همه چیز درباره نرم افزار و فریمور

فریمور و نرم‌افزار دو اصطلاحی هستند که در سیستم‌ها و رایانه‌های تعبیه‌شده مدرن جای می‌گیرند.

دنیا در حال تبدیل شدن به دنیای دیجیتال است که بیشتر کارها از طریق رایانه انجام می شود. نرم افزار و سخت افزار رایج ترین اصطلاحاتی هستند که در بحث کامپیوتر استفاده می شود.

بسیاری از عناصر خود را وقف ساخت دستگاه های فناوری مدرن می کنند. انواع مختلفی از نرم افزارها و سخت افزارها وجود دارد و ممکن است با سیستم عامل مواجه شوید.

در صنعت الکترونیک، سیستم عامل و نرم افزار به طور مساوی محبوب هستند. تمایز بین این اصطلاحات می تواند دشوار باشد زیرا گاهی اوقات می توانند هدف یکسانی داشته باشند.

به عنوان مثال، برای نصب دستی یک به روز رسانی سیستم عامل اندروید، می تواند به Firmware مراجعه کند. این بدان معناست که در حالی که به‌روزرسانی سیستم‌عامل را روی تلفن Android خود فلش می‌کنید، این نرم‌افزار برای سخت‌افزار یا سفت‌افزار خاص دستگاه ساخته شده است.

اگر گیج کننده به نظر می رسد، اجازه دهید در مورد این موضوع جامع صحبت کنم.

در این مقاله، تفاوت ها، شباهت ها و برخی موارد استفاده از نرم افزار و سیستم عامل را توضیح خواهم داد.

مرتبط:آیا می توانید نرم افزار ویندوز را روی M1 یا M2 Mac اجرا کنید؟

Firmware چیست؟

در دنیای کامپیوتر، سیستم عامل به عنوان یک کلاس خاص از نرم افزارهای کامپیوتری استفاده می شود که کنترل سطح پایینی را برای سخت افزار خاص هر دستگاه ارائه می دهد. سفت‌افزار شامل عملکردهای ضروری دستگاه است و خدمات انتزاعی سخت‌افزاری را به نرم‌افزارهای سطح بالاتر، مثلاً سیستم‌عامل‌ها، ارائه می‌کند.

برای دستگاه هایی که پیچیدگی کمتری دارند، سیستم عامل به عنوان سیستم عامل کاملی عمل می کند که عملکردهای کنترل، نظارت و دستکاری داده ها را انجام می دهد. در دستگاه های حافظه غیر فرار از جمله EPROM، EEPROM، Flash memory و ROM نگهداری می شود.

یک دانشمند آمریکایی Ascher Opler در سال 1967 عبارت Firmware را ابداع کرد. او از این اصطلاح برای توصیف یک ریزبرنامه بین نرم افزار و سخت افزار استفاده کرد.

در حالی که به روز رسانی سیستم عامل نیاز به جایگزینی فیزیکی رام یا برنامه ریزی مجدد EPROM با استفاده از یک روش خاص دارد. برخی از دستگاه های حافظه سیستم عامل را نمی توان پس از نصب دائمی تغییر داد.

علاوه بر این، دلیل حیاتی پشت به روز رسانی سیستم عامل، رفع اشکالات، افزودن ویژگی ها به دستگاه و موارد دیگر است. شما می توانید به سادگی سیستم عامل را به عنوان “نرم افزار برای سخت افزار” در نظر بگیرید. اگرچه نرم افزار یک اصطلاح متفاوت است، آنها به هم متصل هستند اما قابل تعویض نیستند.

سازندگان دستگاه‌ها اغلب به‌روزرسانی‌های منظم را منتشر می‌کنند تا سخت‌افزار را در حال اجرا و سازگار با رسانه‌های جدید نگه دارند.

سازندگان روتر شبکه همچنین به‌روزرسانی‌های میان‌افزار را در دستگاه‌های شما منتشر می‌کنند تا عملکرد شبکه را بهبود بخشند. همین امر در مورد تولیدکنندگان گوشی های هوشمند، سازندگان دوربین و غیره نیز صدق می کند. برای دانلود چنین به روز رسانی ها فقط باید به وب سایت سازنده مراجعه کنید.

