CN101065734A

CN101065734A - 在转换至低功率状态时在低等待时间持久性存储器设备中存储系统信息

Info

Publication number: CN101065734A
Application number: CNA2005800296245A
Authority: CN
Inventors: R·文卡塔查瑞; V·基尼; R·莱斯; P·塞巴斯蒂昂
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-10-31
Also published as: WO2006028658A1; US20060053325A1; TW200619914A; TWI317061B; EP1789882A1

Abstract

根据某些实施例，可以确定处理系统要从较高功率状态转换至较低功率状态。随后可将系统信息从易失性存储器设备复制到低等待时间持久性存储器设备，并且可以安排该处理系统从较高功率状态转换回较低功率状态。

Description

在转换至低功率状态时在低等待时间持久性存储器设备中存储系统信息

背景

处理系统在工作时消耗功率。例如，与移动计算机相关联的处理系统可能消耗来自电池的功率。随着处理系统性能的改进(例如，通过提高处理器速度、允许无线通信、提供更大的显示器和/或执行更复杂的应用程序)，处理系统的耗电量也随之增加。结果就需要更频繁地为电池再充电，而这可能给用户带来不便。注意到增加电池大小是不可行的(例如，因为这会让移动计算机过大)。

为了保存功率，处理系统可以具有多种不同的功率状态。例如，处理系统可以在其被活动地使用时处于较高功率状态，而在相对不活动期间处于较低功率状态。然而在某些情况下，处理系统在从较低功率状态转换至较高功率状态时(例如，可能需要20秒来完成该转换)是不可用的。这一延迟会给用户带来不便。此外，此种延迟对于诸如经互联网协议的语音(VoIP)电话之类的某些应用来说是不相宜的(例如，因为用户可能不想在他或她能够打电话之前等上10秒钟)。

附图简述

图1是处理系统的框图。

图2是根据某些实施例的处理系统的框图。

图3是根据某些实施例的与转换至较低功率状态相关联的方法的流程图。

图4是根据某些实施例的与转换回到较高功率状态相关联的方法的流程图。

图5是根据某些实施例的处理系统的框图。

图6是根据某些实施例的硬件和软件功率管理组件的框图。

图7示出了根据某些实施例的计算机系统。

详细描述

在此讨论的某些实施例涉及“处理系统”。在此使用的短语“处理单元”指的是包括一个或多个处理器的任何装置。处理系统的示例包括台式个人计算机(PC)、移动计算机、工作站、服务器、(例如，与数字电视接收机相关联的)机顶盒、无线电话、消费电子设备和游戏系统等。

例如，图1是处理系统100的框图。更具体地，处理系统100包括处理器110，诸如INTELPENTIUMIV处理器。处理器110例如可以执行操作系统和/或多个应用程序。作为示例，处理器110可以执行MICROSOFTWINDOWSXP操作系统、MICROSOFTINTERNET EXPLORER 5.0web浏览器以及适用于提供符合由国际标准化组织(ISO)/国际电工技术委员会(IEC)的题为″InformationTechnology-Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital StorageMedia″(1993)的文档号11172-1所定义的运动图像专家组(MPEG)1的音频层3(MP3)协议的音频输出的媒体播放器。应该注意到除了web浏览器和MP3播放器之外或者作为其替代，还可以执行任何数量的其他应用程序。

处理器110在其执行操作系统和应用程序时在易失性存储器设备120中存储系统信息。易失性存储器设备例如可以是系统随机存取存储器(RAM)设备。注意到处理系统100在处于“空闲”状态时需要周期性地“刷新”该易失性存储器以确保信息未被丢失。处理器110还可以向硬盘驱动器130存储信息并从中检索信息(例如，处理器110可以从硬盘驱动器130中检索MP3文件)。

为保存功率，处理系统100能够在各种不同的功率状态下工作。例如，处理系统100可以在其被活动使用时处于较高功率状态，而在相对不活动期间处于较低功率状态。当处于较低功率状态时，可以关闭例如处理器110、各总线和/或其他设备。

