CN100421047C - 生物信号输入装置、具有该装置的计算机系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物信号输入装置、具有生物信号输入装置的计算机系统及其控制方法。所述生物信号输入装置连接至一计算机设备的BIOS芯片以执行BIOS开机程序控锁；计算机设备使用USB接口与此控锁装置的USB控制器沟通，并执行硬件检测及初始化动作而认定此装置为一USB开机硬盘。然后计算机设备安装执行此控锁装置的存储器中的个人化操作系统及生物辨识应用程序，并激活生物传感器以读取使用者的生物数据，以将一待辨识生物数据及预先储存于控锁装置的存储器内的模板生物数据传送至计算机设备的主存储器，由计算机设备的CPU对二者进行对比，并于对比成功后允许CPU加载计算机设备的主储存装置中的操作系统以完成开机程序。

Description

生物信号输入装置、具有该装置的计算机系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种生物信号输入装置、具有生物信号输入装置的计算机系统及其控制方法。

背景技术

本发明关联到本案其中一个发明人的下述专利申请：台湾发明专利申请案号093128575，申请日为2004年9月21日，发明名称为「具BIOS控锁装置之计算机系统及其控制方法」。

传统上，计算机系统的身分确认与保护都是利用密码，然而，使用密码来保护，不但具有使用者容易忘记密码的麻烦，更有着密码遭人破解的危险性。

因此，加入生物特征辨识装置以取代密码的输入便成为一项重要的技术，通常基于使用的方便性及技术的成熟度，指纹辨识装置是最常被采用的。

现有技术中，整合指纹辨识装置作为计算机的基本输入输出系统BIOS(Basic Input/Output System)控锁的方法，最主要的技术开发受限于商用BIOS芯片的规格，例如计算机中BIOS芯片(ROM)的储存空间，扣除必须的程序代码后，就没有足够的储存空间(ROM)用于作为储存指纹辨识程序及指纹特征文件的储存空间，例如较严谨的特征点指纹辨识程序，至少需要约200Kbytes(千字节)的空间，因此如果要单纯的直接将指纹传感器与BIOS芯片连结(采用计算机的CPU作为运算)，并且使用BIOS芯片作为存放指纹辨识程序及运算时的标的，在现有的计算机商用BIOS芯片规格是相当困难的。

另外，BIOS芯片所能提供的工作存储器(RAM)也有限，无法放置指纹图像及其后续处理需要的内存空间需求，特别是滑动式的指纹感测芯片，其每一片段图像都有相当程度的重叠，因此需要更大的缓冲(buffer)空间暂存数百张的片段图像(至少需要300KByte)，后续的处理也需要加大内存空间，因此要在BIOS芯片进行指纹辨识是相当困难的。

解决的方法可以是提供一独立指纹辨识装置(即指纹撷取及辨识都是在同一装置内执行)，排除上述利用BIOS芯片作为存放指纹辨识程序及运算时的标的(采用计算机的CPU作为运算)。然而，这种独立指纹辨识装置的价格昂贵。例如，除了指纹传感器外，影像处理及辨识模块需要高阶的微处理器，例如32位(bits)的精简指令集计算机RISC(Reduced Instruction-set Computer)处理器或DSP芯片，再加上储存辨识程序的只读存储器(ROM)及运算所需的随机存取存储器(RAM)，使得这一种独立辨识装置相当昂贵而不易推广于计算机系统BIOS控锁的使用。

为解决上述成本高的问题，本案发明人于「具BIOS控锁装置之计算机系统及其控制方法」申请案中揭示了一种利用USB控制器分别连接至一生物传感器(特别是指纹传感器)以及一存放软件(包含生物辨识应用程序)的存储器，计算机的BIOS芯片可以将此装置视为一开机的磁盘，例如开机的A：碟，并激活指纹应用程序以完成指纹认证的程序。这套方法的机制完全不同于上述现有技术利用独立指纹辨识装置作为BIOS开机的控管，但有更为低廉的价格，相当利于推广。

延续上述发明，本案提供一种能更有效作开机控管以及具有更多样化应用的生物信号输入装置、具有生物信号输入装置的计算机系统及其控制方法。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种生物信号输入装置、具有生物信号输入装置的计算机系统及其控制方法，利用指纹认证作为计算机系统BIOS开机的权限的控管，用以保护计算机系统数据的安全。