تمامی سیستم عامل ها بر اساس سطح یکپارچه سازی سخت افزار به سه دسته اصلی تقسیم می شوند. آن ها هستند:

• سیستم عامل سطح پایین بخشی ذاتی از سخت افزار دستگاه در نظر گرفته می شود. سیستم عامل سطح پایین بر روی تراشه های فقط خواندنی و غیر فرار مانند ROM ذخیره می شود. بنابراین، نمی توان آن را بازنویسی یا تغییر داد. دستگاه هایی از جمله سیستم عامل سطح پایین در سیستم خود فقط یک بار حافظه قابل برنامه ریزی دارند.
• سیستم عامل سطح بالا: سیستم عامل سطح بالا اجازه به روز رسانی را می دهد اما کمی پیچیده تر از سیستم عامل سطح پایین است. روی تراشه های فلش مموری قرار دارد.
• سیستم عامل فرعی سیستم: به عنوان بخشی از سیستم تعبیه شده می آید. نمونه ای از سیستم عامل فرعی، زیرسیستم قدرت سرور است. زیرسیستم پاور بخشی از سخت افزار سرور است که به طور نیمه مستقل از یک سرور کار می کند.

به عنوان مثال: BIOS یا رابط سیستم عامل قابل توسعه یکپارچه، درایوهای USB، حسگرها، رایانه های کوچک، کارت های هوشمند و غیره.

مرتبط:10 بهترین ابزار توسعه و تست API

به روز رسانی سیستم عامل چگونه کار می کند؟

به‌روزرسانی‌های میان‌افزار اغلب برای جلوگیری از هک سیستم‌افزار، بهبود امنیت، رفع اشکال‌ها، ارائه ویژگی‌های جدید و تعامل با آخرین رسانه‌ها ارائه می‌شوند. این شامل کدهایی است که به سخت افزار می گوید به شیوه ای جدید و اصلاح شده رفتار کند.

برخی از دستگاه های متصل به اینترنت به طور مرتب سیستم عامل جدید را بررسی می کنند و آن را دانلود و نصب می کنند. اما، برخی دیگر از کاربران می‌خواهند که برای دانلود و نصب به‌روزرسانی‌های میان‌افزار از وب‌سایت بازدید کنند. فرکانس به‌روزرسانی‌ها ممکن است بسته به استفاده از دستگاه متفاوت باشد. سفت‌افزار موجود در دستگاه‌های هوشمند ممکن است به به‌روزرسانی‌های مکرر نیاز نداشته باشد.

تلفن‌های هوشمند معمولاً سیستم‌افزار را در کنار به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری ارتقا می‌دهند، بنابراین تلفن به کار خود ادامه می‌دهد و کاربران نیازی به به‌روزرسانی نسخه‌های میان‌افزار ندارند. از بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی نیز خواسته می‌شود هنگام به‌روزرسانی سیستم‌افزار روشن بمانند.

نرم افزار چیست؟

نرم افزار به داده ها، برنامه ها یا دستورالعمل هایی گفته می شود که برای انجام عملیات کامپیوتری برای اجرای وظایف خاص استفاده می شود. این دقیقاً عبارت متضاد سخت افزار است که جنبه های فیزیکی سیستم کامپیوتری را توصیف می کند. ناملموس است

همچنین می‌توانید به نرم‌افزار به‌عنوان اصطلاح عمومی که برای توصیف اسکریپت‌ها، برنامه‌ها و برنامه‌هایی که بر روی هر دستگاهی اجرا می‌شوند، استفاده می‌شود. بنابراین، نرم افزار یک بخش متغیر از کامپیوتر است. دسته بندی اصلی نرم افزارها عبارتند از:

• نرم افزار کاربردی: نرم افزاری است که نیازهای خاص رایانه را برآورده می کند یا برخی از وظایف ضروری را انجام می دهد.
• نرم افزار سیستم: نوع نرم افزار برای اجرای سخت افزار دستگاه طراحی شده است. علاوه بر این، بستری را برای اجرای برنامه ها فراهم می کند.
• نرم افزار برنامه نویسی: این نرم افزار ابزارهای برنامه نویسی مورد نیاز یک توسعه دهنده نرم افزار را فراهم می کند. همچنین به اصطلاح میان افزاری که بین نرم افزار سیستم و نرم افزار کاربردی قرار می گیرد اشاره دارد. علاوه بر این، نرم افزار درایوری دریافت خواهید کرد که دستگاه ها و لوازم جانبی رایانه شما را کار می کند.

در اوایل دهه 1980، نرم افزار بر روی فلاپی دیسک فروخته می شد. بعداً روی سی دی و دی وی دی فروخته شد. بیشتر نرم افزار خریداری شده یا مستقیماً از طریق اینترنت دانلود شده است. شما به راحتی می توانید انواع مختلف نرم افزار را از وب سایت های فروشنده پیدا کنید.

