CN101387993A

CN101387993A - 对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法及系统

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Publication number: CN101387993A
Application number: CNA2007101538878A
Authority: CN
Inventors: 赵红晓; 姚炜; 余晓光
Original assignee: O2Micro China Co Ltd
Current assignee: O2Micro China Co Ltd
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: CN101387993B

Abstract

本发明公开了一种对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法及系统，该方法包括以下步骤：检测计算机系统的总线拓扑，找到该设备的上一级设备；搜索可以分配给上一级设备的空闲资源；在所述空闲资源的范围内，分配预定的资源给上一级设备；以及在分配给上一级设备的资源范围内，分配预定的资源给所述设备。所述系统包括中央处理器和与所述中央处理器通信的PCIE－CardBus控制器。本发明通过上述的方法和系统可以正确配置该设备，从而使该设备后面的下一级设备能正常启动和工作。

Description

对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种对计算机系统中的设备进行资源配置的方法及系统，特别是涉及一种动态配置计算机系统中的设备的资源的方法及系统。

背景技术

为实现对计算机系统中的设备进行资源配置，需要检测计算机系统中所有总线和设备的等级拓扑。等级拓扑建立了计算机系统中所有设备的物理关系。等级拓扑中的桥(bridge)或控制器等设备相对于连接在其后面的下一级设备是“父设备”(parent device)，而下一级设备相对于桥或控制器等上一级设备是“子设备”(child device)。由于资源分配的等级特性，位于桥或控制器后面的设备需要的资源必须可以被桥或控制器首先获取，以使该资源传输到桥或控制器后面的设备。如果某一设备需要的资源超过了其上一级设备的资源范围，则该设备不能被分配到足够的资源，从而不能正常启动。

下面以CardBus控制器为例来具体说明传统的资源配置方法。CardBus控制器是一种PCI-to-PCI桥(bridge)，其连接周边元件扩展接口(Peripheral Component Interconnect；PCI)总线和CardBus槽。CardBus槽用来接收32-bit CardBus卡或者16-bit PCMCIA版本2卡(PCMCIARevision 2 card)，也称作“R2卡”。由于CardBus控制器是一种PCI-to-PCI桥，在Windows系统中，PCI驱动(PCI driver)对CardBus控制器进行枚举(enumerate)和配置。但是，与PCI桥不同，当R2卡插入到CardBus槽中时，由PCMCIA驱动(PCI driver)负责对CardBus控制器的枚举和配置。

在Windows系统中，对CardBus控制器进行资源配置的传统方法如图1所示。在步骤102，BIOS监测和配置设备，将CardBus控制器设置为PC卡I/O卡(PC Card I/OCard；PCIC)模式。在计算机系统启动后，BIOS监测系统中的设备，并分配资源，如输入/输出空间(I/OSpace)和内存空间(Memory Space)，给相应的设备。如果配置码(Configuration Code)在BIOS中被正确执行，所有的控制器、bridge和子设备(child devices)都将获得启动所需要的资源。在步骤104，NTDetect系统文件扫描ISA中断，确定哪一个ISA中断连接到CardBus控制器，以鉴别用来支持插入CardBus槽中的R2卡的ISA中断。在步骤106，高级配置与电源接口(Advanced Configuration and PowerInterface；ACPI)驱动加载，操作系统启用(call)与CardBus控制器相关的_INI方法，将CardBus控制器设置为CardBus模式。在步骤108，操作系统(Operating System)枚举CardBus控制器和分配默认资源(default resource)给未被配置的CardBus控制器，其详细流程如图2所示。

请参照图2，在步骤202，PCI总线驱动(PCI bus driver)扫描总线，找到CardBus控制器。在步骤204，PCI总线驱动判定CardBus控制器是否已经被BIOS配置。若CardBus控制器已经被BIOS配置，PCI总线驱动不改变CardBus控制器的配置。若CardBus控制器没有被BIOS配置，如由于配置过程中的错误而导致CardBus控制器没有被BIOS配置，在步骤206，PCI总线驱动分配默认资源给CardBus控制器，如在Windows XP中，CardBus控制器被分配一个4KB的内存空间、一个1MB的预留内存空间和两个256-byte的I/O空间。在步骤208，PCI总线驱动启动CardBus控制器并扫描位于控制器后面的总线。如果位于CardBus控制器总线后面的是CardBus设备，在步骤210，PCI总线驱动分配PCI资源给CardBus设备。如果位于CardBus控制器后面的是R2设备，在步骤212，PCMCIA驱动分配Legacy资源给R2设备。