本发明的另一目的在于提供一种不需内建独立辨识处理器的低成本的生物信号输入装置，该控锁装置可以不需要更改计算机系统的任何硬件装置，只需连结于计算机系统中，加载BIOS芯片的程序代码，由计算机的CPU执行指纹认证，作为计算机系统BIOS开机的权限控管。

本发明的又一目的在于通过内建一体积小、大容量及低单价的串行埠式存储器，可以不需将应用程序及个人的指纹生物数据置入BIOS中，如此BIOS可不需作大幅变动，只需优先控制本装置即可；且使用串行埠式存储器可缩减USB控制器的接脚数及体积，进而大幅缩小装置的体积。

本发明的又一目的在于提供一种不需另外安装驱动程序的BIOS控锁装置，其将生物传感器视为一独立存储器，BIOS只需控制本装置即可，可容易与BIOS整合。

本发明又一目的在于提供一种不受操作系统影响的具有BIOS控锁装置的计算机系统及其控制方法。

为达到上述目的，本发明提供一种生物信号输入装置，其连接至一计算机设备，所述计算机设备包括一中央处理器(CPU)、一主存储器、一BIOS芯片、一主储存装置、一使用者接口及一USB接口，所述生物信号输入装置通过所述USB接口连接至所述计算机设备；

所述生物信号输入装置包括：一USB控制器，连接至所述USB接口；一生物传感器，连接至所述USB控制器；一程序存储器，连接至所述USB控制器；

当所述计算机设备开机时，利用所述BIOS芯片中的一组程序代码以执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述CPU、主存储器、使用者接口及USB接口；然后所述BIOS芯片检测到被设计为一USB开机硬盘的所述生物信号输入装置，暂停所述硬件检测及初始化动作，并使得存放于所述程序存储器的一个人化开机操作系统自动被下载至所述计算机设备内执行，以建立一个人化的操作系统环境；所述CPU于所述个人化的操作系统环境下自动激活储存于所述程序存储器中的一生物辨识应用程序，以提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载至所述CPU执行，以完成一开机动作。

所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

所述人机接口显示于所述计算机设备的一使用者接口上。

所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。于所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器将一生物信号输入至所述计算机设备中。

本发明还提供一种具有生物信号输入装置的计算机系统，包括：

一计算机设备，包括一中央处理器CPU、一主存储器、一基本输入输出系统BIOS芯片、一主储存装置、一使用者接口及一通用序列总线USB接口；

一生物信号输入装置，通过所述USB接口连接至所述计算机设备，该生物信号输入装置包括：一USB控制器，连接至所述USB接口；一生物传感器，连接至所述USB控制器；一程序存储器，连接至所述USB控制器，其中：

当所述计算机设备开机时，利用所述BIOS芯片中的一组程序代码来执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述中央处理器CPU、主存储器、使用者接口及USB接口；

所述BIOS芯片检测到被设计为一USB开机硬盘的所述生物信号输入装置，暂停所述硬件检测及初始化动作，并使得存放于所述程序存储器的一个人化开机操作系统自动被下载至所述计算机设备内执行，以建立一个人化的操作系统环境；

所述中央处理器CPU于所述个人化的操作系统环境下自动激活储存于所述程序存储器中的一生物辨识应用程序，以提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载到所述中央处理器CPU执行，以完成一开机动作。

所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

所述人机接口显示于所述计算机设备的一使用者接口上。

所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

于所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器将一生物信号输入至所述计算机设备中。

所述计算机设备自动判定并执行所述生物数据登录动作或所述生物数据对比动作。

所述计算机设备被设计成在没有所述生物信号输入装置存在的情况下无法开机。

本发明还提供一种具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，包括以下步骤：

执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化一计算机设备中的一中央处理器CPU、一主存储器、一使用者接口及一通用序列总线USB接口及被设计为一USB开机硬盘的一生物信号输入装置；

