Os termos firmware e software são frequentemente utilizados em discussões sobre computadores e sistemas integrados.
A digitalização do mundo transformou a forma como trabalhamos, com computadores desempenhando um papel central. Ao falarmos de computadores, software e hardware são termos que surgem constantemente.
A fabricação de dispositivos tecnológicos modernos envolve diversos componentes. Além dos variados tipos de software e hardware, o firmware também desempenha um papel importante.
Tanto o firmware quanto o software são cruciais na indústria eletrônica. No entanto, diferenciá-los pode ser desafiador, pois por vezes suas funcionalidades se sobrepõem.
Por exemplo, em algumas situações, o termo “firmware” pode ser usado para se referir à instalação manual de uma atualização do sistema operacional Android. Isso implica que, ao atualizar o sistema operacional do seu celular Android, o software específico é criado para o hardware ou firmware do dispositivo.
Caso tudo isso soe confuso, vamos aprofundar este tema.
Neste artigo, irei explorar as diferenças, semelhanças e alguns casos de uso tanto do software quanto do firmware.
Vamos lá!
O que é Firmware?
No universo da computação, o firmware é um tipo específico de software que proporciona controle de baixo nível para o hardware de um dispositivo. Ele inclui as funções essenciais do dispositivo, oferecendo uma camada de abstração de hardware para softwares de nível superior, como os sistemas operacionais.
Em dispositivos menos complexos, o firmware pode atuar como um sistema operacional completo, realizando controle, monitoramento e manipulação de dados. Ele é armazenado em memórias não voláteis como EPROM, EEPROM, memória Flash e ROM.
O termo “Firmware” foi cunhado pelo cientista americano Ascher Opler em 1967, para descrever um microprograma situado entre o software e o hardware.
A atualização de firmware pode envolver a substituição física da ROM ou a reprogramação da EPROM por meio de um procedimento específico. Em alguns casos, a memória de firmware não pode ser alterada após a instalação.
As atualizações de firmware são fundamentais para corrigir falhas, adicionar recursos e aprimorar o funcionamento do dispositivo. Pense no firmware como o “software do hardware”. Embora o software seja um conceito distinto, ambos estão interligados, mas não são sinônimos.
Os fabricantes de dispositivos frequentemente liberam atualizações para garantir que o hardware opere corretamente e seja compatível com novas tecnologias. Fabricantes de roteadores de rede, smartphones, câmeras e outros dispositivos também lançam atualizações de firmware para melhorar seu desempenho. Essas atualizações geralmente estão disponíveis nos sites dos fabricantes.
O firmware pode ser classificado em três categorias principais, com base no nível de integração com o hardware:
- O firmware de baixo nível é uma parte integral do hardware do dispositivo. Ele é armazenado em chips de memória somente leitura e não volátil, como a ROM, não sendo possível sua alteração. Dispositivos com firmware de baixo nível possuem memória programável apenas uma vez.
- Firmware de alto nível: Ele permite atualizações, mas com maior complexidade em comparação com o firmware de baixo nível. Ele é armazenado em chips de memória flash.
- Firmware de subsistema: Ele faz parte de um sistema embarcado. Um exemplo é o subsistema de energia de um servidor, uma parte do hardware que opera de forma semi-independente.
Exemplos: BIOS ou interface de firmware extensível unificada (UEFI), dispositivos USB, sensores, pequenos computadores, cartões inteligentes, etc.
Como funcionam as atualizações de firmware?
As atualizações de firmware geralmente têm como objetivo prevenir vulnerabilidades, aprimorar a segurança, corrigir erros, introduzir novos recursos e manter a compatibilidade com tecnologias mais recentes. Elas consistem em códigos que orientam o hardware a operar de forma diferente.
Alguns dispositivos conectados à internet verificam automaticamente a disponibilidade de novas versões de firmware, fazem o download e a instalação. Outros exigem que os usuários visitem o site do fabricante para baixar e instalar as atualizações. A frequência das atualizações varia de acordo com o uso do dispositivo. Dispositivos inteligentes podem não requerer atualizações frequentes.
Smartphones geralmente atualizam o firmware juntamente com o software, garantindo o funcionamento adequado do aparelho e evitando que os usuários tenham que lidar diretamente com atualizações de firmware. Muitos dispositivos eletrônicos também exigem que permaneçam ligados durante a atualização do firmware.
