimediaprogramvare: Mediespillere
• Pedagogisk programvare: Encarta, Britannica Mathematical, Google Earth, NASA World Wind
• Presentasjonsprogramvare: Keynotes og Microsoft Powerpoint
• Informasjonsarbeidsprogramvare: Ressursstyringsverktøy, dokumentasjonsverktøy osv.
• Applikasjonspakker: Microsoft Office, OpenOffice osv.
• Programvare for tilgang til innhold: Nettlesere, mediespillere og mer

Her er noen eksempler på systemprogramvare:

• Operativsystemer som Windows, macOS og Linux
• Enhetsdrivere
• Fastvare
• BIOS og UEFI
• Oversettere for programmeringsspråk
• Verktøy

Konklusjon

Fastvare brukes vanligvis til å mikrokode det innebygde systemet i de fleste maskinvare, mens programvare refererer til programmer på et høyere nivå. Det er vanskelig å endre fastvare, men programvare kan man endre relativt enkelt.

Fastvare er en type systemprogramvare som styrer en enhets maskinvare. Programvare er et sett med instruksjoner som lar datamaskiner eller andre enheter utføre oppgaver. Jeg håper de viktigste forskjellene og likhetene mellom fastvare og programvare nå er tydelige.

Du kan også være interessert i å lære om tingenes internett (IoT).