CN1020971C - 计算机断电现场信息保存和恢复方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机断电现场信息保存和恢复方法，可以在交流供电中断时自动将现场信息都存入硬磁盘保存，待供电正常后，又自动恢复现场，计算机可接着断电前的状态继续运行。所用手段包括硬件和软件，前者是装入计算机内的一块电路板，由变换器部分1和控制部分2组成，后者则是装在随机的一张软盘上，可以由用户自己安装到计算机系统内的专用程序。使用本发明方法的好处是，不用UPS系统也不会因为供电中断丢失信息，可以多天运行某一程序而不用中间退出，只需下班关机，上班再开机。

Description

本发明涉及数字计算机的电源供给和阻止存贮内容丢失的保护技术，特别是涉及电源中断时保存现场信息以及再供电时按原样恢复现场信息的方法。

现有技术中计算机由于供电中断而丢失信息的防护办法，通常是使用在线式UPS（不停电电源）系统。这对停电比较频繁、每次停电时间又比较长的场合诚然是必要的，但对于那些不经常停电、且每次停电时间又比较短的情况，为此而购买昂贵的UPS系统，似乎并不值得。再有，运行某些复杂而冗长的程序，往往连续几十小时不能关机，工作人员还必须轮流陪伴在现场，这实在也是很不方便的。

在中国专利CN2031126U中公开了一项名为“微机存储数据控制保护装置”的技术，在联邦德国专利DE3508648A1中公开了另一项名为“保护微计算机RAM数据的装置”的技术，它们的目的都是保护微计算机RAM中存储的数据不致因交流供电中断而丢失。但是，它们的保护不完善，它们不能完全保存断电时的现场信息，更不能在恢复供电后自动按原样恢复现场并继续运行。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种使计算机在断电时能够保存现场信息，而当再供电时又按原样恢复现场信息的方法，从而使计算机用户可以不必购买UPS系统，并可以连续若干天运行一个冗长的程序而且每晚关机。

本发明的目的可能通过以下措施来达到：由装入机内的专用程序控制整个过程自动进行，断电时，蓄电池通过放电器斩波降压，为计算机的继续 运行提供数种电压和极性的直流电源，断电时间不长，不做保存操作，交流供电恢复后一切如常，计算机运行不受任何影响;如果断电超过某个时间，鉴于I/O数据寄存器和I/O特征值寄存器的内容已读入内存，并还读了状态寄存器，这时立即将主存内容转移至硬磁盘数据文件中保存，继而又将显示缓存内容转移至硬盘，如果有扩充存储器，还将扩充存储器的内容转移至硬盘，再有扩展存储器的话，则将扩展存储器的内容也转移至硬磁盘保存，然后锁好硬盘磁头，关闭放电器，整个计算机系统停止工作;交流供电恢复时，计算机内开关电源正常输出，同时通过充电器升压斩波，对蓄电池充电。扩展存储器的内容首先恢复，接着恢复主存内容，恢复扩充存储器的内容，恢复显示缓存内容，再将保存在主存中的I/O信息写到相应的I/O口，最后返回用户程序，计算机可接着断电前的状态继续运行。

附图的图面说明如下：

图1是实现本发明方法的结构框图;

图2是图1中变换器部分1的组成框图;

图3是图1中控制部分2的原理框图;

图4是本发明方法专用程序的初始化流程图;

图5是本发明方法专用程序中保存现场信息的流程图;

图6是本发明方法专用程序中恢复现场信息的流程图。

下面就附图所示最佳实施例对本发明的方法作进一步详述：

实现本发明方法的手段包括硬件和软件，前者可以是装入计算机内的一块电路板，由变换器部分1和控制部分2组成，见图1的结构框图，后者则是装在随机的一张软盘上，可以由用户自己安装到计算机系统内的专用程序，其流程图见图4至6。

