Төмен деңгейлі компьютерлік бағдарламалық құралдар
Firmware
Фирмалық бағдарламалық құрал: төмен деңгейдегі бақылау, жабдықпен өзара әрекеттесу, ROM, EPROM, EEPROM жадысында сақталады. Компьютерлер, телефондар, автокөліктерде қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Төмен деңгейдегі компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету
Low level computer software
Компьютерлік техникада, микрокод – есептеу құрылғыларының аппараттық жабдықтарын төмен деңгейде басқаруды қамтамасыз ететін бағдарламалық қамтамасыз ету. Құрылғы салыстырмалы түрде қарапайым болса, микрокод барлық басқару, бақылау және деректерді өңдеу функционалдығын орындай алады. Күрделі құрылғы үшін микрокод салыстырмалы төмен деңгейдегі басқаруды, сондай-ақ операциялық жүйе сияқты жоғары деңгейдегі бағдарламалық қамтамасыз етуге аппараттық абстракция қызметтерін ұсынуы мүмкін. Микрокод жеке компьютерлер, телефондар, үй шаруалық техникасы, көліктер, компьютерлік перифериялық құрылғылар және осы үлкен жүйелердің ішіндегі көптеген цифрлық микросхемалар сияқты компьютерлік құрылғылардың кең ауқымында кездеседі. Микрокод ұшпайтын жадта (ROM) немесе EPROM, EEPROM немесе флэш-жад сияқты бағдарламаланатын жадта сақталады. ROM-да сақталған құрылғының микрокодын өзгерту үшін жад чипін физикалық түрде ауыстыру қажет, бірақ кейбір чиптер өндірілгеннен кейін алынып тасталмайды. Бағдарламаланатын жадты кейде "жарқырату" деп аталатын процедура арқылы қайта бағдарламалауға болады. Микрокодты өзгертудің жалпы себептері – қателерді түзету және жаңа мүмкіндіктерді қосу.
In computing, firmware is software that provides low level control of computing device hardware. For a relatively simple device, firmware may perform all control, monitoring and data manipulation functionality. For a more complex device, firmware may provide relatively low level control as well as hardware abstraction services to higher level software such as an operating system. Firmware is found in a wide range of computing devices including personal computers, phones, home appliances, vehicles, computer peripherals and in many of the digital chips inside each of these larger systems. Firmware is stored in non volatile memory either read only memory (ROM) or programmable memory such as EPROM, EEPROM, or flash. Changing a device's firmware stored in ROM requires physically replacing the memory chip although some chips are not designed to be removed after manufacture. Programmable firmware memory can be reprogrammed via a procedure sometimes called flashing. Common reasons for changing firmware include fixing bugs and adding features.
Тарих және этимология
Ашер Оплер 1967 жылы Datamation журналында «аппараттық құралдар» және «бағдарламалық құралдар» арасындағы делдал термин ретінде «тұрақтандыру» терминін қолданды. Осы мақалада Оплер пайдаланушының көзқарасынан дәстүрлі бағдарламалардан өзгеше практикалық және психологиялық мақсаты бар компьютерлік бағдарламаның жаңа түріне сілтеме жасады. Компьютерлердің күрделілігі арта бастағанда, әртүрлі бағдарламаларды пайдаланушының қалауынша күрделі бағдарламаларды іске қосу үшін қажетті тұрақты ортаны қамтамасыз ету үшін алдымен іске қосу және орындау қажет екені анық болды. Бұл компьютерді сол бағдарламаларды автоматты түрде іске қосуға бағдарламалауды талап етті. Сонымен қатар, компаниялар, университеттер және маркетологтар компьютерлерді техникалық білімі аз адамдарға сатқысы келгендіктен, тұрмыстық мақсаттар үшін бағдарламаларды оңай іске қосуға мүмкіндік беретін үлкен автоматтандыру қажет болды. Бұл пайдаланушы саналы түрде іске қоспайтын бағдарламалық жасақтама түрін тудырды, тіпті қарапайым пайдаланушы оның бар екенін білмейтін жағдайларға әкелді. Бастапқыда бұл жазуға болатын басқару сақтағышының мазмұнын білдірді (кішкентай, арнайы жоғары жылдамдықты жад), онда компьютердің нұсқаулар жиынтығын анықтайтын және іске асыратын микрокод болды, және оны орталық процессор (CPU) іске асыра алатын нұсқауларды мамандандыру немесе өзгерту үшін қайта жүктеуге болады. Бастапқыда қолданылғанда, тұрақтандыру аппараттық құралдардан (CPU-ның өзінен) және бағдарламалық құралдардан (CPU-да орындалатын қалыпты нұсқаулардан) өзгеше болды. Ол CPU машиналық нұсқауларынан емес, машиналық нұсқауларды іске асыруға қатысатын төменгі деңгейдегі микрокодтан тұрды. Ол аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету арасындағы шекарада болды, сондықтан оған «тұрақтандыру» деген ат берілді. Уақыт өте келе, кеңінен қолданылуы «тұрақтандыру» сөзінің мағынасын кеңейтіп, аппараттық құралдармен тығыз байланысты кез келген компьютерлік бағдарламаны, соның ішінде ПК-дегі BIOS, смартфондардағы жүктеу тұрақтандыруы, компьютерлік перифериялық құрылғыларды немесе микротолқынды пештер, қашықтан басқару сияқты қарапайым тұтынушылық электрондық құрылғылардың басқару жүйелерін білдіруге мүмкіндік берді.
