CN101937344B - 一种计算机快速启动的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机快速启动的装置及方法，其中，装置包括：关机管理模块，用于在计算机的操作系统关机时，截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述计算机的内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在非易失性存储设备中；开机管理模块，用于在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备读到所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统。本发明使计算机开机时，操作系统能够快速启动。

Description

一种计算机快速启动的装置及方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别是指一种计算机快速启动的装置及方法。

背景技术

在计算机开关机的过程中，尽管计算机硬件运行速度越来越快，但操作系统的体积也在不断膨胀，使得计算机开、关机时，启动、关闭的程序越来越多，花费时间也越来越长。如Windows XP操作系统启动时间为40秒时间，如果加上用户的杀毒软件和其他软件启动过程长达2分钟或者更长的时间。

于是，随着硬件和软件的升级，操作系统开始引入了高级电源管理接口(Advanced Configuration and Power Management Interface，ACPI)，其作用就是在电脑闲置时关闭部分设备，ACPI共有六种状态，分别是S0到S5，它们代表的含义分别是：

S0，电脑正常工作，计算机的所有硬件设备全部处于打开或正常工作状态；

S1，也称为POS(Power on Suspend)，CPU停止工作，其它的硬件设备仍然正常工作；

S2，CPU处于停止运作状态，总线时钟也被关闭，但其余的硬件设备仍然运转；

S3，STR(Suspend to RAM，挂起到内存)，把系统进入STR状态前的工作状态数据全部保存在内存中，电源继续为内存供电，以确保数据为丢失，而其它的设备均处于关闭状态；

S4，STD(Suspend to Disk，挂起到硬盘)，系统的工作状态数据全部写入硬盘，这时系统主电源关闭，但是硬盘仍然带电并可以被唤醒；

S5，所有硬件设备(包括电源)全部关闭，即关机(shutdown)。

其中，如果系统从S3状态被唤醒，系统马上从内存中读取数据并恢复到STR之前的工作状态。内存的读写速度极快，因此系统从S3状态启动，仅需要几秒钟而已，但如果开机时启动的程序较多的情况下，有限的内存无法存储这些程序的启动数据，因此，这些程序的启动数据还需要存储到硬盘中，由于硬盘的读写速度较慢，即使从S3状态返回，开机也依然需要很长时间；而S4状态，即STD(挂起到硬盘)与STR的原理完全一样，只不过数据是保存在硬盘中。由于硬盘的读写速度比较慢，因此系统启动也依然需要很长时间。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的计算机开机时间过长，给用户带来不好的体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种计算机快速启动的装置及方法，使计算机能够快速启动，给用户带来较好的体验。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一种计算机快速启动的装置，包括：管理模块，所述管理模块包括：开机管理模块和关机管理模块；

关机管理模块，用于在计算机的操作系统关机时，截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述计算机的内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在非易失性存储设备中；

开机管理模块，用于在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备读到所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统，

其中，所述S3状态是指，挂起到内存，把系统进入挂起到内存状态前的工作状态数据全部保存在内存中，电源继续为内存供电，以确保数据为丢失，而其它的设备均处于关闭状态；

其中，所述开机管理模块在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据所述启动地址跳转到所述启动内存段。

其中，所述开机管理模块还包括：

判断模块，用于判断所述操作系统访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

其中，所述开机管理模块还包括：

检测模块，用于在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

其中，所述管理模块具体为虚拟机管理器，所述操作系统为至少两个，所述操作系统运行在所述虚拟机管理器上。

本发明的实施例还提供一种计算机快速启动的方法，包括：

在计算机的操作系统关机时，截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述计算机的内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在所述计算机的非易失性存储设备中；

在所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，其中，所述S3状态是指，挂起到内存，把系统进入挂起到内存状态前的工作状态数据全部保存在内存中，电源继续为内存供电，以确保数据为丢失，而其它的设备均处于关闭状态；

截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备读到所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性；

将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统；

所述在所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段的步骤具体为：

在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据所述启动地址跳转到所述启动内存段。

其中，所述将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统的步骤之后还包括：

判断所述操作系统要访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性；或者

在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

其中，所述在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中的步骤具体为：

通过直接存储器存取DMA方式在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案通过将操作系统进入S3状态时写入内存的运行状态数据，写入计算机的非易失性存储设备中，当下次计算机开机时，将S3状态的启动内存段先从非易失性存储设备中读出，在操作系统从所述S3状态返回时，截获操作系统对内存的访问，根据该访问将运行状态数据从非易失性存储设备中读出，并设置该启动内存段为“操作系统可直接访问的属性”，这样操作系统可以直接从内存中读取启动数据，就会快速启动，大大提高了系统的启动速度。