بیایید برخی از انواع طراحی نرم افزار را در زیر مشاهده کنیم:

• طراحی معماری: این طراحی نرم‌افزار زیربنای اصلی نرم‌افزار است که با استفاده از ابزارهای طراحی معماری، ساختار سیستم، اجزای اصلی و روابط آن‌ها را با یکدیگر شناسایی می‌کند.
• طراحی سطح بالا: به عنوان لایه دوم طراحی نرم افزار تعریف می شود که بر روی پیاده سازی سیستم به همراه اجزای سازنده در قالب ماژول هایی که توسط یک پشته نرم افزار پشتیبانی می شوند، تمرکز دارد. علاوه بر این، روابط بین ماژول ها و عملکردهای مختلف سیستم و جریان داده را توصیف می کند.
• لایه تفصیلی: به عنوان لایه سوم فرآیند طراحی نرم افزار تعریف می شود که بر جزئیات پیاده سازی برای معماری نرم افزار مشخص شده تمرکز دارد.

کیفیت نرم‌افزار را می‌توان با برخی ویژگی‌ها، از جمله دسترسی، سازگاری، عملکرد، عملکرد، قابلیت حمل، نصب‌پذیری، محلی‌سازی، کارایی، قابلیت نگهداری، امنیت، قابلیت استفاده، آزمایش‌پذیری، قابلیت اطمینان و موارد دیگر اندازه‌گیری کرد.

نرم افزار چگونه کار می کند؟

همه نرم افزارها داده ها و دستورالعمل هایی را به رایانه می دهند تا کار کند و نیازهای کاربران را برآورده کند. همانطور که در بالا توضیح داده شد، نرم افزارهای کاربردی و سیستمی می توانند به روش های مختلفی کار کنند.

• نرم افزار کاربردی

نرم افزار کاربردی شامل برنامه های زیادی است که نقش های خاصی را برای کاربران نهایی انجام می دهند، مانند پیمایش وب سایت ها و نوشتن گزارش. وظایفی را برای سایر برنامه ها نیز انجام می دهد. اگرچه نرم افزار کاربردی نرم افزار است، اما نمی تواند به تنهایی اجرا شود. به اجرای سیستم عامل کامپیوتر و سایر نرم افزارهای سیستم پشتیبانی نیاز دارد.

اینها برنامه های دسکتاپ نصب شده روی رایانه کاربر برای استفاده از حافظه رایانه برای انجام برخی کارها هستند. آنها فضای روی هارد دیسک را اشغال می کنند و برای انجام کارها نیازی به اتصال به اینترنت ندارند.

از طرف دیگر، برنامه های کاربردی وب برای کار کردن نیاز به اتصال به اینترنت دارند. آنها برای کار به نرم افزار یا سخت افزار سیستم متکی نخواهند بود. دستگاه های حاوی مرورگرهای وب به کاربران اجازه می دهند برنامه های وب را به سرعت راه اندازی کنند.

• سیستم نرم افزار

نرم افزار سیستم جایگاهی بین نرم افزار کاربردی و سخت افزار کامپیوتر رزرو کرده است. در پس‌زمینه اجرا می‌شود و عملکردهای ضروری رایانه شما را انجام می‌دهد. این نرم افزار و سخت افزار سیستم را هماهنگ می کند تا بتوانید نرم افزارهای سطح بالا را برای انجام کارهای خاص اجرا کنید.

• سیستم نرم افزار

نرم افزار سیستم زمانی شروع به کار می کند که کامپیوتر بوت می شود و تا زمانی که سیستم کامپیوتر روشن است به طور مداوم کار می کند. به کد ماشین سطح پایین یا زبان اسمبلی نوشته شده است. بنابراین، به طور مستقل اجرا می شود و به سیستم کامپیوتری اجازه می دهد تا به خوبی کار کند.

فریمور در مقابل نرم‌افزار: شباهت‌ها

اصطلاحات فریمور و نرم‌افزار عبارت‌های قابل تعویض در زمینه سیستم‌های تعبیه‌شده هستند. در صنعت سیستم های جاسازی شده شباهت هایی دارد. به روش های دیگر، متوجه خواهید شد که سیستم عامل نوعی نرم افزار سطح پایین است.

حتی می‌توانید فهرست‌های شغلی با ذکر «مهندس نرم‌افزار جاسازی شده» یا «مهندس سفت‌افزار تعبیه‌شده» را با همان شرح شغل ببینید. این به این دلیل اتفاق می افتد که سمت برنامه سیستم با سمت سیستم توسعه می یابد.

به عنوان مثال، هنگام کار با طرح barebone (بدون سیستم عامل)، فقط تعدادی فایل مخصوص فروشنده میکروکنترلر (CPU که از درایورها و هدرها پشتیبانی می کند) و چند درایور شخص ثالث (برای نمایشگر و TCP/IP) خواهید داشت. این فایل ها می توانند بخش سخت افزاری نرم افزار را مدیریت کنند.

