Firmware vs. software: ¿cuál es la diferencia y por qué es importante?

Las tecnologías más innovadoras de la actualidad dependen de la combinación de tres componentes críticos: hardware, software y firmware. Los componentes de hardware son objetos físicos (como computadoras, procesadores o tarjetas), mientras que los términos software y firmware se refieren a conjuntos de instrucciones que los dispositivos de hardware necesitan para funcionar. 

Aunque el firmware y el software son tan similares que a menudo se usan indistintamente, existen algunas diferencias críticas que vale la pena entender al evaluar cada una de las necesidades del negocio.

El firmware, también conocido como "software para hardware", es un código que está incrustado en un dispositivo de hardware, como un sistema informático o un dispositivo móvil para ayudarlo a funcionar. 

El firmware ofrece las instrucciones sobre cómo debe iniciarse un dispositivo, interactuar con otros dispositivos (como enrutadores o controles remotos) y ejecutar tareas de entrada/salida (E/S). Se puede actualizar periódicamente para arreglar problemas, agregar características o aumentar la compatibilidad. 

El término "firmware" fue acuñado por el científico estadounidense Ascher Opler en 1967 para describir un programa que, según él, estaba "entre el hardware y el software"¹. Hoy en día, muchos dispositivos populares, como televisores, teléfonos inteligentes y cámaras, necesitan firmware para funcionar.

El software es un conjunto de instrucciones que guían las operaciones clave de un dispositivo informático. 

El software puede escribir en muchos lenguajes diferentes o programar códigos, incluyendo el popular Python, Java y Structured Language Query (SQL). El software tiene muchos propósitos, pero generalmente se agrupa en dos grandes categorías: el software escrito para sistemas operativos y el software escrito para aplicaciones.

Quizás la diferencia más importante entre el firmware y el software es que, mientras que el firmware ayuda a los dispositivos a arrancar y comunicarse, el software se centra más en la interacción con el usuario. 

Los fabricantes actualizan con frecuencia el firmware para añadir nuevas característica, mejorar la seguridad y proteger los dispositivos contra vulnerabilidades. Como sabe cualquier usuario de un teléfono Android o iOS, las actualizaciones de la versión de firmware deben descargarse e instalarse regularmente o afectarán el rendimiento del dispositivo.

El software, en comparación, se instala en dispositivos electrónicos para mejorar la experiencia del usuario en actividades como navegar por Internet, revisar correo electrónico, procesamiento de textos, ver videos, Streaming de video y mucho más. Estas son algunas de las diferencias más importantes a considerar a la hora de evaluar las tecnologías. 

El firmware tiende a centrarse en instrucciones de bajo nivel con una función específica, a menudo directamente relacionada con el control sobre el dispositivo para el que ha sido programado. El software tiende a centrarse más en los programas informáticos con los que interactúa el usuario y que se ejecutan en el dispositivo. 

Otra diferencia clave en términos de funcionalidad es que los programas de software pueden funcionar en muchos dispositivos diferentes, mientras que el firmware normalmente solo funciona en el dispositivo para el que ha sido programado.

Los entornos de desarrollo, o "dev", difieren considerablemente dependiendo de si se está creando firmware o software. El desarrollo de software utiliza lenguajes de programación de nivel superior, incluidos Python y C++, mientras que el firmware se basa en C o en un lenguaje ensamblador simple. 

Los desarrolladores de software suelen utilizar una gama más amplia de infraestructuras y herramientas que los programadores de firmware, como bibliotecas de desarrollo integradas (IDE) y bibliotecas de código. Los desarrolladores de firmware están restringidos a las herramientas que se han creado para una plataforma específica, como el menú en un televisor inteligente, y a menudo se les requiere que se centren en funciones más básicas, como el arranque y la depuración.

Las pruebas son una fase crucial para crear soluciones de firmware y software eficaces. En el caso del firmware, la fase de pruebas se centra en cómo interactúan las soluciones con el hardware para garantizar su correcto funcionamiento y evitar que se produzcan bloqueos. El bricking se produce cuando una actualización del firmware hace que un dispositivo deje de funcionar accidentalmente. Los desarrolladores, para asegurarse de que una actualización de firmware funcione correctamente, suelen probar diferentes escenarios utilizando herramientas de depuración y emuladores. 

En las pruebas de software, los desarrolladores utilizan herramientas y procedimientos diferentes a los de las pruebas de firmware para identificar y corregir errores y determinar si el software funciona de manera efectiva. Mientras que las pruebas de firmware se realizan en hardware y, en particular, en la ROM de un dispositivo donde se almacena el firmware, las pruebas de software se realizan en plataformas específicas. 

Tanto el firmware como el software se actualizan con frecuencia a través de Internet utilizando una conexión wifi o ethernet 5G. Las actualizaciones de software son de un nivel superior a las actualizaciones de firmware, que se centran en la funcionalidad del dispositivo en lugar de en la interacción con el usuario. Las actualizaciones de software están dirigidas a las aplicaciones que se ejecutan en un dispositivo, como procesadores de texto y navegadores de Internet, mientras que las actualizaciones de firmware se dirigen a la funcionalidad subyacente crítica para el rendimiento del dispositivo, como su sistema operativo. 