暂停所述硬件检测及初始化动作，并控制存取生物信号输入装置；

将存放于所述生物信号输入装置的一程序存储器的一个人化开机操作系统自动下载至所述CPU内执行，以建立一个人化的操作系统环境；

于所述个人化的操作系统环境下自动激活一生物辨识应用程序；以及

提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物信号输入装置的一生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述生物信号输入装置的一USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述计算机设备的一主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载至所述中央处理器CPU执行，以完成一开机动作。

所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

所述人机接口显示于一使用者接口上。

所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口还引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

在所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器，以读取一生物信号。

还包括以下步骤：所述计算机设备自动判定并执行所述生物数据登录动作或所述生物数据对比动作。

所述计算机系统被设计成在没有所述生物信号输入装置存在的情况下无法开机。

还包括以下步骤：

所述计算机设备自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若否则执行所述生物数据登录动作，若是则执行所述生物数据对比动作。

还包括以下步骤：

所述计算机设备自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若否则继续完成所述硬件检测及初始化动作，若是则执行所述生物数据对比动作。

本发明的有益效果在于，本发明的生物信号输入装置完全不需要在计算机设备的BIOS芯片内另外安装驱动程序及内置辨识软件；通过内建一体积小、大容量及低单价的串行埠式存储器，可以不需将应用程序及个人的指纹生物数据置入BIOS中，如此BIOS可不需作大幅变动，只需优先控制本装置即可；且使用串行埠式存储器可缩减USB控制器的接脚数及体积，进而大幅缩小装置的体积。

同时，本生物信号输入装置的程序存储器所储存的数据和/或程序，由个人的指纹特征激活加密，或者，通过指纹将硬盘加密，或要求BIOS芯片的程序检查控锁装置内的序号，解决控锁装置被替换所造成的安全问题。

此外，本发明的生物信号输入装置除了提供BI OS控锁的功能以外，也可在计算机设备的主操作系统安装完成后，作为一种生物数据读取器，以作为应用程序使用的权限控管。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统方块图；

图2为本发明第一实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图；

图3为本发明第二实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图；

图4为本发明第三实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图。

【主要组件符号说明】

1：计算机系统             10：生物信号输入装置

14：USB控制器             14A：只读存储器ROM

14B：随机存取存储器RAM    16：生物传感器

18：程序存储器            18A：公用区块

18B：私密区块             20：计算机设备

21：使用者接口    22：人机接口

23：主存储器      24：BIOS芯片

25：主储存装置    26：中央处理器(CPU)

27：USB接口       71～85：控制方法的步骤

具体实施方式

基本输入/输出系统BIOS(Basic Input/Output System)为自1981年时，IBM规划第一部个人计算机时，其把一些开机时的硬件启始/检测码(initialcode)、从主储存装置加载操作系统至完成开机程序的前导程序代码以及一些最基本的周边I/O处理的子程序码(如屏幕显示、磁盘驱动器驱动、摇杆控制等等)，都整合到一BIOS芯片内。所以将本生物信号输入装置与BIOS芯片整合，可以达到完整的控管，且与操作系统无关。因此，在不变动BIOS芯片的原始结构下，BIOS芯片可以利用存取储存装置的方式与本生物信号输入装置沟通运作。以下将通过图式说明本发明装置的细节及应用领域。

图1为本发明较佳实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统方块图。如图1所示，本实施例的生物信号输入装置10的基本结构为一USB(通用序列总线)接口的储存装置，连接至一计算机设备20。

所述计算机设备20可以是譬如个人计算机(PC)、笔记型计算机(NotebookComputer)、个人数字助理(PDA)及手机等。

所述计算机设备20的基本结构包括一中央处理器(CPU)26、一主存储器23、一BIOS芯片24、一主储存装置25、一使用者接口(例如屏幕、键盘及鼠标等)21及一USB接口27。所述BIOS芯片24控制所有激活程序及硬件沟通的任务，并与所述生物信号输入装置10通过所述USB接口27连接。

所述生物信号输入装置10通过所述USB接口27连接至所述计算机设备20。所述生物信号输入装置10包括一USB控制器14、一生物传感器16及一程序存储器18。所述USB控制器14连接至所述USB接口27。所述生物传感器16连接至所述USB控制器14。