在图1上，ADD是地址总线，DATA是数据总线; IOR表示I/O读，“0”信号操作; IOW表示I/O写;AEN表示地址允许，“1”信号起作用; MEMW是存储器写，“0”信号操作。变换器部分1提供和补充后备电源，并把它变换为适合计算机需要的、不同极性的数种电压;控制部分2，包括软件包S（本发明专用程序），则控制整个过程自动进行。

图2示变换器部分1的逻辑组成，包括充电器11、放电器12、蓄电池13、充电检测环节14、过电压防护环节15、电池电压检测环节16和控制器17。正常情况下充放电控制信号C/D为低电平，充电器11以直流13.7伏的恒压形式向蓄电池13充电，充电检测环节14则根据充电电流的大小来判定电池充电到什么程度了。充电器11是一种升压型斩波变换电路，从计算机的开关电源取得能量;放电器12则是降压型斩波变换电路，当交流供电中断时，控制信号C/D迅速变为高电平，将充电器11关断，同时启动放电器12，从蓄电池13汲取电力，经变换后向计算机供电。控制信号C/D阶跃为高电平在时间上超前于开关电源各直流电压±12伏和±5伏的跌落，因而没有直流电源中断。放电器12输出同样的±12伏和±5伏，顶替开关电源，各组输出均设短路防护。为保证计算机正常工作，+5伏输出并设有过电压防护，当电压高至+5.25伏，放电器12即自行关断。所述电路板如装入通用的AT系统计算机，电池可支持主机正常工作5分钟。为保护电池不致过放电，电池电压检测环节16会在电池电压低于某个临界值时发出信号，令放电器12断开，恢复电池的充电状态。

控制部分2的原理框图见图3，包括控制逻辑变换单元21、地址译码器22、状态寄存器23、控制寄存器24、I/O数据寄存器25、缓冲器26、I/O特征值寄存器27、I/O特征值表28、地址寄存器29、掉电检测器30、A/D变换器31、PG（电源输出有效）处理器32和“与”门33，以及数据总线DATA、地址总线ADD和相关的软件包S（本发明专用程序）。其中掉电检测器30用来检测计算机是否掉电，是通过检测计算机开关电源+5伏通道电压及PG信号的有无得到的。一旦掉电，检测器30输出高电平信号，它一方面送到状态寄存器23中锁存，供计算机识别，另方面，和控制寄存器24的输出（放电允许）相“与”，送至变换器部分1，决定是否放电。

变换器部分1的电池检测环节16输出电池电压检测信号BV，经A/D变换，将电池储能情况表示为数字量，保存在状态寄存器23中，供计算机读取。

地址译码器22对地址总线ADD上的信息译码，以确认当前操作是否是针对本装置的。本装置 包括为实现本发明方法而装入计算机的电路板以及相关的软件包S，它在计算机I/O地址空间中占用若干个口地址，这些口地址可以选择不同值，地址译码器的目的是根据本装置上的设置来识别有效操作。

控制逻辑变换单元21产生一系列信号，对状态寄存器23、控制寄存器24、I/O数据寄存器25、缓冲器26、I/O特征值寄存器27、I/O特征值表28及地址寄存器29进行读/写控制。计算机发出不同指令，通过所述单元21变换后完成相应的操作，例如：读状态寄存器23，写控制寄存器24等。

I/O特征值表28中存放的是所有要保存的I/O信息的特征值。该表是在软件装入内存时写入的。缓冲器26用于隔离数据总线DATA和I/O特征值表28。I/O特征值表28在计算机正常工作期间，不断和计算机总线上的I/O操作比较，一旦发现当前I/O信息需要保存，I/O特征值表28一方面将特征值送到I/O特征值寄存器27中，另方面发出一个信号给控制逻辑变换单元21，令其产生信号，将当前数据总线DATA上的I/O数据保存在I/O数据寄存器25中。此外，控制逻辑变换单元21还会修改地址寄存器29的内容。

I/O数据寄存器25中存放的是保存下来的I/O数据;I/O特征值寄存器27中存放的则是和I/O数据寄存器25中内容相对应的特征值。计算机根据特征值来区分不同的I/O操作。