O que é software?
Software são os dados, programas ou conjuntos de instruções usados para realizar operações de computador e executar tarefas específicas. Ele é o oposto do hardware, que descreve os componentes físicos do computador. O software é intangível.
O termo “software” também se refere a scripts, programas e aplicativos executados em qualquer dispositivo. O software é uma parte flexível do computador. As principais categorias de software são:
- Software aplicativo: Criado para atender às necessidades específicas do usuário ou executar tarefas específicas.
- Software de sistema: Projetado para operar o hardware do dispositivo e fornecer uma plataforma para a execução de aplicativos.
- Software de programação: Conjunto de ferramentas usadas por desenvolvedores de software. Também inclui o middleware, que atua como ponte entre o sistema e o software aplicativo, e os drivers, responsáveis pela operação de periféricos.
No início dos anos 80, o software era comercializado em disquetes. Posteriormente, CDs e DVDs se tornaram os meios de distribuição. Atualmente, a maioria dos softwares é adquirida ou baixada diretamente pela internet. Há uma variedade de softwares disponíveis nos sites de fornecedores.
A seguir, alguns tipos de projetos de software:
- Projeto de arquitetura: É a base do software, definindo a estrutura, os componentes principais e suas relações por meio de ferramentas de projeto.
- Design de alto nível: É a segunda etapa do design de software, focando na implementação do sistema e seus componentes como módulos, com suporte de software. Descreve também as relações entre os módulos, funções do sistema e fluxo de dados.
- Camada detalhada: É a terceira etapa do design de software, focando nos detalhes de implementação para a arquitetura especificada.
A qualidade do software pode ser avaliada por características como acessibilidade, compatibilidade, funcionalidade, desempenho, portabilidade, facilidade de instalação, localização, eficiência, facilidade de manutenção, segurança, usabilidade, testabilidade, confiabilidade e outros critérios.
Como o Software Funciona?
Todo software fornece dados e instruções que permitem que o computador execute tarefas e atenda às necessidades do usuário. Conforme mencionado anteriormente, o software aplicativo e o software de sistema funcionam de maneiras distintas.
Software de aplicativo
O software aplicativo engloba diversos programas que executam funções específicas para o usuário final, como navegar na internet ou escrever relatórios. Ele pode desempenhar tarefas para outros aplicativos, mas não funciona de forma isolada. Depende do sistema operacional do computador e de outros softwares de sistema.
Os aplicativos de desktop são instalados no computador do usuário e utilizam a memória para executar tarefas. Eles ocupam espaço no disco rígido e não precisam de conexão com a internet para funcionar.
Já os aplicativos da web exigem conexão com a internet e não dependem do software ou hardware do sistema para operar. Dispositivos com navegadores web permitem que os usuários iniciem aplicativos da web de forma rápida.
Software de sistema
O software de sistema atua como uma ponte entre o software aplicativo e o hardware. Ele executa funções essenciais em segundo plano, coordenando software e hardware para que o usuário possa executar softwares de alto nível para realizar tarefas específicas.
O software de sistema entra em funcionamento quando o computador é ligado e continua operando enquanto o sistema estiver ativo. Ele é escrito em linguagem de máquina ou assembly, operando de forma independente e garantindo o funcionamento adequado do computador.
Firmware vs Software: Semelhanças
Os termos firmware e software podem ser usados de forma intercambiável em sistemas embarcados. Na indústria de sistemas embarcados, eles compartilham algumas semelhanças, sendo o firmware considerado um tipo de software de baixo nível.
Em algumas ofertas de emprego, é possível ver descrições de funções semelhantes para “Engenheiro de Software Embarcado” e “Engenheiro de Firmware Embarcado”. Isso ocorre porque o lado aplicativo do sistema é desenvolvido em conjunto com o lado do sistema.
Por exemplo, em um projeto barebone (sem sistema operacional), você terá arquivos específicos do fornecedor do microcontrolador (CPU com drivers e cabeçalhos) e alguns drivers de terceiros. Esses arquivos são responsáveis pelo lado hardware do software.
Com drivers e cabeçalhos, é possível desenvolver o software aplicativo. Posteriormente, todos os arquivos são combinados em um único arquivo binário. Se você utilizar um sistema operacional como FreeRTOS ou VxWorks, o RTOS assume a responsabilidade pelo gerenciamento de memória e troca de contexto. Ainda assim, você precisará escrever software aplicativo com a ajuda de drivers de microcontroladores, drivers de terceiros e arquivos RTOS.
