Firmware
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Unter Firmware bzw. hardwarenahe Software versteht man Software, die in verschiedene elektronische Geräte in einem programmierbaren Chip, und zwar heute fast ausschließlich in Microcontroller eingebettet ist. Sie ist zumeist in einem Flash-Speicher, einem EPROM oder einem EEPROM gespeichert, der heute zumeist in den Microcontrollerbaustein integriert ist.
Software wird hingegen auf Festplatten, CD-ROMs, neuerdings auch auf Flash-Speicher selbst, gespeichert.
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[Bearbeiten] Funktion
Die Firmware enthält meistens elementare Funktionen zur Steuerung des Gerätes, Ein- und Ausgaberoutinen, gelegentlich auch umfangreichere Funktionen für Arbeiten mit Speicher, CPU und anderen Komponenten.
Firmware wird beispielsweise verwendet in Festplattenrekordern, DVD-Brennern, DVD-Playern, neueren Fernsehgeräten, Haushaltsgeräten, Digitalkameras, Computerteilen (Grafikkarten, Laufwerken, usw.) und vielen anderen Geräten.
Sie befindet sich auch in eingebetteten Systemen wie digitalen Kameras, ADSL-Modems oder Mobiltelefonen.
Im modernen Automobil befinden sich typisch 15 bis 50 Steuergeräte (ABS, ESP, ACC, Airbags, Motorsteuerung, Tacho, Radio, Klimaanlage, Bodycontroller, Einparkhilfe, Fensterheber, etc. etc.), von denen jedes seine eigene Firmware beinhaltet. Viele Steuergeräte können in der Werkstatt mit neuer Firmware versehen werden.
Bei Computern dient Firmware hauptsächlich dazu, nach dem Einschalten den ersten Teil des eigentlichen Betriebssystems von einer Festplatte in den Hauptspeicher zu laden; danach wird die Kontrolle von der Firmware an den soeben geladenen Betriebssystemteil abgegeben, der dann den weiteren Startvorgang durchführt.
Computer-Firmware ist beispielsweise das BIOS bei PCs bzw. OpenFirmware bei CHRP- , Apple-Computer oder Computer von SUN.
[Bearbeiten] Arten von Firmware
Firmware kann in zwei Kategorien eingeteilt werden:
[Bearbeiten] monolithische Firmware
Hierbei muss man zwischen Geräten unterscheiden, die aus Sicht des Benutzers monolithisch sind, also nicht aus mehreren Komponenten bestehen, die einzeln erworben werden können (etwa Handys, Taschenrechner, DVD-Player, Fernsehgeräte, etc.), und modularen Systemen wie PCs. Erstere haben i. d. R. genau eine Firmware, die auch nicht in allen Fällen vom Benutzer selbst austauschbar ist.
[Bearbeiten] modulare Firmware
Bei modularen Systemen ist es nicht unüblich, dass die einzelnen Module jeweils eine eigene Firmware beinhalten. So ist zum Beispiel bei manchen Grafikkarten, Festplatten, vielen optischen Laufwerken und nahezu allen Mainboards die Firmware austauschbar, in sehr vielen Fällen vom Benutzer selbst. (Hinweis: Im Prinzip ist auch ein DVD-Player modular aufgebaut aus DVD-ROM-Laufwerk und einem Mainboard. Bei manchen Geräten kann auch die Firmware für das DVD-Laufwerk aktualisiert werden.)
[Bearbeiten] Software oder Hardware?
Firmware nimmt als Software in der Hardware eine Mittelstellung zwischen Software und Hardware ein. Sie ist fast immer modellspezifisch, d.h. sie funktioniert nicht auf anderen Gerätemodellen; sie wird in der Regel von der Hersteller-Firma mitgeliefert. Ohne Firmware sind die entsprechenden Geräte nicht funktionsfähig.
Rechtlich gesehen ist es strittig, ob Firmware als Software oder Hardware zu klassifizieren ist.(Nicht verifizierte Aussage; ist ggf. nicht korrekt. Bitte Nachprüfen!) Aufgrund der rasanten Entwicklung auf diesem Sektor (die Gesetzeslage hinkt hinterher und hat die Möglichkeit des Upgradings einer Firmware noch nicht miteinbezogen) wird es allerdings nur eine Frage der Zeit sein und Firmware wird auch rechtlich als Software akzeptiert werden. Es bietet sich daher an, anstatt von "Firmware" den Begriff "hardwarenahe Software" zu verwenden.
[Bearbeiten] Aktualisierung der Firmware
Bei heutigen Geräten ist es manchmal möglich, die Firmware eines Gerätes durch ein Update zu aktualisieren. Sogenannte programmierbare ROMs oder EEPROMs können über spezielle Verfahren gelöscht und neu beschrieben werden. Diesen Vorgang nennt man flashen. Die Neuprogrammierung eines Flash-Speichers ermöglicht die Fehlerbehebung sowie den Einbau neuer Funktionen. Das Überschreiben beim normalen Betrieb ist nur dann möglich, wenn derjenige Teil des Flash-Speichers, der neu beschrieben werden soll, nicht von der Firmware in Gebrauch ist.
Schlägt das Firmwareupdate zum Beispiel durch eine Unterbrechung der Stromzufuhr während des Schreibens fehl, so ist es möglich, dass das Gerät dabei unbrauchbar wird: wenn die elementaren Funktionen zur Aktualisierung der Firmware selbst gelöscht und nicht erfolgreich erneuert werden, kann eine funktionsfähige Firmware nur noch durch eine externe Programmierung mit einem entsprechenden Programmiergerät aufgespielt werden. Einige Geräte besitzen deshalb nicht überschreibbare Firmwareupdate-Funktionen, die auch bei einem fehlgeschlagenen Update noch funktionstüchtig sind. CD- und DVD-(Brenner-)Laufwerke können oft noch unter MS-DOS neu geflasht werden, wenn bei den heute üblichen unter Windows laufenden Flashprogrammen etwas schief gegangen ist und das Laufwerk daher unter Windows nicht mehr erkannt wird.
Früher war Firmware typischerweise in einem ROM gespeichert, was bei einem Update der Firmware den Austausch des kompletten ROM-Bausteins nötig machte.
In seltenen Fällen ist die Firmware nicht im Gerät selbst dauerhaft gespeichert, sondern wird während des Bootvorganges oder beim Einstecken des Gerätes in einen RAM-Baustein, der sich im Gerät befindet, geschrieben. Ein Update ist hierbei meist extrem einfach, da die Firmware einfach als Datei im lokalen Dateisystem des Rechners abgelegt ist, und durch überschreiben der Datei aktualisiert werden kann. Diese Variante ist insbesondere bei WLAN-Karten (PCI oder PCMCIA), sowie WLAN-Adaptern (USB) häufig anzutreffen. Weiters auch bei USB-ADSL-Modems.
Der Grund für die zunehmende Verbreitung von Firmware ist einfach: Diese kann auch nach Herstellung des Gerätes beliebig ausgetauscht werden, was es ermöglicht, Fehler nachträglich zu korrigieren, ohne Hardware auszutauschen, was teure Rückrufaktionen oft überflüssig macht.
[Bearbeiten] Weblinks
- Artikel "Firmware FAQ" Firmware FAQ für CD-/DVD-Brenner