Otra diferencia es que las actualizaciones de firmware son menos frecuentes que las actualizaciones de software y conllevan un mayor riesgo de bloqueo debido a su estrecha relación con el hardware. Dada la complejidad de los dispositivos en los que se despliegan firmware y software, desde computadoras portátiles y consolas de juegos hasta teléfonos inteligentes y automóviles sin conductor, las actualizaciones son críticas para el rendimiento.

Muchas empresas modernas de éxito dependen del firmware y el software para diversas necesidades empresariales. Estos son algunos de los beneficios más comunes:

• Facilidad de entrega: hoy en día, la mayoría de las aplicaciones empresariales se entregan como software como servicio (SaaS), lo que hace que su instalación y actualización sean mucho más fáciles que en el pasado. Las soluciones SaaS son software de aplicación alojado en la nube y utilizado a través de una conexión a Internet por medio de un navegador web o una aplicación móvil. Las soluciones de firmware también se instalan y actualizan de forma remota, a través de un enlace de descarga de Internet o como una actualización automática que requiere un simple reinicio del dispositivo para instalarse.
• Rendimiento mejorado: el firmware y el software mejoran el rendimiento de muchos dispositivos en los que las empresas confían para mantenerse seguras e innovadoras y ofrecer nuevas característica a sus clientes. Por ejemplo, las empresas de videojuegos y entretenimiento utilizan firmware y software para ayudar a garantizar que sus aplicaciones funcionen perfectamente y que los clientes puedan utilizarlas tal y como fueron diseñadas.
• Resolución de problemas más rápida: el firmware y el software desempeñan un papel crucial para ayudar a resolver los problemas de los clientes de forma rápida y eficaz. Por ejemplo, imagine que un nuevo componente, como un altavoz o una cámara en un teléfono inteligente, no funciona. En lugar de recuperar el dispositivo a la fábrica, el fabricante puede emitir una actualización de firmware simple que se puede descargar e instalar fácilmente a través de Internet. Cuando se trata de software, las actualizaciones suelen incluir actualizaciones de seguridad junto con nuevas características y funcionalidades. Por ejemplo, la actualización del sistema operativo “Sonoma” de Apple incluyó nuevas formas para que los usuarios protegieran sus contraseñas, nuevas capacidades de videoconferencia y nueva funcionalidad de widgets de escritorio, entre otras.      
• Costo reducido: el firmware y el software ayudan a las empresas de todos los tamaños a reducir sus resultados de varias maneras. Un ejemplo es la preconfiguración, en la que las aplicaciones de software compradas con un modelo SaaS ya están preconfiguradas cuando se descargan. Todo lo que un usuario debe hacer es aprovisionar un servidor en la nube y la aplicación estará lista en unas horas. SaaS también ayuda a reducir el costo de las licencias porque la mayoría de las aplicaciones en un modelo SaaS se encuentran en entornos compartidos o de múltiples inquilinos.

El firmware y el software son tan similares que a menudo se utilizan indistintamente. Sin embargo, hay algunas diferencias en la forma en que funcionan que vale la pena considerar al evaluar su idoneidad para un propósito comercial.

El firmware se instala en un dispositivo mientras se fabrica el dispositivo. Principalmente, facilita las comunicaciones entre el sistema operativo (SO) y el propio dispositivo. La unidad central de procesamiento (CPU) de la computadora, el lugar donde la entrada de datos se transforma en salida de información, recupera el firmware de la memoria de una computadora y lo ejecuta.

Ubicado en la memoria no volátil de un dispositivo, donde el contenido se puede almacenar cuando un dispositivo está apagado, el firmware se puede escribir en varios tipos de memoria diferentes, incluida la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria de solo lectura (ROM), la solo memoria (EPROM) y memoria flash. A medida que ha aumentado la complejidad de las tareas que debe realizar el firmware, este ha adquirido algunas de las características del hardware informático, concretamente el uso de memoria flash y un sistema básico de entrada/salida (BIOS).

El firmware suele almacenar datos en la memoria "no volátil" o "de solo lectura" (ROM) de un sistema, también conocida como memoria flash. Este tipo de memoria se utiliza en una amplia gama de dispositivos portátiles,como unidades flash, teléfonos inteligentes, cámaras digitales, computadoras portátiles y más, y es esencial para la funcionalidad del firmware. Recientemente, la memoria flash ha adquirido algunas de las capacidades que suelen asociarse a las computadoras.

Por ejemplo, cuando se inicia una computadora, pasa por una secuencia conocida como sistema básico de entrada/salida (BIOS). El primer firmware que ejecutaba una secuencia de BIOS utilizaba un chip ROM, pero ahora los sistemas han pasado a utilizar memoria flash para BIOS, por lo que los datos pueden reescribirse sin tener que quitar el chip de la placa del sistema y volver a insertarlo una vez reprogramado.

El software contiene instrucciones e información importantes que las computadoras necesitan para funcionar. Los dos tipos de software, el software de aplicaciones y el software del sistema operativo, funcionan de manera diferente y tienen fines distintos. 