USB控制器14中还包括一个只读存储器ROM14A以及一个随机存取存储器RAM14B。ROM14A储存有与计算机设备20热插拔的韧体，储存于ROM14A中的韧体为与计算机设备20沟通的通信协议。当激活计算机设备20的电源时，此生物信号输入装置会被认定为是一USB储存装置。然后计算机设备20依据存取所述储存装置的方式，自动连结存取储存于程序存储器18中的软件或数据，并将其自动下载于计算机设备20的主存储器23内执行，并激活运作此软件或数据。RAM14B用于作为数据处理时的作业缓冲区。

所述生物传感器16为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器、一脸型传感器或其它生物传感器。在本实施例中的指纹传感器特别是芯片式指纹传感器，包含了面积型或滑动型的指纹传感器，以满足轻薄短小的产品应用需求。

所述程序存储器18连接至所述USB控制器14。在本发明中，程序存储器18主要为串行埠式存储器(Serial NOR Flash，简称NOR型闪存，例如Atmel型号AT45DB041B)，也可以为NAND型或其它类型的闪存，以及其它的非挥发性存储器。所述程序存储器18包含：一公用区块18A，用于储存一个人化开机操作系统及一生物辨识应用程序；及一私密区块18B，用于储存一个人身份数据(例如姓名、住址等)及所述模板生物数据。

所述公用区块18A还可以用于储存一加解密应用程序，且所述私密区块18B还用于储存一加解密金钥，所述CPU26加载所述加解密应用程序及所述加解密金钥来对所述个人身份数据予以加解密。

当所述计算机设备20开机时，利用所述BIOS芯片24中的一组程序代码以执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述CPU26、主存储器23、使用者接口21及USB接口27。

然后所述BIOS芯片24检测到被设计为一USB开机硬盘的所述生物信号输入装置10，暂停所述硬件检测及初始化动作，并使得存放于所述程序存储器18的所述个人化开机操作系统自动被下载至所述计算机设备20内执行，以建立一个人化的操作系统环境。此一个人化开机操作系统在本发明中为一Linux平台，也可以为一般人熟悉的DOS。

所述CPU26于所述个人化的操作系统环境下自动激活储存于所述生物信号输入装置10中的所述生物辨识应用程序，以提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物传感器16，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作。所述计算机设备20可以自动判定而执行所述生物数据登录动作或所述生物数据对比动作。所述生物辨识应用程序也执行辨识对比的动作，成功后并且回传讯息至BIOS芯片24，以再继续进行后续的开机程序，直到储存于计算机系统的主储存装置中的主操作系统激活完成为止。

所述人机接口22显示于所述计算机设备20的一使用者接口21上，譬如显示器或扬声器上。因此，所述人机接口22可以以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器16。

或者，当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器18没有所述模板生物数据时，所述人机接口22还引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口22引导一授权使用者进行登录，所述USB控制器14控制所述生物传感器16感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述CPU26从所述USB控制器14读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据而储存于所述程序存储器18中。此外，所述模板生物数据还可以被储存于所述主储存装置25中以供备份用。

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口22引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器14控制所述生物传感器16感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述CPU26从所述USB控制器14读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器18中的所述模板生物数据是否实质上相符，然后当在实质上相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置25，并使储存于所述主储存装置25的一主开机操作系统被加载至所述CPU26执行，以完成一开机动作。

生物信号输入装置10与计算机设备20整合的一个主要目的是利用个人的生物特征取代传统的密码登入，作为计算机开机主操作系统(例如微软操作系统，麦金塔操作系统、Linux操作系统及其它操作系统)激活前的BIOS控锁，其整合的方法将本生物信号输入装置10设计成一USB硬盘装置，并且将BIOS芯片的周边硬件激活程序(通过BIOS韧体或BIOS程序代码的设定)设定此一USB硬盘装置是优先于主储存装置25，则生物信号输入装置10便可以作为BIOS开机的控锁装置(其详细描述于下)。另一目的是计算机主操作系统激活后，利用此一生物信号输入装置10作为应用程序使用的权限控管。

所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置10于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器，以将一生物信号输入至所述计算机设备20中。