为了降低较低功率状态下的功耗，处理系统100可能会停止对易失性存储器120的刷新。即，当处理系统100转换至较低功率状态时，存储在易失性存储器120内的任何信息都有可能会丢失。结果，处理系统100在返回到较高功率状态时可能无法再回到当最初进入较低功率状态时存在的同一状态。

作为示例，假设用户在移动计算机上执行文字处理应用程序并开始创建一文档。如果用户离开移动计算机一段延长的时间，则该移动计算机就进入较低功率状态(例如，在已有五分钟未接收到用户输入之后)。当用户返回时，移动计算机可转换回到较高功率状态。然而，因为系统RAM在较低功率状态下不被刷新，所以移动计算机无法重新执行该文字处理应用程序和/或该文档内的信息会丢失。

为了防止这一结果，可以在进入较低功率状态时(例如，恰好在进入较低功率状态并且停止易失性存储器120刷新之前)将系统信息从易失性存储器120复制到硬盘驱动器130。在此情况下，当重新进入较高功率状态时可以将系统信息从硬盘驱动器130复制回易失性存储器120(例如，并且处理系统100的状态可被保留)。

注意到本方法会增加处理系统100转换回较高功率状态所需的时间。例如，可能需要20秒的时间来将系统信息从硬盘驱动器130复制回易失性存储器120。这一延迟会给用户带来麻烦和不便。此外，该延迟会导致处理系统100不适于某些应用(例如，VoIP电话)。

图2是根据某些实施例的处理系统200的框图。如前所述，处理系统100包括处理器210，诸如INTELPENTIUMIV处理器。处理器210可以执行例如操作系统和/或多个应用程序(例如，web浏览器和MP3播放器)，并将系统信息存储在诸如系统RAM等易失性存储器设备220中。处理器210还可以向硬盘驱动230存储信息并从中检索信息。

为保存功率，处理系统200能够在多种不同的功率状态下工作。例如，处理系统200可以在其被活动地使用时处于较高功率状态，而在相对不活动期间处于较低功率状态。

根据某些实施例，处理系统200依据高级配置和电源接口(ACPI)规范版本2.0b(2002年10月)来工作。更具体地，处理系统200能够在以下多种不同的“睡眠”状态下工作：S0(完全工作的并消耗最大功率)；S1(其后无系统上下文丢失的低觉醒等待时间睡眠状态)；S2(其后需要恢复处理器和系统高速缓存上下文的低觉醒等待时间睡眠状态)；以及S3(在其中需要恢复除了存储在易失性存储器设备220中的系统信息之外的所有上下文的低觉醒等待时间睡眠状态)。除了这些较高功率状态之外，ACPI还定义了在其中丢失存储在易失性存储器设备220中的所有系统信息的较低功率状态S4。

根据某些实施例，当进入这一较低功率状态时(例如，进入S4的前一刻)，可将系统信息从易失性存储器220复制到持久性存储器设备240。持久性存储器设备240例如可以包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)设备，诸如闪存设备(例如，NOR或NAND闪存设备)。注意到持久性存储器设备240是固态设备(例如，没有移动部分)，并且与从硬盘驱动器230中检索相比，可以显著更快地从中检索信息。

持久性存储器设备的其他示例包括基于聚合物的存储器设备、磁阻RAM(MRAM)设备、双向统一存储器(OUM)设备、铁电RAM(FeRAM)设备、铁电聚合物RAM(FePRAM)设备以及电阻RAM(RRAM)设备。

图3是根据某些实施例的一种与转换至较低功率状态相关联的方法的流程图。图3的方法例如可与处理系统(诸如参考图2描述的处理系统)相关联。在此描述的流程图并不暗示固定的动作顺序，并且各实施例能够用任何可行的顺序来执行。注意到在此描述的任何方法都可由硬件、软件(包括微码)或者硬件和软件的组合来执行。例如，存储介质可以在其上存储在由机器执行时导致根据在此描述的任何实施例的执行的指令。

