ファームウェアの解説(基本情報技術者シラバス用語)

目次

ファームウェアとは

ファームウェアとは、ハードウェア(電子機器や部品)の内部に書き込まれ、その機器の基本的な動作を直接制御するためのソフトウェアです。ソフトウェア(プログラム)としての性質を持ちながら、ハードウェアと密接に結びついて固定(ファーム)されていることからこの名前で呼ばれます。パソコンのOSやアプリのようにユーザーが日常的に意識して操作するものではなく、機器の起動時や基本入出力の制御を裏で支えています。多くの場合、機器内のフラッシュメモリなどの書き換え可能なICチップに保存されており、不具合の修正や機能追加のためにアップデートされることがあります。

具体例

  • Wi-Fiルーター:ルーターの電源を入れたときにアンテナを制御し、電波を送受信してネットワークをつなぐための基本的なプログラムがファームウェアです。セキュリティ対策のために、メーカーから提供される新しいファームウェアに更新する作業を行うことがあります。
  • ゲーム機のコントローラー:ボタンが押されたという物理的な信号を無線でゲーム機本体に正しく送信するための制御用プログラムがコントローラーの内部に書き込まれています。

もう少し詳しく

コンピュータシステムは大きく分けると、物理的な機械である「ハードウェア」と、命令の集合体である「ソフトウェア」に分類されます。ファームウェア(Firmware)は、その中間に位置する存在とも言えます。「Firm」には「固い、固定された」という意味があり、頻繁にインストールや削除を繰り返す一般的なアプリ(柔らかい=Software)とは異なり、製造段階でハードウェアにしっかりと組み込まれ、機器と一体化して機能します。

パソコンを例に挙げると、マザーボード上に搭載されている「BIOS(バイオス)」や「UEFI」が代表的なファームウェアです。パソコンの電源ボタンを押した瞬間、OS(Windowsなど)が起動する前に一番最初に動き出すのがこのBIOSです。BIOSは、接続されているメモリやハードディスク、キーボードなどのハードウェアが正常に動作するかをチェックし、OSを読み込むための準備という極めて重要な裏方の役割を担っています。

昔のファームウェアは、一度書き込むと内容を変更できない「ROM(Read Only Memory)」と呼ばれるチップに記録されていたため、バグがあっても後から修正することが困難でした。しかし現在では、電気的に内容を消去して書き直せる「フラッシュROM」に記録されるのが一般的です。これにより、スマートフォン、デジタルカメラ、ワイヤレスイヤホン、自動車の電子制御システムなど、あらゆる機器で、製品出荷後でもメーカーのウェブサイトから最新のファームウェアをダウンロードして書き換える(アップデートする)ことで、動作の安定化や新機能の追加、脆弱性の修正が行えるようになっています。

試験でのポイント

ITパスポート試験等では、ソフトウェアとハードウェアの中間的な性質や、ROMに保存されるという特徴について問われます。

重要なポイントは以下の通りです。

  • ハードウェア制御が目的:機器の基本的なハードウェア制御を行うために、機器に内蔵されたROMやフラッシュメモリにあらかじめ書き込まれているソフトウェアであるという定義をしっかり覚えましょう。
  • 更新(アップデート)が可能:かつては書き換え不可でしたが、現在はフラッシュメモリの普及により「バグ修正や機能追加のために書き換えることができる」という点がよく出題されます。
  • BIOS/UEFIとの関係:PCの電源投入時にハードウェアの初期化やOSの起動準備を行う「BIOS(Basic Input/Output System)」は、ファームウェアの代表例として頻繁に登場します。
  • 組込みシステムとの関連:家電製品などの組込みシステムにおいて、機器を思い通りに動かすための頭脳として搭載されているプログラムもファームウェアと呼ばれます。

問題文に「ハードウェアに組み込まれた」「ROMに記録されている」「基本的な制御を行うソフトウェア」といったキーワードが含まれていたら、ファームウェアを疑うのが鉄則です。

関連する用語

関連する用語として、ファームウェアが活躍する主戦場である組込みシステム、ファームウェアを保存するための不揮発性メモリであるフラッシュメモリやROMなどが挙げられます。

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