Firmware vs Software: Diferenças
A seguir, algumas diferenças importantes entre firmware e software:
| Firmware | Software |
| Controla o hardware e recebe atualizações. | É um conjunto de instruções para o sistema. |
| É o software de baixo nível entre o sistema e o hardware. | Funciona acima do sistema operacional sem interagir diretamente com o hardware. |
| Inclui firmware de baixo nível, alto nível e de subsistema. | Inclui software aplicativo, sistema, programação, middleware e driver. |
| É geralmente pequeno. | Pode ser de grande tamanho, embora virtualmente. |
| É programado apenas uma vez. | Pode ser instalado e desinstalado várias vezes. |
| É armazenado na memória flash do hardware. | É armazenado no dispositivo de armazenamento do sistema. |
| Desenvolvido com linguagem de baixo nível. | Desenvolvido com linguagem de baixo e alto nível. |
| Executado diretamente em chips de memória não volátil, como EEPROMs e flash. | É copiado de mídias removíveis como DVDs e USBs, e instalado em dispositivos como SSDs ou HDs. |
| Exemplos: Firmware UEFI e BIOS e firmwares de roteadores OpenSource como OpenWrt e DD-WRT. | Exemplos: Sistemas operacionais como Linux, Android e Windows, e aplicativos como navegadores, jogos e softwares de escritório. |
Firmware vs Software: Casos de Uso
Casos de uso de firmware
O firmware está presente em uma ampla gama de dispositivos, incluindo os mais complexos. Veja alguns exemplos de uso do firmware:
- Computadores pessoais: O firmware é integrado em chips de memória, e periféricos como placas de vídeo e gráficos também o utilizam.
- Eletrodomésticos: Máquinas de lavar e lava-louças utilizam firmware para se comunicar com computadores, configurar ajustes e controles.
- Dispositivos de armazenamento: HDs, dispositivos portáteis e unidades USB contêm firmware para funcionar com o sistema.
- Cartões inteligentes: Contêm firmware para inserir instruções no chip, oferecendo funcionalidades básicas, criptografia e autenticação.
- Automotivo: Veículos contêm sensores, pequenos computadores e sistemas embarcados com firmware para realizar suas funções.
- Dispositivos móveis: Laptops, tablets e smartphones contêm firmware que permite o funcionamento do hardware com diversos softwares.
Casos de uso de software
A maioria dos usuários está familiarizada com o software. Tudo o que instalamos em nossos computadores ou outros dispositivos é um software. O uso de software é parte integrante do nosso dia a dia e possui inúmeras aplicações no mundo todo.
Em relação ao software aplicativo, alguns exemplos são:
- Editores de texto: MS Word, Bloco de notas e Wordpad.
- Planilhas: Microsoft Excel, Apple Numbers, etc.
- Softwares de banco de dados: MS Access e Oracle, etc.
- Simuladores: Simuladores científicos e de voo.
- Softwares corporativos: CRM (Customer Relationship Management).
- Softwares multimídia: Media player e Real player.
- Softwares educacionais: Encarta, BritannicaMathematical, Google Earth e NASA World Wind.
- Softwares de apresentação: Keynotes e Microsoft Powerpoint.
- Ferramentas de gerenciamento de recursos e documentação.
- Pacotes de aplicativos: Microsoft Office e OpenOffice.
- Softwares de acesso a conteúdo: Navegadores e players de mídia.
Em engenharia de sistemas, alguns exemplos são:
- Sistemas operacionais como Windows, macOS e Linux.
- Drivers de dispositivo.
- Firmware.
- BIOS e UEFI.
- Tradutores de linguagem de programação.
- Serviços utilitários.
Conclusão
O firmware é usado para microcodificar o sistema embarcado na maioria dos hardwares, enquanto o software abrange os programas de nível superior. Substituir o firmware é mais complexo do que substituir o software.
No entanto, o firmware é o software de sistema que controla o hardware de um dispositivo. O software, por sua vez, é um conjunto de instruções que permite que seu computador ou outros dispositivos executem tarefas. Espero que as principais diferenças e semelhanças entre firmware e software tenham ficado claras.
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