在302处，确定处理系统要从较高功率状态转换至较低功率状态。在ACPI系统中，例如可以在一段相对不活动的时间之后确定将进入睡眠状态S4。根据某些实施例，较低功率状态与不同的睡眠状态(例如，S3)或不同类型的功率状态(诸如，全局状态)、设备功率状态、处理器功率状态和/或性能状态相关联。注意到ACPI规范定义了全局状态G0到G3、设备功率状态D0到D3(以及D0内的设备性能状态P0至Pn)、以及处理器功率状态C0到C3。

在304处，将系统信息从易失性存储器设备复制到持久性存储器设备。例如，可以将一操作系统映像从系统RAM复制到闪存。此外，任何用户数据(例如，应用程序、应用程序数据和应用程序状态)也可位于系统RAM中并将被存储至低等待时间持久性闪存。

在306处，安排处理系统从较高功率状态转换至较低功率状态。例如，可以进入较低功率状态并暂停对系统RAM的刷新。注意到可以保留持久性存储器设备内的信息而无需消耗功率。

图4是根据某些实施例的一种与转换回到较高功率状态相关联的方法。在402处，确定处理系统要从较低功率状态转换回较高功率状态。例如，可能检测到按键并可确定处理系统应该从较低功率状态转换至(完全工作的)ACPI睡眠状态S0。

在404处，将系统信息从持久性存储器设备复制回易失性存储器设备。例如，可以将系统映像(例如，包括操作系统、应用程序上下文和用户数据)从闪存复制回系统RAM。随后在406处安排操作系统从较低功率状态转换到较高功率状态。注意到因为已将系统信息恢复至易失性存储器设备，所以就能保存系统上下文信息(例如，处理系统能够在当先前做出向较低功率状态的转换时存在的同一状态下重新开始工作)。

图5是根据某些实施例的处理系统500的框图。在此情况下，随着从较低功率状态到较高功率状态的转换，将系统信息从持久性存储器设备540(例如，闪存)复制到易失性存储器设备520(例如，系统RAM)。注意到这一转换与从硬盘驱动器530中的转换相比能够被更快地执行。此外，在能够访问任何信息之前还需初始化硬盘驱动器530。结果，与从硬盘驱动器530中的转换所需的20秒耗时相比，从持久性存储器设备540中复制系统信息仅耗时1秒。因此，本方法可允许更频繁地进入较低功率状态(例如，因为它给用户带来的烦扰更少)。

图6是根据某些实施例的与ACPI系统600相关联的硬件和软件功率管理组件的框图。系统600包括平台硬件610，诸如处理器、主板和相关组件。系统600还包括便于启动操作的基本输入/输出系统(BIOS)620。平台硬件610可以经由ACPIBIOS 630、ACPI寄存器632和/或ACPI表634(而这些可以是BIOS数据的一部分并且与BIOS一起被包含在诸如闪存等持久性存储元件内)与ACPI驱动程序640交换信息。ACPI驱动程序640(例如，操作系统的集成部分)又可以与操作系统(OS)内核650以及一个或多个设备驱动程序642通信。内核650可以与OS功率管理(OSPM)代码以及在系统600上执行的一个或多个应用程序670交换信息。

为了节省功率，ACPI系统600可以进入多种不同的功率状态。各种功率状态可以表示例如在其中系统600消耗的功率量逐渐降低并且平台硬件610内的处理器不执行应用程序670的指令的状态(例如，ACPI睡眠状态S1或S2)。在其他功率状态中，系统600可以看似对用户“关闭”，诸如当处于亦被称为“挂起至RAM”的ACPI睡眠状态S3时，以及亦被称为“冬眠”的ACPI睡眠状态S4时。

根据某些实施例，定义较低功率状态以使得系统“挂起至闪存“(或挂起至另一持久性存储器设备)。注意到在图6中示出的一个或多个元件(或某些其他元件)可以用作“功率管理器”，以便：(i)确定装置要从较高功率状态转换至较低功率状态，(ii)将操作系统映像从易失性存储器设备复制到持久性存储器设备，(iii)安排该装置从较高功率状态转换至较低功率状态。根据某些实施例，功率管理器与诸如操作系统和平台固件之间的接口等可扩展固件接口(EFI)相关联。注意到在BIOS和/或EFI中实现这一方法能在不显著改变现有操作系统的情况下允许经修改的S3和/或S4 ACPI睡眠状态。