附图说明

图1为本发明的实施例计算机的整体架构示意图；

图2为图1所示计算机中管理模块的结构示意图；

图3为图2所示计算机的开机管理模块的结构示意图；

图4为图3所示计算机的开机管理模块的另一结构示意图；

图5为本发明的实施例计算机快速启动的方法流程示意图；

图6为图5所示方法的具体实现流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中计算机开机启动慢的问题，提供一种计算机及其快速启动的方法。

如图1所示，本发明的实施例计算机，包括：

硬件平台，具有内存和非易失性存储设备，该非易失性存储设备可以为如硬盘等存储设备；

操作系统，所述操作系统运行在所述硬件平台上；

管理模块，用于在所述操作系统关机时，将所述操作系统进入S3状态的运行状态数据保存在所述非易失性存储设备中，并在所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备中读取所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并返回对所述启动内存段的访问控制权给所述操作系统。

该实施例中，该计算机通过在操作系统与硬件平台之间安装一管理模块，用于对计算机的开关机管理，在计算机关机时，将操作系统进入S3状态时的运行状态数据，写入计算机的非易失性存储设备中；在下次开机启动时，该管理模块启动，将S3状态的启动内存段先从非易失性存储设备中读出，并截获操作系统从S3状态返回时，对内存的访问，根据该访问将运行状态数据从非易失性存储设备中读到该启动内存段，并设置该启动内存段的属性为“操作系统可直接访问”，使操作系统直接从该启动内存段中读取S3状态的运行状态数据，而不是从非易失性存储设备中读取S3状态的运行状态数据，这样无论启动的程序有多少，操作系统都可以直接从内存中读取启动数据，大大提高了操作系统的启动速度，同时提高了用户的体验。

如图2所示，在上述图1所示实施例的基础上，上述管理模块包括：

关机管理模块，用于截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在所述非易失性存储设备中；操作系统在进入S3状态时，会首先将进入S3状态之前的运行状态数据保存在内存中，这些运行状态数据如hiberfil.sys文件中存储的信息，是计算机当前运行时所有软硬件的状态，包括开机时设置的启动程序的启动数据信息，即这个运行状态数据在被保存时，不会被压缩，下次启动时，计算机的相关软硬件会根据这个运行状态数据从被保存时的状态迅速返回；

开机管理模块，用于在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将运行状态数据从所述非易失性存储设备中读取所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统。这样操作系统就会直接从该内存段中读取启动数据，迅速启动。

如图3所示，在上述图2所示实施例的基础上，上述开机管理模块包括：

第一处理模块，用于在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据所述启动地址跳转到所述启动内存段，并开始读取该启动内存段的数据；

第二处理模块，用于截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将运行状态数据从所述非易失性存储设备中读取所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并将所述内存段的访问控制权返回给所述操作系统。

如图4所示，在上述图3所示实施例的基础上，上述开机管理模块中还可包括：

判断模块，用于判断所述操作系统要访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性，否则，继续截获操作系统对内存的访问，并从非易失性存储设备中读出该操作系统要访问的内存，直到所有内存全部恢复。

另外，当操作系统处于IDLE(空闲)状态的时候，如果还有没有恢复的内存段，则管理模块在后台将剩余的没有恢复的内存段的数据，通过DMA(直接存储器存取)的方式从非易失性存储设备中拷贝到内存中，并设置整个内存为操作系统可以直接访问的属性，这样操作系统就能通过直接访问内存而快速启动，因此，在上述所有实施例的基础上，上述开机管理模块还可包括：

检测模块，用于在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

DMA是一种快速传送数据的机制，数据传递可以从适配卡到内存，从内存到适配卡或从一段内存到另一段内存，那么在本实施例中，利用DMA方式将数据从硬盘读入内存，在数据传送时不需要CPU的参与，这样大大提高了从硬盘中读取数据的速度和效率，进而进一步提高了计算机操作系统启动的速度。

本发明的上述实施例即可以应用到虚拟机架构上，也可以应用到单台计算机上，在应用到虚拟机架构上时，上述管理模块具体为虚拟机管理器VMM(Virtual Machine Manager，)，而位于该管理模块之上的操作系统可以为至少两个，这些操作系统可以为虚拟出来的操作系统，即虚拟机，这些操作系统在启动时，采用上述实施例中所述的关机，开机的方法，可以使操作系统能迅速启动，提高用户体验。

如图5所示，本发明的实施例还提供一种计算机快速启动的方法，包括：

步骤101，将计算机的操作系统关机时，将所述操作系统进入S3状态的运行状态数据保存在该计算机的非易失性存储设备中；

步骤102，在该操作系统开机时，从该非易失性存储设备中读取S3状态的启动内存段；

步骤103，截获该操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，根据该访问将运行状态数据从非易失性存储设备中读到该启动内存段，并设置该启动内存段为可直接访问的属性；

