Lorsque les premiers ordinateurs programmables sont arrivés, l’informatique était encore dans une ère quasi artisanale. Les ordinateurs ne se comptaient alors pas en milliards d'unités, mais en milliers, et les logiciels qui les animaient étaient développés spécifiquement pour chaque modèle de machine, et fonctionnaient en communiquant directement à bas niveau avec le matériel.

Toutefois, en montant en puissance, et en se muant en une véritable industrie, l'informatique a dû adapter ses pratiques en conséquence. En effet, face à l’arrivée de plus en plus fréquente de nouveaux modèles et à l’explosion du nombre d'ordinateurs en circulation, il n’était plus possible de suivre le rythme du côté du développement des logiciels, et il a fallu mettre au point des solutions permettant d’utiliser sur plusieurs modèles de machines un seul et unique système. C’est ainsi que sont apparus les premiers systèmes d’exploitation, qui fournissaient aux développeurs de logiciels un socle standardisé de fonctionnalités. Un logiciel développé pour un système pouvait ainsi fonctionner quasiment sans adaptation, sur toutes les autres machines utilisant ce même système.

Rapidement, une petite partie de ces systèmes d’exploitation a été séparée du reste pour être placée dans un petit module de mémoire ROM intégrée au matériel : le firmware. Cette opération répondait à un double objectif. En premier lieu, il s'agissait de rendre le reste du système d’exploitation moins dépendant du matériel, pour faciliter son portage d’une machine à une autre. Tout comme le système d’exploitation fournit des fonctionnalités standardisées aux applications, le firmware vise à fournir des fonctionnalités standardisées aux systèmes d’exploitation, pour qu’un système conçu pour une machine puisse fonctionner sans adaptation majeure sur une autre machine dotée d’un firmware compatible.

L’EEPROM contenant le BIOS sur un ordinateur de la fin des années 90

Le rôle principal du firmware était donc de préparer la machine à accueillir le système, en initialisant le matériel en fonction de la configuration définie par l’utilisateur, soit via un logiciel, soit via des cavaliers (« jumpers ») et des interrupteurs placés sur la carte mère. Une fois l’initialisation effectuée, le firmware est responsable de charger et d'exécuter le « bootloader » du système d’exploitation à partir du support sur lequel il est stocké (disquette, disque dur…), pour déclencher le démarrage de ce dernier. Enfin, une fois que le système d’exploitation a pris la main, le firmware lui fournit des interfaces standard pour l’accès aux entrées-sorties (parfois accessibles aussi aux applications). Par exemple, il permettait au système d’accéder au disque dur sans avoir à se soucier du nombre de cylindres, de têtes et de secteurs, le firmware se chargeant de calculer les paramètres d’accès au disque en fonction des requêtes du système.

En second lieu, le firmware permettait de répondre à une problématique apparue avec les évolutions de plus en plus rapide des composants informatiques : certains dysfonctionnements du matériel étaient détectés trop tard dans le cycle de vie d’un produit pour pouvoir être corrigés au niveau matériel et avant la commercialisation. Grâce aux firmwares, il est devenu possible de corriger le comportement du matériel via une mise à jour logicielle qui allait pouvoir contourner un dysfonctionnement identifié. Ce principe est aujourd’hui appliqué à bon nombre de composants électroniques, y compris les CPU eux-mêmes, qui contiennent un microcode que le fabricant peut mettre à jour pour corriger un bug. L'exemple le plus récent et le plus parlant reste celui d'Intel, qui a patché le microcode des Skylake pour corriger des problèmes de stabilité en charge intensive et un bug permettant d’overclocker des processeurs non prévus pour.

Jusqu’aux années 90, les firmwares se configuraient via des jumpers ou des switchs.

Au début, les secrets de ces firmwares étaient jalousement gardés par les constructeurs, et les facilités de portage offertes par ces systèmes étaient en général limitées aux appareils issus d’un même constructeur. Et même s’il existait déjà quelques systèmes d’exploitation indépendants, le marché restait dominé par des acteurs proposant des environnements très fermés : chaque fabricant développait son propre système d’exploitation, destiné à fonctionner avec ses propres firmwares, et qui n’était livré qu’avec son matériel. Une situation qui a perduré jusqu’à une première révolution, provoquée presque involontairement par IBM en 1981…