根据某些实施例，可使用以下软件算法来提供功率状态转换：

if(系统进入较低功率状态)

{

操作系统经历预挂起进程；//应用程序停止，设备和总线关闭，

系统RAM的内容被复制到持久性存储器；

}

if(系统退出较低功率状态)

{

BIOS将RAM映像从持久性存储器复制到系统RAM；

BIOS将控制交给操作系统；//如在典型的重新开始中一样，

操作系统从其停止处重新开始；

}

图7示出了根据某些实施例的计算机系统700。计算系统700可以消耗来自电池740的功率并且可依据在此描述的任何实施例来工作。例如，计算系统可以包括处理器710、系统RAM 720、硬盘驱动器730以及闪存设备740。此外，可以随着从第一功率状态向第二功率状态的转换而将系统信息从系统RAM 720复制到闪存设备740。根据其他实施例，也可使用不同类型的低等待时间持久性存储器(例如，基于聚合物的存储器)。

以下示出各种其他实施例。它们并不构成对所有可能实施例的限定，并且本领域普通技术人员将理解，还可以有许多其他的实施例。此外，虽然为了明晰起见简要地描述了以下实施例，但是本领域普通技术人员将理解如何在需要时对以上描述做出任何改变以适应这些和其他的实施例和应用。

虽然ACPI功率状态在此作为一示例使用，但是本发明的实施例可以与任何类型的较低功率状态相关联。此外，虽然已描述了特定组件执行特定功能，但是在此描述的任何功能都可由软件应用程序、硬件设备、操作系统、驱动程序和/或BIOS来执行。

在此描述的各实施例仅出于说明的目的。本领域普通技术人员将从本描述中认识到可用仅受权利要求书限制的修改和变化来实践其他实施例。

Claims

1.一种方法，包括：

确定处理系统要从较高功率状态转换至较低功率状态；

将系统信息从易失性存储器设备复制到持久性存储器设备；以及

安排所述处理系统从所述较高功率状态转换至所述较低功率状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述较高功率状态是高级配置和电源接口规范功率状态。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述较高功率状态与以下至少一种状态相关联：(i)全局状态；(ii)设备功率状态；(iii)睡眠状态；(iv)处理器功率状态；或者(v)性能状态。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述持久性存储器设备包括以下的至少一种：(i)电可擦除可编程只读存储器设备；(ii)闪存设备；(iii)基于聚合物的存储器设备；(iv)磁阻随机存取存储器设备；(v)双向统一存储器设备；(vi)铁电随机存取存储器设备；(vii)铁电聚合物随机存取存储器设备；或者(viii)电阻随机存取存储器设备。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述易失性存储器是系统随机存取存储器设备，并且所述系统信息包括操作系统映像。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

确定处理系统要从所述较低功率状态转换回所述较高功率状态；

将系统信息从所述持久性存储器设备复制到所述易失性存储器设备；以及

安排所述处理系统从所述较低功率状态转换至所述较高功率状态。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理系统包括以下的至少一种：(i)台式个人计算机；(ii)移动计算机；(iii)工作站；(iv)服务器；(v)机顶盒；(vi)无线电话；(vii)消费者电子设备；或者(viii)游戏系统。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定由以下的至少一个执行：(i)软件应用程序；(ii)硬件设备；(iii)操作系统；(iv)驱动程序；或者(v)基本输入/输出系统。

9.一种装置，包括：

处理器；

当所述装置处于较高功率状态时存储操作系统映像信息的易失性存储器；以及

当所述装置处于较低功率状态时存储所述操作系统映像信息的持久性存储器设备。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