• Software de aplicación: los programas de software de aplicación, también conocidos como aplicaciones, son programas que realizan una función específica, como un navegador web, un editor de fotos o un procesador de textos. Sin embargo, el software de aplicación no puede ejecutarse por sí solo, sino que necesita el sistema operativo (o software de sistema) de una computadora para funcionar. Con la expansión de Internet, muchas aplicaciones web requieren una conexión a Internet para funcionar, mientras que las aplicaciones que no utilizan Internet pueden ejecutarse mediante el sistema operativo de la computadora (como Windows, Mac o Linux).
• Software del sistema operativo o del sistema: el software del sistema operativo o del sistema es una capa de software que se encuentra entre el hardware y el software de la aplicación, lo que permite que ambos funcionen correctamente. Los usuarios casi nunca interactúan con el software del sistema, pero siempre está encendido, ejecutándose en segundo plano, mientras usan sus aplicaciones favoritas. El software del sistema gestiona el hardware y el software de un dispositivo, lo que ayuda a garantizar que la experiencia de los usuarios sea fluida e ininterrumpida.

Debido a que muchas compañías y clientes dependen del firmware y el software, son objetivos atractivos para los hackers. Los dispositivos de hardware que dependen del firmware tienen muchas vulnerabilidades porque suelen utilizar el mismo código. Los ataques de software, a menudo denominados “malware”,son fragmentos maliciosos de código o aplicaciones que pueden dañar las computadoras o ayudar a los hackers a robar datos confidenciales.

Tanto el firmware como la piratería de software implican el despliegue de código que ha sido escrito intencionalmente para dañar el sistema o usuario de una computadora. Los tipos populares de malware incluyen ransomware que retiene los datos de un usuario como rehenes, caballos de Troya que evaden la detección haciéndose pasar por un programa legítimo y spyware que roba información confidencial sobre un usuario. 

Por ejemplo, en junio de 2024, Google emitió una advertencia de que un problema con su firmware Pixel lo hacía vulnerable a los atacantes y que no había un arreglo conocido para el problema2.

Hay muchos ejemplos de firmware y software que desempeñan un papel crítico en las operaciones de empresas exitosas. A continuación se presentan cinco de los casos de uso empresariales más comunes. 

Las computadoras personales (PC) dependen del firmware y el software para funcionar. El firmware integrado en un chip de memoria en la placa base de una computadora portátil ayuda al dispositivo a conservar datos críticos mientras está apagado. Además, las especificaciones del BIOS y de las interfaces unificadas de firmware extensible (UEFI) respaldan la interfaz de software entre un sistema operativo y un firmware. 

Ejemplos de aplicaciones críticas para los PCs incluyen programas de procesamiento de datos, aplicaciones que permiten la navegación por Internet, aplicaciones detrás de videoconferencias y más.

El firmware está integrado en los chips de memoria flash que necesitan para funcionar muchos dispositivos modernos de almacenamiento de datos, como unidades USB, discos duros externos y memorias flash. 

Cuando se trata de procesamiento de datos y analytics de datos, muchas soluciones populares, como Microsoft Excel, Google BigQuery y la base de datos Db2 de IBM, dependen del software para funcionar correctamente. 

El firmware garantiza que un teléfono inteligente se inicie después de no haberlo utilizado durante un tiempo y que los componentes críticos puedan interactuar entre sí tal y como fueron diseñados. 

El software impulsa las muchas aplicaciones con las que los usuarios interactúan para consultar su correo electrónico, realizar videollamadas, pedir una comida, consultar saldos de cuentas y mucho más.

Los autos diseñados en los últimos 10 años dependen en gran medida del firmware y el software. Se utilizan diferentes tipos de firmware en todos los sistemas automotrices, incluidas las unidades de control del motor (ECU) que optimizan el rendimiento del motor y la eficiencia del combustible. 

El software está detrás del diseño asistido por computadora (CAD) que ayuda en el proceso de diseño, así como muchas de las características de seguridad más nuevas, como la conducción asistida por cámara y las advertencias de cambio de carril. 

El Internet de las cosas (IoT) se refiere a una red de dispositivos físicos, vehículos, electrodomésticos y otros objetos físicos que están integrados con sensores, software y conectividad de red que les permite recopilar datos. El firmware es esencial para muchos casos de uso de IoT, incluyendo electrodomésticos inteligentes como refrigeradores y control de clima inteligente. 

El software sustenta muchas de las aplicaciones IoT más complejas, incluidos los automóviles sin conductor, las aplicaciones de ciudades inteligentes aplicaciones,  energía inteligente y más.

Aunque el firmware y el software comparten muchas similitudes, las empresas que evalúan estas tecnologías para su posible uso deben tener claras también sus diferencias. Muchos dispositivos de hardware dependen del firmware para las funciones principales, incluyendo el encendido y apagado y la retención de datos mientras están apagados, y el software es clave para la interacción del usuario y la aplicación. Comprender cómo las dos tecnologías trabajan juntas, detrás de escena, para impulsar la innovación es importante para liberar su potencial comercial.