如果分配给CardBus控制器的PCI资源对位于控制器后面的设备而言是足够的，PCI总线驱动将配置给CardBus控制器的PCI资源分配给所有的CardBus设备，所有的CardBus设备都能启动和正常的运作。如果分配给CardBus控制器的PCI资源对位于控制器后面的设备而言是不够的，PCI总线驱动将配置给CardBus控制器的PCI资源分配给CardBus设备直到资源被用尽。资源一旦配置完成后是不能重新配置的，因此没有被分配资源的设备不能启动。也就是说，在CardBus控制器得到资源配置并启动后，它的PCI资源不能被重新配置。如果出现在CardBus控制器后面的CardBus设备需要CardBus控制器资源范围以外的资源，操作系统不能再重新配置资源以解决该问题。

PCIE(PCI Express)总线是对PCI总线的发展，为了将PCIE总线转换为CardBus界面，需要设置PCIE-CardBus控制器。由于PCIE规范中没有定义PCIE-CardBus控制器，在启动Windows时，BIOS依据对PCI-CardBus控制器的配置方式对PCIE-CardBus控制器进行配置，但是分配的资源不能满足PCIE-CardBus控制器的需要。

如上所述，由于资源分配的等级特性，如果PCIE-CardBus控制器位于PCI-to-PCI桥的后面，连接到PCIE-CardBus控制器的CardBus设备只能从CardBus控制器接收由操作系统分配给PCI-to-PCI桥的默认资源，如在Windows XP中，该默认资源是4KB的I/O空间和最小1MB的Memory空间，而CardBus设备最少需要4KB的Memory空间、1MB的预留Memory空间和两个256字节的I/O空间，因此，CardBus设备不能工作。也就是说，一旦CardBus设备需要的资源不在PCI-to-PCI桥被分配的资源和PCIE-CardBus控制器被分配的资源的范围内，CardBus设备将不能运作。如上所述，由于资源一旦配置完成后是不能重新配置的，Windows XP不会基于PCI-to-PCI桥后面的PCIE-CardBus控制器的需求来重新配置资源，这导致即便系统有充足的资源，而PCIE-CardBus控制器后面的CardBus设备却由于资源缺乏而不能启动。

因此，需要提供一种新的方法来对不能被传统方法成功配置的设备，如PCIE-CardBus控制器，进行资源配置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种对PCIE-CardBus控制器等设备进行动态资源配置的方法及计算机系统，可以基于设备的需求来重新配置资源，以使该设备后面的下一级设备能正常启动。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法。该方法包括以下步骤：检测计算机系统的总线拓扑，找到该设备的上一级设备；搜索可以分配给上一级设备的空闲资源；在所述空闲资源的范围内，分配预定的资源给上一级设备；以及在分配给上一级设备的资源范围内，分配预定的资源给所述设备。

作为上述方案的改进，搜索可以分配给上一级设备的空闲资源包括：检测与所述上一级设备连接的上级总线的资源；搜索连接到上级总线的其他设备所分配的资源；以及从上级总线的资源中扣除分配给连接到上级总线的其他设备的资源。

作为上述方案的改进，所述设备是PCIE-CardBus控制器，所述上一级设备是虚拟PCI-to-PCI桥。

本发明还提供了一种实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统。该计算机系统包括中央处理器和与中央处理器通信的PCIE-CardBus控制器。中央处理器检测计算机系统的总线拓扑，确定PCIE-CardBus控制器的物理连接；检测与PCIE-CardBus控制器连接的虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线的资源；寻找上级总线中可用于虚拟PCI-to-PCI桥的空闲资源；在空闲资源的范围内，分配资源给虚拟PCI-to-PCI桥；在虚拟PCI-to-PCI桥分配的资源的范围内，分配资源给PCIE-CardBus控制器。

与现有技术相比，本发明找到需要配置资源的设备(如PCIE-CardBus控制器)的上一级设备(如虚拟PCI-to-PCI桥)，并搜索到上一级设备可以获得的空闲资源，并根据该空闲资源，分配资源给上一级设备，再根据上一级设备可以分配的资源，正确配置该设备，从而使该设备后面的下一级设备能正常启动和工作。

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。

附图说明

图1是现有技术中在Windows系统中，对CardBus控制器进行资源配置的传统方法的流程图。

图2是图1中操作系统枚举CardBus控制器和分配默认资源给未被配置的CardBus控制器的详细流程图。

图3是本发明实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统的结构框图。

图4是图3所示的计算机系统动态配置PCIE-CardBus控制器资源的流程图。

具体实施方式

图3是本发明实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统的结构框图，其包括中央处理器(CPU)302和根联合体(RootComplex)304。根联合体304包括一个与CPU连接的主机PCI桥、一个或多个虚拟PCI-to-PCI桥和连接主机PCI桥和虚拟PCI-to-PCI桥的PCI总线。根联合体304不仅将内存306通过前端总线(Front Side Bus；FSB)连接至CPU，而且也使计算机系统的所有模组和设备通过PCIE连接在一起。根联合体304的每个虚拟PCI-to-PCI桥后面连接有一个设备，如PCIE设备310、转换器Switch 312和PCIE-CardBus控制器314。PCIE-CardBus控制器314后面连接着CardBus设备316。转换器Switch 312包括一个或多个虚拟PCI-to-PCI桥。转换器Switch 312通过一个虚拟PCI-to-PCI桥与根联合体304连接。转换器Switch 312的一个虚拟PCI-to-PCI桥的后面连接有PCIE设备318。PCIE-CardBus控制器314也可以与转换器Switch 312的虚拟PCI-to-PCI桥连接。因此，PCIE-CardBus控制器314可以连接至根联合体304的虚拟PCI-to-PCI桥或者转换器Switch 312的虚拟PCI-to-PCI桥，以与CPU 302进行通信。