功率管理器，用于：(i)确定所述装置要从所述较高功率状态转换至所述较低功率状态；(ii)将所述操作系统映像信息从所述易失性存储器设备复制到所述持久性存储器设备；以及(iii)安排所述装置从所述较高功率状态转换至所述较低功率状态。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述功率管理器还用于：(i)确定所述装置要从所述较低功率状态转换回到所述较高功率状态；(ii)将所述操作系统映像信息从所述持久性存储器设备复制到所述易失性存储器设备；以及(iii)安排所述装置从所述较低功率状态转换至所述较高功率状态。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述功率管理器与以下的至少一个相关联：(i)软件应用程序；(ii)硬件设备；(iii)操作系统；(iv)驱动程序；或者(v)基本输入/输出系统。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述较高功率状态是高级配置和电源接口规范功率状态。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述较高功率状态与以下至少一种状态相关联：(i)全局状态；(ii)设备功率状态；(iii)睡眠状态；(iv)处理器功率状态；或者(v)性能状态。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述持久性存储器设备包括以下的至少一种：(i)电可擦除可编程只读存储器设备；(ii)闪存设备；(iii)基于聚合物的存储器设备；(iv)磁阻随机存取存储器设备；(v)双向统一存储器设备；(vi)铁电随机存取存储器设备；(vii)铁电聚合物随机存取存储器设备；或者(viii)电阻随机存取存储器设备。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述易失性存储器是系统随机存取存储器设备。

17.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括以下的至少一种：(i)台式个人计算机；(ii)移动计算机；(iii)工作站；(iv)服务器；(v)机顶盒；(vi)无线电话；或者(vii)游戏系统。

18.一种计算机系统，包括：

处理器；

为所述处理器供电的电池；

当所述计算机系统处于第一功率状态时存储上下文信息的易失性存储器；以及

当所述计算机系统处于第二功率状态时存储所述上下文信息的持久性存储器设备。

19.如权利要求18所述的计算机系统，其特征在于，还包括：

功率管理器，用于：(i)确定所述计算机系统要从所述第一功率状态转换至所述第二功率状态；(ii)将所述上下文信息从所述易失性存储器设备复制到所述持久性存储器设备；以及(iii)安排所述计算机系统从所述第一功率状态转换至所述第二功率状态。

20.如权利要求19所述的计算机系统，其特征在于，所述功率管理器还用于：(i)确定所述计算机系统要从所述第二功率状态转换回所述第一功率状态；(ii)将所述上下文信息从所述持久性存储器设备复制到所述易失性存储器设备；以及(iii)安排所述计算机系统从所述第二功率状态转换至所述第一功率状态。

21.如权利要求19所述的计算机系统，其特征在于，所述功率管理器与以下的至少一个相关联：(i)软件应用程序；(ii)硬件设备；(iii)操作系统；(iv)驱动程序；或者(v)基本输入/输出系统。

22.如权利要求18所述的计算机系统，其特征在于，所述第一功率状态是高级配置和电源接口规范功率状态。

23.如权利要求22所述的计算机系统，其特征在于，所述第一功率状态与以下至少一种状态相关联：(i)全局状态；(ii)设备功率状态；(iii)睡眠状态；(iv)处理器功率状态；或者(v)性能状态。

24.如权利要求18所述的计算机系统，其特征在于，所述持久性存储器设备包括以下的至少一种：(i)电可擦除可编程只读存储器设备；(ii)闪存设备；(iii)基于聚合物的存储器设备；(iv)磁阻随机存取存储器设备；(v)双向统一存储器设备；(vi)铁电随机存取存储器设备；(vii)铁电聚合物随机存取存储器设备；或者(viii)电阻随机存取存储器设备。

25.一种制品，包括：

其上存储有指令的存储介质，所述指令在由机器执行时引起以下动作：

确定处理系统要从较高功率状态转换至较低功率状态；

将系统信息从系统随机存取存储器复制到闪存；以及

26.如权利要求25所述的制品，其特征在于，所述较高功率状态是高级配置和电源接口规范功率状态。

27.如权利要求26所述的制品，其特征在于，所述较高功率状态与以下至少一种状态相关联：(i)全局状态；(ii)设备功率状态；(iii)睡眠状态；(iv)处理器功率状态；或者(v)性能状态。