Ascher Opler used the term firmware in a 1967 Datamation article, as an intermediary term between "hardware" and "software". In this article, Opler was referring to a new kind of computer program that had a different practical and psychological purpose from traditional programs from the user's perspective. As computers began to increase in complexity, it became clear that various programs needed to first be initiated and run to provide a consistent environment necessary for running more complex programs at the user's discretion. This required programming the computer to run those programs automatically. Furthermore, as companies, universities, and marketers wanted to sell computers to laypeople with little technical knowledge, greater automation became necessary to allow a lay user to easily run programs for practical purposes. This gave rise to a kind of software that a user would not consciously run, and it led to software that a lay user wouldn't even know about. Originally, it meant the contents of a writable control store (a small specialized high speed memory), containing microcode that defined and implemented the computer's instruction set, and that could be reloaded to specialize or modify the instructions that the central processing unit (CPU) could execute. As originally used, firmware contrasted with hardware (the CPU itself) and software (normal instructions executing on a CPU). It was not composed of CPU machine instructions, but of lower level microcode involved in the implementation of machine instructions. It existed on the boundary between hardware and software; thus the name firmware. Over time, popular usage extended the word firmware to denote any computer program that is tightly linked to hardware, including BIOS on PCs, boot firmware on smartphones, computer peripherals, or the control systems on simple consumer electronic devices such as microwave ovens, remote controls.
Үй және жеке пайдалану өнімдері
Ойын консольдары, сандық камералар және портативті музыка ойнатқыштар сияқты тұтынушылық құрылғылар бағдарламалық құрамды жаңартуды қолдайды. Кейбір компаниялар жаңа ойнатылатын файл форматтарын (кодектерді) қосу үшін бағдарламалық құрамды жаңартуды пайдаланады. Бағдарламалық құрамды жаңарту арқылы өзгеруі мүмкін басқа мүмкіндіктерге GUI және тіпті батареяның қызмет мерзімі жатады. Смартфондарда жаңа мүмкіндіктерді қосу және қауіпсіздік мәселелерін жою үшін сымсыз бағдарламалық құрамды жаңарту мүмкіндігі бар.
Consumer appliances like gaming consoles, digital cameras and portable music players support firmware upgrades. Some companies use firmware updates to add new playable file formats (codecs). Other features that may change with firmware updates include the GUI or even the battery life. Smartphones have a firmware over the air upgrade capability for adding new features and patching security issues.
Автомобильдер
1996 жылдан бері көптеген автомобильдер механикалық проблемаларды анықтау үшін бортындағы компьютер мен түрлі сенсорларды қолданып келеді. 2010 жылдан бастап қазіргі заманғы көліктерде компьютермен басқарылатын тежегіш жүйелер (ABS) және компьютермен басқарылатын беріліс басқару блогы (TCU) да пайдаланылады. Бұл арқылы жүргізушілер жүргізу кезінде, мысалы, жанармайдың нақты уақыт режиміндегі үнемділігі және дөңгелектердің қысымы туралы ақпаратты приборлық панельде көре алады. Жергілікті дилерлер көліктің көп бөлігінің бағдарламалық қамтамасын жаңарта алады.