总之，实际应用时，第一次使用的模板生物数据(例如指纹)登入，可以是在个人化的操作系统平台下，由一人机接口，例如文字、图画及声音的导引下执行，或者系统检测程序存储器18内并无模板生物数据的存在，而直接进入主操作系统中，并由主操作系统中的应用程序提供的人机接口完成模板生物数据的登入。在本发明的一个实施例中，模板生物数据储存于所述程序存储器18内，这样，可以预防计算机系统的硬盘坏掉时，更换新的硬盘也可以马上执行生物辨识的功能。另一实施例也可以将模板生物数据根据使用的需求放置于主储存装置(譬如硬盘)25中，例如作为备份以防程序存储器18损坏等。

在应用上，本发明的生物信号输入装置的一个实施例可以嵌入式的设计于计算机设备中，此时所采用的程序存储器为串行端口式存储器。另一种实施例方式，则可以像一把外接式USB钥匙(采用串行埠式存储器)，其本身可以单纯只作计算机设备的控锁钥匙。或者可以与一般的指纹随身盘结合，作二合一功能的设定，这时候所选定的存储器则是NAND型闪存，其设计方法则相同于本发明部分发明人的上述专利中所揭示的一种存储器储存装置，一方面作开机的BIOS控锁，另一方面作随身盘存储器数据的保护。在此情况下，计算机设备可以被设计成在没有所述生物信号输入装置存在的情况下无法开机。

在本发明的又一实施例中，上述生物信号输入装置内所有集成电路组件及传感器也可以被整合于单一芯片上，更有助于成本降低及装置尺寸的缩小。

所述生物辨识应用程序会判别使用者是否为第一次使用此生物信号输入装置，如是，会促使指纹传感器读取其指纹而处理成一组授权数据模板，此组授权数据模板可以包含单一授权使用者的多枚指纹数据模板，也可包含多重授权使用者的多枚指纹数据模板。或者，当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器18没有所述模板生物数据时，所述人机接口还引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

图2为本发明第一实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图。如图2与1所示，本发明的控制方法包含以下步骤。

首先，激活计算机设备20的电源，如步骤71所示。然后，BIOS芯片24执行一硬件检测及初始化动作，以于检测及初始化一计算机设备20中的一CPU26、一主存储器23、一使用者接口21及一USB接口27之后，检测及初始化被设计为一USB开机硬盘的一生物信号输入装置10，如步骤72所示。接着，暂停所述硬件检测及初始化动作，并控制存取生物信号输入装置10(USB开机硬盘)，如步骤73所示。然后，将存放于所述生物信号输入装置10的一程序存储器18的一个人化开机操作系统自动下载至所述CPU26内执行，以建立一个人化的操作系统环境，并于所述个人化的操作系统环境下自动激活一生物辨识应用程序，如步骤74所示。然后，生物辨识应用程序提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物信号输入装置10的一生物传感器16，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作，如步骤75所示。

当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器18没有模板生物数据时，所述人机接口还引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。若授权使用者选择进行登录动作，则所述人机接口引导所述授权使用者进行登录，所述USB控制器14控制所述生物传感器16感测所述授权使用者的一授权生物数据，如步骤76所示。然后，所述CPU26从所述USB控制器14读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据而储存于所述程序存储器18中，如步骤77所示。接着，BIOS芯片24继续完成所述硬件检测及初始化动作，如步骤78所示，以检测及初始化所述主储存装置25，并使储存于所述主储存装置25的一主开机操作系统被加载至所述CPU26执行，以完成一开机动作，如步骤80所示。

当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器18有模板生物数据时，所述人机接口还引导一待辨识使用者进行所述生物数据对比动作。所述USB控制器14控制所述生物传感器16感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，如步骤81所示，且所述CPU26从所述USB控制器14读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器18中的所述模板生物数据是否实质上相符，如步骤82所示。然后，当在实质上相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置25，如步骤83所示，并使储存于所述主储存装置25的一主开机操作系统被加载至所述CPU26执行，以完成一开机动作，如步骤84与85所示。若对比不通过，则让使用者选择是否继续对比，如步骤86所示。若使用者选择继续对比，则回到步骤81，否则被判定为认证失败，如步骤87所示，于是开机动作失败，如步骤88所示。

