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標題: 驅(qū)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(qū)動和固件有啥不同？
相信初學操作系統(tǒng)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(qū)動，什么是固件呢？
驅(qū)動為軟件服務，固件為硬件服務
（來自知乎時國懷）
驅(qū)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(tǒng)概念還不明確的時代，二者是沒有明顯區(qū)別的。

但是隨著計算機體系結(jié)構的發(fā)展，硬件的種類開始變多，操作系統(tǒng)的種類也變多了。

這個時候，因為各種技術的、商業(yè)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(qū)動支持呢？因為有不同的操作系統(tǒng)。我不知道你對操作系統(tǒng)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(tǒng)？知道有RTOS？知道有上百種不同的內(nèi)核？

不同的操作系統(tǒng)，對于操作硬件的方式完全不同，在Windows里應用態(tài)是無法直接寫IO端口的，而在嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)，又不能把firmware寫的太死，必須預留足夠的余地讓軟件自由發(fā)揮——軟件的自由發(fā)揮就是驅(qū)動。

不同操作系統(tǒng)的驅(qū)動是不能兼容的，原因就是驅(qū)動是為操作系統(tǒng)服務的，有的操作系統(tǒng)是單線程的，有些操作系統(tǒng)不允許動態(tài)申請內(nèi)存，所以不同的操作系統(tǒng)要操作硬件，就要根據(jù)自身的特性編寫對應的操作代碼，這就是驅(qū)動存在的意義——適應系統(tǒng)需要。

假如世界上只有一種操作系統(tǒng)，并且版本永遠不會改變，那么firmware和驅(qū)動就可以融合在一起，但這只能一個不現(xiàn)實的夢想，要知道民用操作系統(tǒng)和工業(yè)控制操作系統(tǒng)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(qū)動和固件從來沒有過明確的定義，就好像今天我們說內(nèi)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(nèi)存”，你不能說這樣說就錯了，因為這確實是一種“內(nèi)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(tǒng)管理的外部設備（Device）的代碼段。很多時候 Driver會被實現(xiàn)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(tǒng)具備了驅(qū)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(fā)現(xiàn)了這個設備），總線驅(qū)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(qū)動會調(diào)用driver的probe()函數(shù)，把設備的信息（例如端口，中斷號等）傳遞給驅(qū)動，驅(qū)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(tǒng)上（例如字符設備，v4l2子系統(tǒng)等）。這樣操作系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(nèi)核的源代碼樹中，生成目標系統(tǒng)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(tài)helper程序的幫助下，可以把指定的firmware加載到內(nèi)存中，由驅(qū)動傳輸?shù)街付ǖ脑O 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(qū)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(shù)據(jù)。firmware是什么，只有使用這些數(shù)據(jù)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(jié)內(nèi)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(qū)別
（來自知乎楊慶）
驅(qū)動 driver 指的提供編程api接口，用以操控某一硬件/軟件產(chǎn)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(chǎn)品內(nèi)部只讀記憶體里面，與硬件產(chǎn)品捆綁匹配的程序。這個名詞的定義主要強調(diào)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(chǎn)品的驅(qū)動都不屬于固件。

● 打印機驅(qū)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(qū)動的:
“
● 洗衣機內(nèi)置電腦程序。此為直接用戶交互的系統(tǒng)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(tǒng)。

同屬于firmware 和 driver的：
“
● 路由器內(nèi)置系統(tǒng)... 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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