Firmware vs. software: qual è la differenza e perché è importante?

Le tecnologie più innovative di oggi dipendono da tre componenti critici che lavorano insieme: hardware, software e firmware. I componenti hardware sono oggetti fisici (come computer, processori o schede), mentre i termini software e firmware si riferiscono a set di istruzioni di cui i dispositivi hardware hanno bisogno per funzionare. 

Sebbene firmware e software siano così simili da essere spesso usati in modo intercambiabile, esistono alcune differenze fondamentali che vale la pena comprendere quando si valutano le esigenze aziendali di ciascuno di essi.

Il firmware, noto anche come "software per hardware", è un codice incorporato in un dispositivo hardware (come un sistema informatico o un dispositivo mobile) per farlo funzionare. 

Il firmware fornisce le istruzioni per l'avvio di un dispositivo, l'interazione con altri dispositivi (come router o telecomandi) e l'esecuzione di attività di input/output (I/O). Può essere aggiornato regolarmente per apportare correzioni, aggiungere funzionalità o aumentare la compatibilità. 

Il termine "firmware" fu coniato dallo scienziato americano Ascher Opler nel 1967 per descrivere un programma che, a suo dire, era "a metà strada tra hardware e software¹ ". Oggi, molti dispositivi popolari, come TV, smartphone e fotocamere, hanno bisogno del firmware per funzionare.

Il software è un insieme di istruzioni che guidano le operazioni chiave di un dispositivo informatico. 

Il software può essere scritto in molti linguaggi diversi o codici di programmazione, inclusi i popolari Python, Java e Structured Language Query (SQL). Il software ha molteplici scopi ma viene generalmente suddiviso in due grandi categorie: software scritto per sistemi operativi (OS) e software scritto per applicazioni.

Forse la differenza più importante tra firmware e software è che mentre il firmware fa in modo che i dispositivi funzionino e comunichino, il software si concentra maggiormente sull'interazione con l'utente. 

I produttori aggiornano frequentemente il firmware per aggiungere nuove funzionalità, migliorare la sicurezza e proteggere i dispositivi dalle vulnerabilità. Come sa qualsiasi utente di un telefono Android o iOS, gli aggiornamenti della versione del firmware devono essere scaricati e installati regolarmente o influiranno sulle prestazioni del dispositivo.

Il software, al contrario, è installato su dispositivi elettronici per migliorare l'esperienza utente in attività come navigare su internet, controllare le e-mail, elaborare testi, guardare video, ascoltare musica in streaming e molto altro. Ecco alcune delle differenze più importanti da considerare nella valutazione delle tecnologie. 

Il firmware tende a concentrarsi su istruzioni di basso livello con una funzione specifica, spesso direttamente collegata al controllo del dispositivo per cui è stato programmato. Il software tende a concentrarsi maggiormente sui programmi informatici con cui l'utente interagirà e che vengono eseguiti sul dispositivo. 

Un'altra differenza fondamentale in termini di funzionalità è che i programmi software possono funzionare su molti dispositivi diversi, mentre il firmware in genere funziona solo sul dispositivo per cui è stato programmato.

Gli ambienti di sviluppo, o "dev", variano notevolmente a seconda che si stia sviluppando un firmware o un software. Lo sviluppo software utilizza linguaggi di programmazione di livello superiore, tra cui Python e C++, mentre il firmware si basa su C o su un semplice linguaggio assembly. 

Gli sviluppatori di software utilizzano in genere una gamma più ampia di framework e strumenti rispetto ai programmatori di firmware, come le librerie di sviluppo integrate (IDE) e le librerie di codice. Gli sviluppatori di firmware sono limitati a strumenti costruiti per una piattaforma specifica, come il menu di una smart TV, e spesso devono concentrarsi su funzioni più basilari come avvio e debug.

I test sono una fase cruciale per creare soluzioni firmware e software efficaci. Con il firmware, la fase di test si concentra sul modo in cui le soluzioni interagiscono con l'hardware per garantire la corretta funzionalità e per evitare che si verifichi il "bricking". Il bricking si verifica quando un aggiornamento del firmware rende accidentalmente inutilizzabile un dispositivo. Gli sviluppatori che garantiscono il corretto funzionamento di un aggiornamento firmware spesso testano diversi scenari utilizzando strumenti di debug ed emulatori. 

Nel test del software, gli sviluppatori utilizzano strumenti e procedure diversi rispetto ai test del firmware per identificare e correggere i bug e determinare se il software funziona efficacemente. Mentre il test del firmware viene eseguito sull'hardware, e in particolare sulla ROM di un dispositivo in cui è memorizzato il firmware, il test del software viene eseguito su piattaforme specifiche. 

Sia il firmware che il software vengono aggiornati frequentemente su Internet utilizzando una connessione Wi-Fi o Ethernet 5G. Gli aggiornamenti software sono di livello superiore rispetto agli aggiornamenti del firmware, che si concentrano sulla funzionalità del dispositivo anziché sull'interazione con l'utente. Gli aggiornamenti software sono rivolti alle applicazioni che funzionano su un dispositivo, come processori word e browser internet, mentre gli aggiornamenti firmware si rivolgono a funzionalità fondamentali sottostanti essenziali per le prestazioni del dispositivo, come il sistema operativo. 

