Apa itu firmware?

Banyak perangkat mengandalkan firmware untuk berfungsi, termasuk TV, kamera, ponsel, printer, drive, dan banyak lagi. Firmware terletak di memori perangkat yang tidak mudah menguap, di mana konten dapat disimpan saat perangkat mati. Firmware dapat ditulis ke berbagai jenis memori termasuk, memori akses acak (RAM), memori hanya baca (ROM), memori hanya baca yang dapat diprogram dan dihapus (EPROM), dan memori flash.  

Firmware membantu perangkat melakukan fungsi yang dimaksudkan dengan beberapa cara penting, termasuk memberikan instruksi tentang bagaimana perangkat harus memulai, bagaimana perangkat harus berinteraksi dengan perangkat lain—seperti router Internet atau pengendali jarak jauh — dan bagaimana perangkat tersebut harus melakukan tugas-tugas input/output (I/O) yang penting. Banyak produsen perangkat keras, seperti Apple, LG Electronics, Microsoft, dan banyak lagi, menyematkan firmware ke dalam produk mereka sehingga berfungsi mirip dengan sistem operasi (OS) komputer.

Istilah "firmware" dilaporkan pertama kali digunakan oleh ilmuwan Amerika, Ascher Opler, pada tahun 1967 untuk mendeskripsikan sebuah program yang menurutnya "berada di antara perangkat keras dan perangkat lunak¹." Saat ini, firmware adalah bagian penting dari banyak perangkat, dari mulai iPhone, Mac, atau pengendali jarak jauh TV Anda, hingga sensor Internet of Things (IoT) yang kompleks pada satelit dan mobil tanpa pengemudi. Meskipun firmware dan perangkat lunak serupa, namun ada perbedaan penting yang perlu dipertimbangkan ketika menilai kesesuaiannya untuk kebutuhan bisnis.

Cara termudah untuk memahami perbedaan antara firmware dan perangkat lunak adalah pada tujuan uniknya: Sementara firmware dirancang untuk membantu perangkat memulai dan berkomunikasi satu sama lain, perangkat lunak terutama digunakan untuk interaksi. Firmware digunakan untuk memberikan kontrol atas perangkat konsumen, seperti ponsel dan TV. Produsen sering memperbarui firmware untuk menambahkan fitur baru, meningkatkan keamanan, dan melindungi dari kerentanan. Seperti yang diketahui oleh setiap pengguna ponsel Android atau iOS—atau bahkan TV Pintar dan konsol game—ketahuilah bahwa pembaruan versi firmware perlu diunduh dan diinstal secara teratur, jika tidak mereka akan memengaruhi kinerja perangkat.

Perangkat lunak, di sisi lain, diinstal pada perangkat untuk meningkatkan interaksi pengguna dengan aktivitas seperti menjelajah Internet, memeriksa email, mengolah kata, menonton video, streaming musik, dan banyak lagi. Perangkat lunak tidak terhubung dengan perangkat keras seperti halnya firmware dan membutuhkan firmware untuk berkomunikasi dengan perangkat keras yang menyediakan fungsinya.

Firmware sangat penting untuk berfungsinya perangkat yang kita anggap remeh dalam pekerjaan dan kehidupan pribadi kita, seperti komputer pribadi (PC), ponsel pintar, konsol game, dan banyak lagi. Sebagian besar pengguna perangkat ini sudah familier dengan firmware melalui ''pembaruan firmware'' teratur yang diperlukan agar perangkat mereka tetap berfungsi. 

Pembaruan firmware, yang terdiri dari kode komputer, sering kali dikeluarkan untuk perbaikan ancaman keamanan yang dapat memengaruhi kinerja perangkat seperti bug atau peretasan. Tetapi, mereka juga bisa dikeluarkan untuk menambahkan fitur baru ke perangkat, misalnya, cara berinteraksi dengan jenis media baru. Contoh pembaruan firmware termasuk menambahkan fitur keamanan ke router Internet, meningkatkan fungsi penjelajahan untuk aplikasi video streaming dan pembaruan Sistem Operasi (OS) yang memungkinkan papan sistem komputer mendukung jenis prosesor baru.

Karena saat ini sebagian besar perangkat terhubung ke Internet, mengunduh pembaruan dari jarak jauh atau "melalui udara" sudah menjadi cara bagi produsen untuk mengeluarkan pembaruan firmware. Sebagian besar memprogram kemampuan untuk memperbarui perangkat ke firmware dan pengguna hanya menerima pemberitahuan. Perangkat lain masih mengharuskan pengguna untuk mengunjungi situs web produsen dan mengunduh kode yang diperlukan. Frekuensi pembaruan firmware bervariasi tergantung pada jenis perangkat yang dirancang untuknya. Ponsel pintar, misalnya, biasanya menggabungkan pembaruan firmware dan perangkat lunak untuk menjaga agar ponsel dan OS yang mendasarinya tetap berfungsi dengan baik.