中央处理器302对PCIE-CardBus控制器314进行资源配置，其具体流程如图4所示。本领域的技术人员可以清楚地知道不论计算机系统中的设备是否得到电源，其被默认处于“非初始化”状态，然后在枚举和配置程序中得到枚举和配置，在这之后，设备才进入“活跃”状态，即处于完全运作状态。此时，内存空间和I/O空间等资源是可用的。如图4所示，在步骤402，检测计算机系统的总线拓扑，确定PCIE-CardBus控制器314的物理连接，即找到PCIE-CardBus控制器314的上一级设备。如图3所示，PCIE-CardBus控制器314的上一级设备可以是根联合体304中的虚拟PCI-to-PCI桥或转换器Switch 312中的虚拟PCI-to-PCI桥。这一步骤是为了检测计算机系统中所有总线和设备的等级拓扑。PCIE-CardBus控制器314相对于位于其后面的CardBus设备316是“父设备”(parent device)，而CardBus设备316则被认为是PCIE-CardBus控制器314的“子设备”(child device)。图3所示的计算机系统中的大部分模组和设备是通过PCIE连接在一起。每个PCIE的一端连接至虚拟PCI-to-PCI桥，作为虚拟PCI-to-PCI桥的次总线(secondary bus)。

在步骤404，检测与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线的资源，如Memory空间和I/O空间。在本发明的一个实施例中，虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线是根联合体304内部的PCI总线。由于计算机系统中设备和总线的等级拓扑结构，PCIE-CardBus控制器314所需要的资源是通过虚拟的PCI-to-PCI桥从它的上一级总线传输而来的。PCIE-CardBus控制器314和根联合体304中的虚拟PCI-to-PCI桥并不消耗资源，他们只是将分配的资源传送到下一级设备，如真正消耗资源的CardBus设备316或其他I/O设备。因此，PCIE-CardBus控制器314可以获得的资源应该在它的上一级设备，即虚拟PCI-to-PCI桥所分配的资源的范围内，而虚拟PCI-to-PCI桥可以获得的资源应该在其上一级总线，即根联合体304内部的PCI总线所分配资源的范围内。

在步骤406，寻找上级总线中可用于所述虚拟PCI-to-PCI桥的空闲资源。在步骤404中检测到虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线的资源，即根联合体304中的PCI总线的资源，检测根联合体304中位于PCI总线后面的与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥之外的其他虚拟PCI-to-PCI桥的资源，只要这些虚拟PCI-to-PCI桥的资源没有被传送给相应的下一级设备，就可以将分配给这些虚拟PCI-to-PCI桥的资源从PCI总线的资源中扣除掉，从而得到PCI总线的空闲资源。由于资源空间的地址是连续分配的，剩下的地址空间可以由PCIE-CardBus控制器314连接的上一级虚拟PCI-to-PCI桥使用。以内存空间分配为例，CPU分配64MB内存空间给根联合体304中的主机PCI桥，其中4MB被传送给根联合体304中与转换器switch 312连接的虚拟PCI-to-PCI桥，1MB被传送给根联合体304中与PCIE设备310连接的虚拟PCI-to-PCI桥，不论在之前枚举和配置的过程中有多少资源被传送给根联合体304中与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥，事实上，该虚拟PCI-to-PCI桥可以获得59MB的内存空间。I/O空间的分配规则也是如此，只不过分配给虚拟PCI-to-PCI桥的最小I/O空间是4KB。

在步骤408，在所述空闲资源的范围内，通过更新资源空间的大小和起始地址(Base address)，分配资源给与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥。在本发明的一个实施例中，通过更新Memory空间大小、I/O空间大小和空间的起始地址(Base address)，分配2MBMemory空间和4KB I/O空间给与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥。应该认识到，这里重新分配给虚拟PCI-to-PCI桥的资源空间的大小只是经验取值，也可以选择其他的Memory空间和I/O空间的范围，但需满足操作系统对CardBus控制器所要求的最少资源。事实上，应该在步骤406检测到的可用于虚拟PCI-to-PCI桥的空闲资源的范围内，重新分配资源给与PCIE-CardBus控制器314连接的虚拟PCI-to-PCI桥。