Un'altra differenza è che gli aggiornamenti firmware sono meno frequenti rispetto agli aggiornamenti software e comportano un rischio maggiore di bricking a causa della connessione più stretta con l'hardware. Data la complessità dei dispositivi su cui vengono implementati il firmware e il software, dai laptop alle console di gioco fino agli smartphone e alle auto senza conducente, gli aggiornamenti sono critici per le prestazioni.

Molte aziende moderne di successo si affidano a firmware e software per varie esigenze aziendali, ecco alcuni dei benefici più comuni:

• Facilità di consegna: oggi, la maggior parte delle applicazioni aziendali viene fornita come software as a service (SaaS), rendendo molto più facile installarle e aggiornarle rispetto al passato. Le soluzioni SaaS sono software applicativi in hosting nel cloud e utilizzati tramite una connessione internet, attraverso un browser web o un'applicazione mobile. Le soluzioni firmware vengono installate e aggiornate anche da remoto, tramite un link di download internet o come aggiornamento automatico che richiede un semplice riavvio del dispositivo per il completamento.
• Prestazioni migliorate: firmware e software migliorano le prestazioni di molti dispositivi su cui le aziende fanno affidamento per rimanere sicure e innovative e per offrire nuove caratteristiche ai propri clienti. Ad esempio, le aziende di giochi e intrattenimento utilizzano firmware e software per garantire che le app funzionino senza problemi e che i clienti possano utilizzarle nel modo in cui sono state progettate.
• Risoluzione più rapida dei problemi: firmware e software svolgono un ruolo fondamentale nel risolvere i problemi dei clienti in modo rapido ed efficace. Ad esempio, immagina che un nuovo componente, come un altoparlante o una fotocamera di uno smartphone, non funzioni. Invece di richiamare il dispositivo in fabbrica, il produttore può rilasciare un semplice aggiornamento firmware che può essere facilmente scaricato e installato via internet. Per quanto riguarda il software, gli aggiornamenti spesso includono aggiornamenti di sicurezza insieme a nuove caratteristiche e funzionalità. Ad esempio, l'aggiornamento del sistema operativo "Sonoma" di Apple ha introdotto, tra le altre cose, nuovi modi per proteggere le password degli utenti, nuove funzionalità per le videoconferenze e nuove funzionalità per i widget del desktop.      
• Costi ridotti: firmware e software aiutano le aziende di tutte le dimensioni a ridurre i profitti in diversi modi. Un esempio è la preconfigurazione, in cui le applicazioni software acquistate utilizzando un modello SaaS sono già preconfigurate al momento del download. Tutto ciò che un utente deve fare è il provisioning di un server cloud e l'applicazione sarà pronta in poche ore. Il SaaS aiuta anche a ridurre i costi delle licenze perché la maggior parte delle applicazioni in un modello SaaS si trova su ambienti condivisi o multitenant.

Firmware e software sono così simili che spesso vengono indicati in modo intercambiabile. Tuttavia, esistono alcune differenze nel loro funzionamento che vale la pena considerare quando si valuta la loro idoneità per uno scopo aziendale.

Il firmware è installato su un dispositivo durante la sua produzione. Essenzialmente, facilita la comunicazione tra il sistema operativo (OS) e il dispositivo stesso. L'unità centrale di elaborazione (CPU) del computer, ovvero il luogo in cui l'input viene trasformato in output, recupera il firmware dalla memoria del computer e lo esegue.

Situato nella memoria non volatile di un dispositivo, dove i contenuti possono essere memorizzati quando un dispositivo è spento, il firmware può essere scritto su diversi tipi di memoria, tra cui memoria ad accesso casuale (RAM), memoria di sola lettura (ROM), memoria di sola lettura programmabile cancellabile (EPROM) e memoria flash. Con l'aumento della complessità dei compiti richiesti al firmware, ha assunto alcune caratteristiche dell'hardware informatico, in particolare l'uso della memoria flash e di un sistema base di input/output (BIOS).

Il firmware in genere memorizza i dati nella memoria "non volatile" o "di sola lettura" (ROM) del sistema, nota anche come memoria flash. Questo tipo di memoria viene utilizzato in un'ampia gamma di dispositivi portatili come unità flash, smartphone, fotocamere digitali, laptop e altro ed è essenziale per la funzionalità del firmware. Recentemente, la memoria flash ha acquisito alcune delle stesse funzionalità solitamente associate ai computer.

Ad esempio, quando un computer viene avviato, segue una sequenza nota come sistema base input/output (BIOS). Il primo firmware a eseguire una sequenza BIOS utilizzava un chip ROM, ma ora i sistemi sono passati a usare la memoria flash per il BIOS, così i dati possono essere riscritti senza che il chip debba essere rimosso dalla scheda madre e reinserito una volta riprogrammato.

Il software contiene istruzioni e informazioni importanti di cui i computer hanno bisogno per funzionare. I due tipi di software, software di applicazione e software OS, funzionano in modo diverso e hanno scopi differenti. 