图3为本发明第二实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图。如图3所示，本实施例类似于第一实施例，不同之处在于所述控制方法还包括步骤75A，自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若是则执行所述生物数据对比动作，否则询问使用者是否执行所述生物数据登录动作，如步骤75所示。若使用者选择执行所述生物数据登录动作，则跳至步骤76，若使用者选择不执行所述生物数据登录动作，则跳至步骤83，继续完成所述硬件检测及初始化动作以及后续的开机动作。如此，使用者可以在主开机操作系统中选择进行生物数据登录动作。

图4为本发明第三实施例的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法流程图。如图4所示，本实施例类似于第二实施例，不同之处在于步骤75A自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若是则执行所述生物数据对比动作，否则不询问使用者是否执行所述生物数据登录动作，而跳至步骤83，继续完成所述硬件检测及初始化动作以及后续的开机动作。如此，使用者可以在主开机操作系统中选择进行生物数据登录动作。

综上所述，本发明的生物信号输入装置完全不需要在计算机设备的BIOS芯片内另外安装驱动程序及内置辨识软件。计算机设备内的BIOS程序只通过USB接口的通信协议与此生物信号输入装置的USB控制器沟通，且设定本装置为优先开机的USB硬盘，然后计算机设备依据存取储存装置的方式，选取此控锁装置的应用程序并上传至计算机设备的主存储器内执行，以建立一个人化的操作系统并激活运作此生物辨识应用程序。同时，本生物信号输入装置的程序存储器所储存的数据及/或程序，由个人的指纹特征激活加密，即使将所述存储器拔除也无法撷取出正确的格式及内容。或者，通过指纹将硬盘加密，或要求BIOS芯片的程序检查控锁装置内的序号，也可解决控锁装置被替换所造成的安全问题。此外，本发明的生物信号输入装置除了提供BIOS控锁的功能以外，也可在计算机设备的主操作系统安装完成后，作为一种生物数据读取器，以作为应用程序使用的权限控管。

上述实施例仅用于说明本发明，并非用于限制本发明。

Claims (36)

1. 一种生物信号输入装置，其特征在于，连接至一计算机设备，所述计算机设备包括一中央处理器CPU、一主存储器、一基本输入输出系统BIOS芯片、一主储存装置、一使用者接口及一通用序列总线USB接口，该生物信号输入装置通过所述通用序列总线USB接口连接至所述计算机设备，所述生物信号输入装置包括：

一USB控制器，连接至所述USB接口；

一生物传感器，连接至所述USB控制器；

一程序存储器，连接至所述USB控制器，其中：

当所述计算机设备开机时，利用所述BIOS芯片中的一组程序代码来执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述中央处理器CPU、主存储器、使用者接口及USB接口；

所述BIOS芯片检测到被设计为一USB开机硬盘的所述生物信号输入装置，暂停所述硬件检测及初始化动作，并使得存放于所述程序存储器的一个人化开机操作系统自动被下载至所述计算机设备内执行，以建立一个人化的操作系统环境；

所述中央处理器CPU于所述个人化的操作系统环境下自动激活储存于所述程序存储器中的一生物辨识应用程序，用以提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载到所述中央处理器CPU执行，以完成一开机动作。

2. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

3. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

4. 根据权利要求3所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

5. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

6. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

7. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述人机接口显示于所述计算机设备的一使用者接口上。

8. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

9. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

10. 根据权利要求1所述的生物信号输入装置，其特征在于，于所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器，将一生物信号输入至所述计算机设备中。

11. 一种具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，包括：

一计算机设备，包括一中央处理器CPU、一主存储器、一基本输入输出系统BIOS芯片、一主储存装置、一使用者接口及一通用序列总线USB接口；

一生物信号输入装置，通过所述USB接口连接至所述计算机设备，该生物信号输入装置包括：

一USB控制器，连接至所述USB接口；

一生物传感器，连接至所述USB控制器；

一程序存储器，连接至所述USB控制器，其中：

当所述计算机设备开机时，利用所述BIOS芯片中的一组程序代码来执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述中央处理器CPU、主存储器、使用者接口及USB接口；

所述BIOS芯片检测到被设计为一USB开机硬盘的所述生物信号输入装置，暂停所述硬件检测及初始化动作，并使得存放于所述程序存储器的一个人化开机操作系统自动被下载至所述计算机设备内执行，以建立一个人化的操作系统环境；