Karena digunakan secara luas dan sangat penting untuk fungsi begitu banyak perangkat penting, firmware telah menjadi target yang signifikan bagi para peretas. Perangkat keras yang mengandalkan firmware memiliki banyak kerentanan karena sering menggunakan kode yang sama. Laptop, misalnya, yang sering berisi informasi kerja yang sensitif, bergantung pada firmware untuk memberi daya baterai, kartu suara dan video, webcam, dan lainnya, menjadikannya target yang menarik. 

Peretasan firmware sering melibatkan penerapan malware, kode yang sengaja ditulis untuk membahayakan sistem komputer atau pengguna dengan melampirkan dirinya ke firmware. Jenis malware yang populer termasuk ransomware yang menyandera data pengguna, Trojan horse yang menghindari deteksi dengan menyamar sebagai program yang sah, dan spyware yang mencuri informasi sensitif tentang pengguna. Peretas jarang sekali harus mengakses mesin secara fisik untuk mengeksploitasi, mereka dapat memperoleh akses dari jarak jauh dengan menggunakan koneksi Bluetooth atau Wi-Fi, yang semakin populer seiring dengan bertambahnya jumlah perangkat yang memiliki koneksi Internet. 

Fitur keamanan firmware yang buruk dapat mengakibatkan data pengguna yang sensitif dicuri atau disusupi dan pelaku jahat mendapatkan kendali jarak jauh atas mesin pengguna. Sebagai contoh, pada bulan Juni 2024, Google mengeluarkan peringatan bahwa ada masalah dengan Firmware Pixel yang membuatnya rentan terhadap penyerang dan tidak ada perbaikan yang diketahui untuk masalah tersebut².

Perusahaan, yang semakin sadar akan risiko kerentanan firmware, mengambil langkah-langkah yang meningkat untuk mencegah eksploitasi sistem mereka karena banyak manfaat yang ditawarkan firmware. 

Peningkatan kinerja—tanpa perangkat keras baru: Pembaruan firmware memungkinkan perangkat mengambil kemampuan baru tanpa mengubah perangkat atau arsitekturnya. Banyak pembaruan firmware yang meningkatkan waktu eksekusi dan instruksi untuk kode dasar perangkat dan membantu mengoptimalkan kinerjanya.

Peningkatan pengalaman pengguna: Pembaruan firmware memberi pengguna fitur, program komputer, dan fungsi baru untuk aktivitas yang mereka andalkan, seperti memeriksa saldo akun, merekam acara di TV Pintar atau mengetahui bahan makanan apa yang harus dibeli, dengan menghubungkan Refrigerator Pintar mereka ke aplikasi melalui kemampuan IoT.

Penyelesaian masalah yang lebih cepat: Pembaruan firmware memungkinkan penyelesaian cepat pada banyak masalah umum pada perangkat, termasuk waktu memuat sistem dan pemrosesan, lebih banyak fungsi mengerjakan tugas sekaligus, dan kompatibilitas yang lebih baik dengan perangkat eksternal.

Fungsi komponen: Pembaruan firmware membantu memastikan bahwa semua komponen periferal perangkat, seperti pengeras suara dan mikrofon pada ponsel pintar, berfungsi sebagaimana rancangannya, sehingga memungkinkan perangkat untuk bekerja pada level puncak.

Mengurangi biaya perbaikan: Memperbarui firmware perangkat membantu mengurangi kemungkinan perangkat terinfeksi oleh bug dan memerlukan perbaikan bug atau perbaikan peralatan yang mahal pada masa mendatang.   

Firmware diinstal pada perangkat saat perangkat sedang diproduksi. Fungsinya terutama memfasilitasi komunikasi antara sistem operasi (OS) dan perangkat keras perangkat. Firmware berisi banyak instruksi yang penting agar perangkat berfungsi dengan cara sesuai rancangannya. Unit pemrosesan pusat (CPU) komputer, tempat di mana input data diubah menjadi output informasi, mengambil firmware dari memori komputer dan menjalankannya.

Firmware digunakan pada banyak perangkat yang kita andalkan setiap hari. Mungkin contoh penggunaannya yang paling umum adalah membangunkan perangkat setelah lama tidak aktif.  Setelah Anda tidur, misalnya, dan terbangun lalu melirik ke ponsel untuk memeriksa pesan, firmware membantu memastikan perangkat Anda menyala dengan benar. Untuk menyimpan informasi saat tidak digunakan, perangkat menyimpan firmware dalam memori ''tidak mudah menguap''. Karena kompleksitas tugas yang dibutuhkan firmware meningkat, firmware mengambil beberapa karakteristik perangkat keras komputer, yaitu penggunaan memori flash dan Sistem Input/Output Dasar, atau BIOS.

Karena banyak perangkat perlu menyimpan informasi saat dimatikan, firmware biasanya menyimpan data dalam memori “tidak mudah menguap”, atau sistem “hanya baca” (ROM), yang dikenal juga sebagai memori flash. Jenis memori ini digunakan di berbagai perangkat portabel seperti flash drive, ponsel pintar, kamera digital, laptop dan banyak lagi, dan sangat penting untuk fungsi firmware. 