在步骤410，在所述虚拟PCI-to-PCI桥分配的资源的范围内，分配资源给PCIE-CardBus控制器314。在步骤408，更新了PCIE-CardBus控制器314的上一级设备的资源，即虚拟PCI-to-PCI桥的资源，虚拟PCI-to-PCI桥在步骤408获得的资源被传送给PCIE-CardBus控制器314。PCIE-CardBus控制器314的资源应该在它的上一级设备，即虚拟PCI-to-PCI桥的范围内。PCIE-CardBus控制器被分配到足够的资源，然后将这些资源传送给它的子设备，如CardBus设备316，从而使CardBus设备得到需要的资源来正常启动和工作。

本发明对PCIE-CardBus控制器314进行资源配置的方法可以在现有计算机系统的配置程序中增加一个环节来实现。例如，在本发明的一个实施例中，通过修改现有的BIOS，以对PCIE-CardBus控制器314进行初始化处理，中央处理器302在BIOS对设备枚举和配置过程中执行对PCIE-CardBus控制器314的动态资源配置。在本发明的另一个实施例中，通过提供自定义的软件驱动(custom-built software driver)来实现本发明对PCIE-CardBus控制器314的资源配置，中央处理器302在BIOS运行之后，即在ACPI驱动加载之后，Windows操作系统枚举PCIE-CardBus控制器之前执行对PCIE-CardBus控制器314的动态资源配置。

由于本发明通过寻找与PCIE-CardBus控制器连接的虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线的空闲资源，并根据该空闲资源，更新虚拟PCI-to-PCI桥的资源，以满足操作系统对PCIE-CardBus控制器所要求的最少资源，从而正确配置PCIE-CardBus控制器，使PCIE-CardBus控制器后面的CardBus设备能正常启动和工作。

本领域的技术人员应该认识到，虽然实施例中是以配置PCIE-CardBus控制器为例对本发明作了详细描述，但本发明并不限于此，本发明可以适用于任何其他不能被现有的BIOS和操作系统正确配置或分配足够资源的设备。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

检测计算机系统的总线拓扑，找到该设备的上一级设备；

搜索可以分配给上一级设备的空闲资源；

在所述空闲资源的范围内，分配预定的资源给上一级设备；及

在分配给上一级设备的资源范围内，分配预定的资源给所述设备。

2.根据权利要求1所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，所述搜索可以分配给上一级设备的空闲资源包括：

检测与所述上一级设备连接的上级总线的资源；

搜索连接到上级总线的其他设备所分配的资源；及

从上级总线的资源中扣除分配给连接到上级总线的其他设备的资源。

3.根据权利要求1或2所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，所述设备是PCIE-CardBus控制器。

4.根据权利要求3所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，所述上一级设备是虚拟PCI-to-PCI桥。

5.根据权利要求4所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的的方法，其特征在于，所述分配预定的资源给上一级设备包括分配2MB的内存空间和4KB的输入/输出空间。

6.根据权利要求1或2所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，所述分配预定的资源给上一级设备包括：

分配预定大小的内存空间给所述上一级设备；

分配预定大小的预留内存空间给所述上一级设备；及

分配预定大小的输入/输出空间给所述上一级设备。

7.根据权利要求1或2所述的对计算机系统中的设备进行动态资源配置的方法，其特征在于，所述分配预定的资源给所述设备包括：

分配预定大小的内存空间给所述设备；

分配预定大小的预留内存空间给所述设备；及

分配预定大小的输入/输出空间给所述设备。

8.一种实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统，包括中央处理器，其特征在于，所述计算机系统还包括与中央处理器通信的PCIE-CardBus控制器，所述中央处理器检测计算机系统的总线拓扑，确定PCIE-CardBus控制器的物理连接；检测与PCIE-CardBus控制器连接的虚拟PCI-to-PCI桥的上级总线的资源；寻找上级总线中可用于所述虚拟PCI-to-PCI桥的空闲资源；在所述空闲资源的范围内，分配资源给所述虚拟PCI-to-PCI桥；在所述虚拟PCI-to-PCI桥分配的资源的范围内，分配资源给所述PCIE-CardBus控制器。

9.根据权利要求8所述的实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统还包括根联合体，该根联合体包括与所述中央处理器连接的主机PCI桥和与所述PCIE-CardBus控制器连接的所述虚拟PCI-to-PCI桥。

10.根据权利要求8所述的实现动态配置PCIE-CardBus控制器资源的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统还包括转换器Switch，所述转换器Switch通过其内部的虚拟PCI-to-PCI桥与所述根联合体内部的虚拟PCI-to-PCI桥连接，以与所述根联合体进行通信；所述转换器Switch还可以通过其内部的虚拟PCI-to-PCI桥与所述PCIE-CardBus控制器连接。