所述中央处理器CPU于所述个人化的操作系统环境下自动激活储存于所述程序存储器中的一生物辨识应用程序，以提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载到所述中央处理器CPU执行，以完成一开机动作。

12. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

13. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

14. 根据权利要求13所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

15. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

16. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

17. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述人机接口显示于所述计算机设备的一使用者接口上。

18. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

19. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

20. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，于所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器，将一生物信号输入至所述计算机设备中。

21. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述计算机设备自动判定并执行所述生物数据登录动作或所述生物数据对比动作。

22. 根据权利要求11所述的具有生物信号输入装置的计算机系统，其特征在于，所述计算机设备被设计成在没有所述生物信号输入装置存在的情况下无法开机。

23. 一种具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

执行一硬件检测及初始化动作，以检测及初始化一计算机设备中的一中央处理器CPU、一主存储器、一使用者接口及一通用序列总线USB接口及被设计为一USB开机硬盘的一生物信号输入装置；

暂停所述硬件检测及初始化动作，并控制存取生物信号输入装置；

将存放于所述生物信号输入装置的一程序存储器的一个人化开机操作系统自动下载至所述CPU内执行，以建立一个人化的操作系统环境；

于所述个人化的操作系统环境下自动激活一生物辨识应用程序；以及

提供一人机接口来引导一使用者使用所述生物信号输入装置的一生物传感器，以进行一生物数据登录动作或一生物数据对比动作；

于所述生物数据登录动作中，所述人机接口引导一授权使用者进行登录，所述生物信号输入装置的一USB控制器控制所述生物传感器感测所述授权使用者的一授权生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取所述授权生物数据并处理成一模板生物数据储存于所述程序存储器中；

于所述生物数据对比动作中，所述人机接口引导一待辨识使用者进行认证，所述USB控制器控制所述生物传感器感测所述待辨识使用者的一待辨识生物数据，且所述中央处理器CPU从所述USB控制器读取并处理所述待辨识生物数据，并对比处理过的所述待辨识生物数据与储存于所述程序存储器中的所述模板生物数据是否相符，当相符时，继续完成所述硬件检测及初始化动作，以检测及初始化所述计算机设备的一主储存装置，并使储存于所述主储存装置的一主开机操作系统被加载至所述中央处理器CPU执行，以完成一开机动作。

24. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述程序存储器为一NOR型存储器或一NAND型存储器。

25. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述程序存储器包括：

一公用区块，用于储存所述个人化开机操作系统及所述生物辨识应用程序；

一私密区块，用于储存一个人身份数据及所述模板生物数据。

26. 根据权利要求25所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述公用区块还用于储存一加解密应用程序，所述私密区块还用于储存一加解密金钥，所述中央处理器CPU加载所述加解密应用程序及加解密金钥对所述个人身份数据予以加解密。

27. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述生物传感器为一指纹传感器、一声纹传感器、一虹膜传感器或一脸型传感器。

28. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，于所述生物数据登录动作中，所述模板生物数据被储存于所述主储存装置中以供备份用。

29. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述人机接口显示于一使用者接口上。

30. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述人机接口以声音、文字或图片显示的方式引导所述使用者使用所述生物传感器。

31. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，当所述生物辨识应用程序检测到所述程序存储器没有所述模板生物数据时，所述人机接口还引导所述使用者选择是否进行所述生物数据登录动作。

32. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，在所述开机动作完成后，所述生物信号输入装置于所述主开机操作系统下作为一生物信号读取器，以读取一生物信号。

33. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述计算机设备自动判定并执行所述生物数据登录动作或所述生物数据对比动作。

34. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，所述计算机系统被设计成在没有所述生物信号输入装置存在的情况下无法开机。

35. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述计算机设备自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若否则执行所述生物数据登录动作，若是则执行所述生物数据对比动作。

36. 根据权利要求23所述的具有生物信号输入装置的计算机系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述计算机设备自动判定所述计算机系统是否有所述模板生物数据，若否则继续完成所述硬件检测及初始化动作，若是则执行所述生物数据对比动作。

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