• Software di applicazione: i programmi di software di applicazione, noti anche come applicazioni, sono programmi che svolgono una funzione specifica, come un browser web, un editor di foto o un processore word. Tuttavia, il software di applicazione non può funzionare da solo; ha bisogno del sistema operativo (o del software di sistema) del computer per funzionare. Con la diffusione di internet, molte applicazioni web richiedono una connessione internet per funzionare, mentre applicazioni non internet possono essere avviate dal sistema operativo del computer (come Windows, Mac o Linux).
• OS o software di sistema: l'OS o software di sistema è un livello di software che si colloca tra hardware e software applicativo, permettendo a entrambi di funzionare correttamente. Gli utenti interagiscono raramente con il software di sistema, ma è sempre acceso, in esecuzione in background, mentre usano le loro applicazioni preferite. Il software di sistema gestisce l'hardware e il software del dispositivo, assicurando che l’esperienza dell'utente sia fluida e senza interruzioni.

Poiché così tante aziende e clienti si affidano a firmware e software, sono obiettivi interessanti per gli hacker. I dispositivi hardware che si basano sul firmware presentano molte vulnerabilità perché utilizzano spesso lo stesso codice. Gli attacchi software, spesso definiti "malware", sono frammenti di codice o applicazioni dannosi che possono danneggiare i computer o aiutare gli hacker a rubare dati sensibili.

Sia l'hacking del firmware che quello del software comportano l'implementazione di codice scritto intenzionalmente per danneggiare il sistema o l'utente di un computer. I tipi di malware più diffusi includono il ransomware che tiene in ostaggio i dati dell'utente, cavalli di troia che sfuggono al rilevamento fingendosi un programma legittimo e spyware che rubano informazioni sensibili su un utente. 

Ad esempio, nel giugno 2024, Google ha emesso un avvertimento secondo cui un problema con il firmware Pixel lo rendeva vulnerabile agli aggressori e che non esisteva una soluzione nota per il problema ².

Sono numerosi gli esempi in cui firmware e software svolgono un ruolo fondamentale nelle operazioni principali delle aziende di successo. Ecco cinque dei casi d'uso aziendali più comuni. 

I personal computer (PC) si affidano al firmware e al software per funzionare. Il firmware incorporato in un chip di memoria sulla scheda di sistema di un laptop aiuta il dispositivo a conservare i dati critici mentre è spento. Inoltre, le specifiche del BIOS e delle interfacce firmware estensibili unificate (UEFI) sono alla base dell'interfaccia software tra un sistema operativo e il firmware. 

Esempi di applicazioni software critiche per i PC includono il trattamento dei dati dei programmi, app che consentono la navigazione in Internet, app per le videoconferenze e molto altro.

Il firmware è integrato nei chip di memoria flash di cui hanno bisogno molti dispositivi moderni di data storage, come le unità USB, i dischi rigidi esterni e le unità flash, per funzionare. 

Quando si tratta di trattamento dei dati e analytics, molte soluzioni popolari tra cui Microsoft Excel, Google BigQuery e il database Db2 di IBM si affidano al software per funzionare correttamente. 

Il firmware assicura che uno smartphone si avvii dopo un po' di tempo che non lo si usa e che i componenti critici possano interagire tra loro nel modo in cui sono stati progettati. 

Il software supporta le numerose app con cui gli utenti interagiscono per controllare l'e-mail, fare videochiamate, ordinare un pasto, controllare i saldi dei conti e molto altro.

Le auto progettate negli ultimi 10 anni si basano molto sul firmware e sul software. Diversi tipi di firmware vengono utilizzati nei sistemi automobilistici, comprese le unità di controllo del motore (ECU) che ottimizzano le prestazioni del motore e l'efficienza del carburante. 

Il software è alla base della progettazione assistita da computer (CAD) che aiuta nel processo di progettazione, così come molte delle nuove funzionalità, tra cui la guida assistita da telecamera e gli avvisi di cambio corsia. 

L'Internet of Things (IoT) si riferisce a una rete di dispositivi fisici, veicoli, apparecchi e altri oggetti fisici incorporati con sensori, software e connettività di rete che consentono di raccogliere e condividere dati.Il firmware è essenziale per molti casi d'uso dell'IoT, tra cui gli elettrodomestici intelligenti come i frigoriferi e la climatizzazione intelligente. 

Il software è alla base di molte delle applicazioni IoT più complesse, incluse auto senza conducente, applicazioni per smart city, applicazioni smart power e altro ancora.

Sebbene firmware e software condividano molte somiglianze, le aziende che valutano le tecnologie per un potenziale utilizzo devono essere chiare anche sulle loro differenze. Molti dispositivi hardware dipendono dal firmware per le funzioni principali, tra cui l'accensione e lo spegnimento e la conservazione dei dati quando sono spenti, mentre il software è fondamentale per l'interazione con l'utente e le applicazioni aziendali. Capire come le due tecnologie lavorano insieme, dietro le quinte, per stimolare l'innovazione è importante per liberare il potenziale di business.