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標題: 驅動和固件有啥不同？ [打印本頁]

作者: 技術小白 時間: 2017-9-9 09:48
標題: 驅動和固件有啥不同？
相信初學操作系統的同學，都曾對這個問題有過疑問，從嵌入式、單片機到PC，各種解釋都有，到底什么是驅動，什么是固件呢？
驅動為軟件服務，固件為硬件服務
（來自知乎時國懷）
驅動和固件（firmware）都是代碼，前者為軟件服務，后者為硬件服務。

在操作系統概念還不明確的時代，二者是沒有明顯區別的。

但是隨著計算機體系結構的發展，硬件的種類開始變多，操作系統的種類也變多了。

這個時候，因為各種技術的、商業的原因，硬件廠商希望自己的硬件能被更多的軟件廠商使用，所以就需要在硬件之上做一些封裝，讓自己的硬件操縱起來更容易，這個時候就要有firmware這種東西了，它簡化了軟件與硬件的交互。

但是為什么不把fimware做的很完美，做的不需要驅動支持呢？因為有不同的操作系統。我不知道你對操作系統的理解是到什么程度？只知道Windows？還是還僅僅知道Linux？還是清楚Unix和FreeBSD是不同的系統？知道有RTOS？知道有上百種不同的內核？

不同的操作系統，對于操作硬件的方式完全不同，在Windows里應用態是無法直接寫IO端口的，而在嵌入式系統里，一般都不限制直接操作IO端口。所以，硬件廠商一方面為了自己的硬件能被軟件更簡單的使用，就需要寫firmware，而另一方面為了兼容各種操作系統，又不能把firmware寫的太死，必須預留足夠的余地讓軟件自由發揮——軟件的自由發揮就是驅動。

不同操作系統的驅動是不能兼容的，原因就是驅動是為操作系統服務的，有的操作系統是單線程的，有些操作系統不允許動態申請內存，所以不同的操作系統要操作硬件，就要根據自身的特性編寫對應的操作代碼，這就是驅動存在的意義——適應系統需要。

假如世界上只有一種操作系統，并且版本永遠不會改變，那么firmware和驅動就可以融合在一起，但這只能一個不現實的夢想，要知道民用操作系統和工業控制操作系統差別是十分巨大的。
driver和firmware沒有什么直接的關系
(來自知乎in nek)
從計算機領域來說，驅動和固件從來沒有過明確的定義，就好像今天我們說內存，大部分人用來表示SDRAM，但也有人把Android里的“固化的Flash/Storage"稱為“內存”，你不能說這樣說就錯了，因為這確實是一種“內部存儲”。

但在Linux Kernel中，Driver和Firmware是有明確含義的，其中Driver是控制被操作系統管理的外部設備（Device）的代碼段。很多時候 Driver會被實現為LKM，但這不是必要條件。driver通過driver_register()注冊到總線(bus_type）上，代表系統具備了驅動某種設備（device）的能力。當某個device被注冊到同樣的總線的時候（通常是總線枚舉的時候發現了這個設備），總線驅動會對driver 和device會通過一定的策略進行binding（即進行匹配），如果Binding成功，總線驅動會調用driver的probe()函數，把設備的信息（例如端口，中斷號等）傳遞給驅動，驅動就可以對真實的物理部件進行初始化，并把對該設備的控制接口注冊到Linux的其他子系統上（例如字符設備，v4l2子系統等）。這樣操作系統的其他部分就可以通過這些通用的接口來訪問設備了。

而Firmware，是表示運行在非“控制處理器”（指不直接運行操作系統的處理器，例如外設中的處理器，或者被用于bare metal的主處理器的其中一些核)中的程序。這些程序很多時候使用和操作系統所運行的處理器完全不同的指令集。這些程序以二進制形式存在于Linux內核的源代碼樹中，生成目標系統的時候，通常拷貝在/lib/firmware目錄下。當driver對device進行初始化的時候，通過 request_firmware()等接口，在一個用戶態helper程序的幫助下，可以把指定的firmware加載到內存中，由驅動傳輸到指定的設備上。

所以，總的來說，其實driver和firmware沒有什么直接的關系，但firmware通常由驅動去加載。我們討論的那個OS，一般不需要理解firmware是什么，只是把它當做數據。firmware是什么，只有使用這些數據的那個設備才知道。好比你用一個電話，電話中有一個軟件，這個軟件你完全不關心如何工作的，你換這個軟件的時候，就可以叫這個軟件是“固件”，但如果你用了一個智能手機，你要細細關心什么是上面的應用程序，Android平臺，插件之類的細節內容，你可能就不叫這個東西叫“固件”了。

這種情況在計算機領域非常常見，所以大部分Spec都自己重新定義概念。比如說，我們平時寫軟件，說Component，很多就是指軟件的其中一個部分，但在UEFI中，Component的定義是：

An executable image. Components defined in this specification support on elf the defined module types.

這是一個“獨立的映像”，和我們一般理解的概念就完全不同，但如果你學計算機，請了解，這是我們的慣例。
從實例看driver 和 firmware的區別
（來自知乎楊慶）
驅動 driver 指的提供編程api接口，用以操控某一硬件/軟件產品的應用程序。以程序的使用目的來定義它是否為driver。

固件firmware 概念上來說是指那些預安裝到硬件產品內部只讀記憶體里面，與硬件產品捆綁匹配的程序。這個名詞的定義主要強調此類軟件的不應當被修改，并且與硬件捆綁的特性。更改firmware屬于hack范疇了。

名詞解釋到這，下面舉幾個例子吧。

屬于driver但不屬于firmware的例子：
“
● oracle database, .net driver。所有軟件產品的驅動都不屬于固件。

● 打印機驅動光盤。由于并沒有預裝入打印機只讀記憶體，不屬于固件。

屬于固件但不屬于驅動的:
“
● 洗衣機內置電腦程序。此為直接用戶交互的系統終端(user interface，UI)，并不和其他應用程序交互(application programming interface, API)。

● 計算器里面的操作系統。

同屬于firmware 和 driver的：
“
● 路由器內置系統... 刻錄入路由器存儲器，用于與其他軟件連接交互的(電腦，手機，其他路由器等)。

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