با درایورها و هدرها، می توانید نرم افزار کاربردی بنویسید. بعداً همه فایل ها در یک فایل باینری ترکیب می شوند. اگر سیستم عاملی مانند FreeRTOS یا VxWorks هستید، RTOS مسئولیت مدیریت حافظه و تغییر زمینه را بر عهده می گیرد. با وجود آن، باید نرم افزار کاربردی را با کمک درایورهای میکروکنترلر، درایورهای شخص ثالث و فایل های RTOS بنویسید.

سیستم عامل در مقابل نرم‌افزار

شما سیستم عامل را در محدوده تجهیزات محاسباتی، از جمله دستگاه‌های پیچیده دریافت خواهید کرد. برخی از کاربردهای واقعی سیستم عامل به شرح زیر است:

• رایانه شخصی: سیستم عامل رایانه در یک تراشه حافظه کوچک تعبیه شده است. لوازم جانبی کامپیوتر مانند کارت گرافیک، گرافیک و غیره نیز حاوی سیستم عامل هستند.
• لوازم خانگی: ماشین های لباسشویی و ظرفشویی از سیستم عامل استفاده می کنند. این دستگاه را قادر می سازد تا با رایانه ای که تنظیمات و کنترل ها را پیکربندی می کند ارتباط برقرار کند.
• دستگاه‌های ذخیره‌سازی: دیسک‌های سخت، دستگاه‌های ذخیره‌سازی قابل حمل و درایوهای USB حاوی سیستم‌افزاری هستند که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد با سیستم رایانه کار کنند.
• کارت‌های هوشمند: کارت‌های هوشمند همچنین حاوی سیستم‌افزاری برای جاسازی دستورالعمل‌ها در تراشه برای ارائه عملکردهای اساسی، رمزگذاری و احراز هویت هستند.
• خودرو: وسایل نقلیه حاوی حسگرها، رایانه‌های کوچک و سیستم‌های تعبیه‌شده با سیستم‌افزار هستند که به آن‌ها در انجام وظایفشان کمک می‌کند.
  دستگاه های تلفن همراه: لپ تاپ ها، تبلت ها، تلفن های هوشمند و سایر دستگاه های تلفن همراه حاوی سیستم عاملی هستند که سخت افزار را قادر می سازد با چندین نرم افزار اجرا شود.

از موارد نرم افزاری استفاده کنید

من حدس می‌زنم تقریباً هر کاربر تا به امروز نرم‌افزاری را می‌شناسد. هر آنچه که در رایانه یا دستگاه های دیگر نصب و دانلود می کنند در قالب نرم افزار است. استفاده از هر نرم افزاری قبلاً به روال همه افراد اضافه شده است. کاربردهای گسترده ای در سراسر جهان دارد.

از نظر نرم افزار کاربردی، نمونه ها عبارتند از:

• نرم افزارهای پردازش متن: MS Word، Notepad و Wordpad
• نرم افزار صفحه گسترده: Microsoft Excel، Apple Numbers و غیره.
• نرم افزار پایگاه داده: MS Access و Oracle و غیره.
• نرم افزار شبیه سازی: شبیه سازهای علمی و شبیه سازهای پرواز
• نرم افزار سازمانی: سیستم مدیریت ارتباط با مشتری (CRM)
• نرم افزار چند رسانه ای: Media player و Real player
• نرم افزارهای آموزشی: Encarta، BritannicaMathematical، Google Earth، NASA World Wind
• نرم افزار ارائه: Keynotes و Microsoft Powerpoint
• نرم افزار کارگر اطلاعات: ابزارهای مدیریت منابع، ابزارهای مستندسازی و غیره.
• مجموعه های کاربردی: مایکروسافت آفیس، اپن آفیس و غیره.
• نرم افزار دسترسی به محتوا: مرورگرهای وب، دسترسی به محتوا از طریق پخش کننده های رسانه و موارد دیگر

از نظر مهندسی سیستم، نمونه ها عبارتند از:

• سیستم عامل هایی مانند ویندوز، macOS و لینوکس
• درایورهای دستگاه
• سیستم عامل
  BIOS  وUEFI
• مترجم زبان برنامه نویسی
• خدمات رفاهی

نتیجه

سیستم عامل معمولاً برای میکروکد کردن سیستم تعبیه شده در اکثر سخت افزارها استفاده می شود، در حالی که نرم افزار به برنامه های سطح بالا اشاره دارد. جایگزین کردن سیستم عامل مشکل است، اما در مورد نرم افزار، شما هرگز با دردسر زیادی روبرو نخواهید شد.

با این حال، سیستم عامل نرم افزار سیستمی است که سخت افزار دستگاه را کنترل می کند. نرم افزار، به طور کلی، مجموعه ای از دستورالعمل ها است که به رایانه یا سایر دستگاه های شما اجازه می دهد وظایف را انجام دهند. امیدوارم تفاوت ها و شباهت های کلیدی بین سیستم عامل و نرم افزار تا کنون آشکار شده باشد.