步骤104，将该启动内存段的访问控制权返回给操作系统。

上述步骤101在具体实现时，检测到操作系统开机时，首先从非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据该启动地址跳转启动内存段，并开始读取所述启动内存段的数据；

在上述步骤103执行时，该步骤之后还包括：

判断所述操作系统要访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性；或者

在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

而且在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中时，可以采用DMA方式在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性，这样的更进一步提高了系统启动的速度。

该方法中，通过在计算机关机时，将操作系统进入S3状态时写入内存的运行状态数据，写入计算机的非易失性存储设备中；在下次开机启动时，该管理模块启动，将S3状态的启动内存段先从非易失性存储设备中读出，并截获操作系统从S3状态返回时，对内存的访问，根据该访问将运行状态数据从非易失性存储设备中读出，并设置该启动内存段的属性为“操作系统可直接访问”，使操作系统直接从该启动内存段中读取启动数据，而不是从非易失性存储设备中读取启动数据，大大提高了操作系统的启动速度，同时提高了用户的体验。

如图6所示，下面就上述实施例的方法的具体实现过程进行详细描述：

系统开机时，启动计算机的管理模块，如启动VMM；

该VMM从计算机的非易失性存储设备中读取S3状态的启动地址，并根据该启动地址从非易失性存储设备中读取S3启动内存段，跳转到该启动内存段；

在操作系统在系统从S3状态返回过程中，操作系统会访问内存，第一次访问的某内存段会被VMM截获，VMM从非易失性存储设备读出相应的内存段(这些内存段均可称为启动内存段，且该内存段是计算机的整个内存的一部分)，并设置该内存段为操作系统可以直接访问的属性，并返回控制权给操作系统；

判断是否所有内存段都恢复，如果所有内存段已经恢复，则整个过程结束，VMM设置操作系统可以直接访问所有内存；否则，重复截获操作系统对内存段的访问，并从非易失性存储设备读出相应的内存段，并设置该内存段为操作系统可以直接访问的属性，并返回控制权给操作系统；

另外，若操作系统处于空闲状态的时候，VMM在后台，可以将剩余的没有恢复的内存段从非易失性存储设备中拷贝到内存中，并设置整个内存为操作系统可以直接访问的属性，整个过程结束。

这样操作系统可以直接从内存中读取启动数据，而不用再从非易失性存储设备中读取，大大提高了操作系统的启动速度，进而提高用户的体验。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种计算机快速启动的装置，其特征在于，包括：管理模块，所述管理模块包括：开机管理模块和关机管理模块；

关机管理模块，用于在计算机的操作系统关机时，截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述计算机的内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在非易失性存储设备中；

开机管理模块，用于在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，并根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备读到所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性，并将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统，

其中，所述S3状态是指，挂起到内存，把系统进入挂起到内存状态前的工作状态数据全部保存在内存中，电源继续为内存供电，以确保数据为丢失，而其它的设备均处于关闭状态；

其中，所述开机管理模块在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据所述启动地址跳转到所述启动内存段。

2.根据权利要求1所述的计算机快速启动的装置，其特征在于，所述开机管理模块还包括：

判断模块，用于判断所述操作系统访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

3.根据权利要求1所述的计算机快速启动的装置，其特征在于，所述开机管理模块还包括：

检测模块，用于在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

4.根据权利要求1所述的计算机快速启动的装置，其特征在于，所述管理模块具体为虚拟机管理器，所述操作系统为至少两个，所述操作系统运行在所述虚拟机管理器上。

5.一种计算机快速启动的方法，其特征在于，包括：

在计算机的操作系统关机时，截获所述操作系统关机进入S3状态时保存在所述计算机的内存中的运行状态数据，并将所述运行状态数据保存在所述计算机的非易失性存储设备中；

在所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段，其中，所述S3状态是指，挂起到内存，把系统进入挂起到内存状态前的工作状态数据全部保存在内存中，电源继续为内存供电，以确保数据为丢失，而其它的设备均处于关闭状态；

截获所述操作系统从所述S3状态返回过程中对内存的访问，根据所述访问将所述运行状态数据从所述非易失性存储设备读到所述启动内存段，并设置所述启动内存段为可直接访问的属性；

将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统；

所述在所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动内存段的步骤具体为：

在检测到所述操作系统开机时，从所述非易失性存储设备中读取所述S3状态的启动地址，并根据所述启动地址跳转到所述启动内存段。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述启动内存段的访问控制权返回给所述操作系统的步骤之后还包括：

判断所述操作系统要访问的内存是否全部恢复，若是，则设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性；或者

在检测到所述操作系统处于空闲状态时，在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中，并设置整个内存为所述操作系统可以直接访问的属性。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中的步骤具体为：

通过直接存储器存取DMA方式在所述操作系统的后台将没有恢复的内存段的数据从所述非易失性存储设备中读取到内存中。