Baru-baru ini, memori flash memperoleh beberapa kemampuan yang sama yang terkait dengan komputer. Misalnya, ketika komputer dimulai, ia melewati urutan yang dikenal sebagai Sistem Input/Output Dasar, atau BIOS. Firmware pertama yang menjalankan urutan BIOS menggunakan chip ROM, kini sistem telah beralih menggunakan memori flash untuk BIOS sehingga data dapat ditulis ulang tanpa melepaskan chip dari papan sistem dan dimasukkan kembali setelah diprogram ulang.

Selain perubahan dalam cara firmware menggunakan dan menyimpan memori, terdapat pula kemajuan dalam jenis firmware yang tersedia bagi pengguna. Saat ini, firmware dapat dikategorikan menjadi tiga kelompok dasar yang ditentukan oleh arsitekturnya: 

• firmware tingkat rendah
  
• firmware tingkat tinggi 
• firmware subsistem

Firmware tingkat rendah merupakan bagian intrinsik dari perangkat keras perangkat dan disimpan pada chip yang tidak mudah menguap dan hanya dapat dibaca, seperti ROM, yang tidak dapat diperbarui. Perangkat yang mengandalkan firmware tingkat rendah menggunakan memori yang hanya dapat ditulis sekali dan tidak pernah diprogram ulang.

Firmware tingkat tinggi adalah firmware yang tidak dapat diperbarui karena kompleksitas perangkat kerasnya. Di komputer, firmware tingkat tinggi terkandung dalam chip memori flash dan bertanggung jawab untuk tugas-tugas yang lebih canggih daripada firmware tingkat rendah. Firmware tingkat tinggi berisi instruksi penting tentang bagaimana perangkat berfungsi dan berbagai komponen berinteraksi.

Firmware subsistem terkandung dalam apa yang dikenal sebagai ''sistem tertanam,'' kombinasi spesifik perangkat keras dan perangkat lunak yang dirancang untuk suatu tujuan atau tugas. Firmware subsistem mirip dengan firmware tingkat tinggi dalam kompleksitas dan kemampuan beradaptasi. Seperti halnya firmware tingkat tinggi, firmware subsistem dapat dengan mudah diperbarui.

Firmware digunakan dalam berbagai perangkat yang penting untuk transformasi digital, dan karena itu memiliki banyak aplikasi yang berguna untuk perusahaan modern. Beberapa penggunaan bisnis yang lebih umum dari firmware meliputi:

• komputer pribadi (PC)
• penyimpanan data 
• ponsel pintar
• mobil
• Perangkat Internet of Things (IoT)

Komputer pribadi

Komputer pribadi (PC) mengandalkan firmware untuk menyimpan data penting saat dimatikan, serta spesifikasi BIOS dan Unified Extensible Firmware Interfaces (UEFI) untuk antarmuka perangkat lunak antara sistem operasi dan firmware. Biasanya, semua fitur ini tertanam pada chip memori di papan sistem komputer. Selain itu, komponen PC populer seperti grafis dan kartu video juga mengandalkan firmware untuk berfungsi.

Perangkat penyimpanan data

Drive USB, hard disk drive eksternal, flash drive, dan perangkat penyimpanan data portabel lainnya memerlukan firmware agar dapat berfungsi. Firmware terpasang di dalam chip memori flash yang diandalkan oleh banyak perangkat penyimpanan data modern dan dapat diperbarui dengan mudah, tidak seperti firmware yang terdapat dalam ROM atau EPROM. 

Ponsel pintar

Ponsel pintar sangat bergantung pada firmware untuk berfungsi. Firmware tidak hanya membantu memastikan bahwa ponsel pintar akan dimulai setelah Anda tidak menggunakannya dalam beberapa saat, tetapi juga membantu memastikan bahwa komponen penting dapat berinteraksi satu sama lain sesuai rancangannya. Terakhir, perbaikan bug, fitur keamanan, dan kemampuan baru pada ponsel pintar semuanya bergantung pada pembaruan firmware reguler yang diunduh dari Internet agar berfungsi dengan baik.

Mobil

Banyak mobil yang dirancang dalam sepuluh tahun terakhir berisi komputer yang mengandalkan firmware untuk melakukan berbagai tugas penting. Jenis firmware berbeda digunakan di berbagai sistem otomotif, termasuk unit kontrol mesin (ECU) yang mengoptimalkan kinerja mesin dan efisiensi bahan bakar, dan sistem informasi dan hiburan (infotainment) yang semakin kompleks untuk membantu penelusuran, dan kamera yang terpasang pada banyak mobil.

Perangkat Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) mengacu pada jaringan perangkat fisik, kendaraan, peralatan, dan objek fisik lainnya yang disematkan dengan sensor, perangkat lunak, dan konektivitas jaringan yang memungkinkan mereka mengumpulkan dan berbagi data. Firmware sangat penting untuk banyak contoh penggunaan teknologi IoT, seperti peralatan rumah tangga pintar, mobil tanpa pengemudi, kota dan pabrik yang lebih pintar, dan banyak lagi. Pada perangkat IoT, seperti data pemancar sensor melalui Internet, firmware berisi instruksi penting yang disimpan secara permanen di perangkat keras yang memungkinkan perangkat dinyalakan dan dimatikan, mengumpulkan, menganalisis, dan mengirimkan data, dan banyak lagi.