Since 1996, most automobiles have employed an on board computer and various sensors to detect mechanical problems. as of 2010, modern vehicles also employ computer controlled anti lock braking systems (ABS) and computer operated transmission control units (TCUs). The driver can also get in dash information while driving in this manner, such as real time fuel economy and tire pressure readings. Local dealers can update most vehicle firmware.
Жарылдап тұрған
Жарқылау (Flashing) құрылғыны жаңарту немесе құрылғының жұмысына байланысты қызмет провайдерін өзгерту үшін жасалуы мүмкін, мысалы, бір ұялы телефон операторынан екіншісіне ауысу немесе жаңа операциялық жүйені орнату. Егер құрылғының бағдарламалық құралы (прошивка) жаңартылатын болса, көбінесе ол провайдер ұсынған бағдарлама арқылы жасалады. Жаңарту алдында ескі бағдарламалық құралды сақтау мүмкіндігі болады, егер жаңарту сәтсіз аяқталса немесе жаңа нұсқа нашар жұмыс істесе, оған қайта оралу үшін. Өндірушілердің жарқылау құралдарына тегін балама бағдарламалық жасақтамалар жасалған, мысалы Flashrom.
Flashing This can be done to upgrade a device or to change the provider of a service associated with the function of the device, such as changing from one mobile phone service provider to another or installing a new operating system. If firmware is upgradable, it is often done via a program from the provider, and will often allow the old firmware to be saved before upgrading so it can be reverted to if the process fails, or if the newer version performs worse. Free software replacements for vendor flashing tools have been developed, such as Flashrom.
Қондырғы бағдарламалық жасақтаманы бұзу
Кейде үшінші тараптар жаңа мүмкіндіктер беру немесе жасырын функционалдылықты ашу үшін фирмалық бағдарламаның ресми емес жаңа немесе өзгертілген ("қосымша") нұсқасын жасайды; мұндай бағдарламалар жеке фирмалық бағдарлама деп аталады. Мысалы, портативті медиа ойнатқыштар үшін фирмалық бағдарламаны алмастыру ретінде Rockbox қолданылады. Әртүрлі құрылғылар үшін көптеген дербес жобалар бар, олар бұрын шектеулі құрылғыларда жалпы мақсаттағы есептеу мүмкіндіктерін ашады (мысалы, iPod-та Doom ойынын іске қосу). Фирмалық бағдарламаны бұзушылар көбінесе көптеген құрылғыларда өздерін орнату немесе іске қосу үшін фирмалық бағдарламаны жаңарту мүмкіндігін пайдаланады. Дегенмен, кейбір жағдайларда, өндіруші лицензияланбаған кодты іске қосуға кедергі келтіру үшін аппараттық құралды құлыптауға тырысқандықтан, қателерді пайдалану қажет болады. Көптеген фирмалық бағдарламаны бұзу жобалары ақысыз бағдарламалық қамтамасыз ету болып табылады.
Sometimes, third parties develop an unofficial new or modified ("aftermarket") version of firmware to provide new features or to unlock hidden functionality; this is referred to as custom firmware. An example is Rockbox as a firmware replacement for portable media players. There are many homebrew projects for various devices, which often unlock general purpose computing functionality in previously limited devices (e. g., running Doom on iPods). Firmware hacks usually take advantage of the firmware update facility on many devices to install or run themselves. Some, however, must resort to exploits to run, because the manufacturer has attempted to lock the hardware to stop it from running unlicensed code. Most firmware hacks are free software.
ҚТҚ-ның бағдарламалық жасақтамасының бұзылуы
Мәскеудегі Kaspersky Lab компаниясы "Equation Group" деп аталатын әзірлеушілер тобының әртүрлі диск модельдері үшін қатты дискілердің микрокодтарын өзгертетін бағдарламалық жасақтаманы жасағанын анықтады, онда трояндық бұғма бар, ол деректерді дискте форматтау немесе тазалау болған жағдайда да жойылмайтын жерлерге сақтауға мүмкіндік береді. Kaspersky Lab есебінде бұл топтың АҚШ Ұлттық қауіпсіздік агенттігінің (NSA) құрамында екені нақты айтылмаса да, Equation Group-тың әртүрлі бағдарламалық жасақтамаларының кодынан алынған мәліметтер олардың NSA-ның бөлігі екенін көрсетеді. Kaspersky Lab зерттеушілері Equation Group-тың қызметін ең жетілген хакерлік операция деп бағалады, сондай-ақ Equation Group салдарынан кем дегенде 42 елде 500-ге жуық жұқтыру тіркелгенін құжаттады.
The Moscow based Kaspersky Lab discovered that a group of developers it refers to as the "Equation Group" has developed hard disk drive firmware modifications for various drive models, containing a trojan horse that allows data to be stored on the drive in locations that will not be erased even if the drive is formatted or wiped. Although the Kaspersky Lab report did not explicitly claim that this group is part of the United States National Security Agency (NSA), evidence obtained from the code of various Equation Group software suggests that they are part of the NSA. Researchers from the Kaspersky Lab categorized the undertakings by Equation Group as the most advanced hacking operation ever uncovered, also documenting around 500 infections caused by the Equation Group in at least 42 countries.
Қауіпсіздік тәуекелдері
Марк Шаттлворт, Ubuntu Linux дистрибутивін жасаған Canonical компаниясының негізін қалаушы, меншік фирмалық бағдарламаны қауіпсіздік тәуекелі деп сипаттады, "құрылғыңыздағы фирмалық бағдарлама – NSA-ның ең жақсы досы" деп айтты және фирмалық бағдарламаны "өте үлкен трояндық жылқы" деп атады. Ол төмен сапалы, жабық кодты фирмалық бағдарлама жүйе қауіпсіздігіне үлкен қауіп төндіретінін мәлімдеді: "Сіздің ең үлкен қатеңіз – сенім орнын қорлап жүрген жалғыз мекеме NSA деп ойлау. Шындығында, барлық фирмалық бағдарлама – өндірушілердің ең жоғары дәрежедегі бейқамдығы және осындай агенттіктердің өте кең ауқымынан ең жоғары дәрежедегі шеберлігінің нәтижесінде туған қауіпсіздік ошағы". Бұл мәселені шешудің мүмкін жолы ретінде ол "аппараттық байланыс пен тәуелділіктерді" сипаттайтын және "орындалатын кодты қамтымауы керек" декларативтік фирмалық бағдарламаны ұсынды. Фирмалық бағдарлама ашық кодты болуы керек, сонда кодты тексеруге және растауға болады. Хакерлер де смартфондар мен USB құрылғылары сияқты құрылғыларға зиянды бағдарламаларды енгізуге бағытталған фирмалық бағдарламаларды өзгертуге тырысты. Смартфонға зиянды бағдарламаны енгізудің бір мысалы Symbian OS-те MalCon хакерлер конференциясында көрсетілді. BadUSB деп аталған USB құрылғысының фирмалық бағдарламасын бұзу Black Hat USA 2014 конференциясында таныстырылды, онда USB флеш-дискінің микроконтроллерін компьютерді басқару, деректерді ұрлау немесе пайдаланушыны бақылау үшін басқа құрылғы түрлерін имитациялау үшін қайта бағдарламалауға болатыны көрсетілді. Басқа қауіпсіздік зерттеушілері BadUSB принципін қалай пайдалануға болатыны бойынша жұмыс істеді, сонымен бірге әртүрлі USB құрылғыларының мінез-құлқын өзгертуге арналған хакерлік құралдардың бастапқы кодын жариялады.
Mark Shuttleworth, the founder of the company Canonical, which created the Ubuntu Linux distribution, has described proprietary firmware as a security risk, saying that "firmware on your device is the NSA's best friend" and calling firmware "a trojan horse of monumental proportions". He has asserted that low quality, closed source firmware is a major threat to system security: "Your biggest mistake is to assume that the NSA is the only institution abusing this position of trust in fact, it's reasonable to assume that all firmware is a cesspool of insecurity, courtesy of incompetence of the highest degree from manufacturers, and competence of the highest degree from a very wide range of such agencies". As a potential solution to this problem, he has called for declarative firmware, which would describe "hardware linkage and dependencies" and "should not include executable code". Firmware should be open source so that the code can be checked and verified. Custom firmware hacks have also focused on injecting malware into devices such as smartphones or USB devices. One such smartphone injection was demonstrated on the Symbian OS at MalCon, a hacker convention. A USB device firmware hack called BadUSB was presented at the Black Hat USA 2014 conference, demonstrating how a USB flash drive microcontroller can be reprogrammed to spoof various other device types to take control of a computer, exfiltrate data, or spy on the user. Other security researchers have worked further on how to exploit the principles behind BadUSB, releasing at the same time the source code of hacking tools that can be used to modify the behavior of different USB devices.