PG处理器32对开关电源输出的PG信号进行重加工，以适应新的情况。具体要求是，当放电器12在工作时，即使开关电源的PG信号没有了，但输给计算机的PG信号仍然有效。

控制寄存器24一方面控制变换器部分1中蓄电池13的充/放电，另方面还通过控制逻辑变换单元21控制缓冲器26的缓冲方向及I/O特征值表28的写入等。

图4示软件包S中初始化程序的流程。开机后，该程序先检查本产品的软件是否已经安装在计算机内存中，若是，则接着检查硬件部分是否存在，如果已安装了硬件，就对其进行初始化，即写入I/O特征值表，紧接着是检查硬盘上的数据文件是否都可以打开，如果可以，再检查DOS的版本是否不低于3.0。经过上述一系列自检后，比较本次装入软件的地址同最后一次装在计算机中的本软件地址，如果不一致，输出提示不同的地址，驻留退出;如果一致，则检查上次关机时是否保存了有效信息，如果保存了，置恢复标志，驻留退出，如果没保存就直接退出。

图5是保存现场信息的流程。本发明方法用一固定频率读I/O数据寄存器、I/O特征寄存器的值到内存，并读状态寄存器，以检查计算机系统是否掉电。如果掉电，先延时1秒再判断。如果继续掉电，就将主存内容和显示缓存内容保存到硬盘内与本发明方法有关的相应数据文件中。如果还有扩充和扩展存储器，也将其内容存入硬盘内与本发明方法有关有相应数据文件中。此时，如果外部电源恢复正常，则恢复主存内容，返回用户程序。否则，就锁好硬盘磁头，关闭放电器，程序结束。

图6为恢复现场信息的流程。检查恢复标志是否有效，若无效，返回用户程序，若有效则依次恢复扩展存储器、主存和显示缓存内容，并将保存在主存中的I/O信息写到相应的I/O口，然后返回用户程序。

同现有技术相比，本发明的方法具有如下优点：首先，计算机用户只需花费少量的钱，就可以做到使计算机系统安全运行，不会因为交流供电中断而丢失信息：其次，用户可以在计算机上多天运行某一个程序而不用中间退出，只需在下班时关机，上班时再开机，即可自动恢复到前一天关机时的现场，并再继续运行;再次，某些程序，包括某些冗长的计算过程，是不可以通过键盘予以中断的，采用UPS系统供电的计算机有时因为UPS系统的支撑时间不够而导致一个冗长的计算过程不能最后完成以致前功尽弃，而采用本发明的方法则可以任意中断任何一个正在运行的程序，下次开机时再接着前次的现场情况继续运行而不会丢失信息或丢失中间结果;最后，采用本发明的方法，计算机可在无人管理的情况下安全运行。

Claims (4)

1、一种计算机断电现场信息保存和恢复方法，是在计算机系统中设置后备电源，一旦供电中断，即由后备电源提供电力，维持计算机系统中各关键部位继续运行，过一定时间后，将现场信息存入磁盘中保存，待供电恢复后又取出继续运行，所述方法的特征在于：所述过程是自动进行的，由装入机内的专用程序控制，断电时，蓄电池通过放电器斩波降压，为计算机的继续运行提供数种电压和极性的直流电源，断电时间不长，不做保存操作，交流供电恢复后一切如常，计算机运行不受任何影响：如果断电超过某个时间，鉴于I/O数据寄存器和I/O特征值寄存器的内容已读入内存，并还读了状态寄存器，这时立即将主存内容转移至硬磁盘数据文件中保存，继而又将显示缓存内容转移至硬盘，如果有扩充存储器，还将扩充存储器的内容转移至硬盘，再有扩展存储器的话，则将扩展存储器的内容也转移至硬磁盘保存，然后锁好硬盘磁头，关闭放电器，整个计算机系统停止工作；交流供电恢复时，计算机内开关电源正常输出，同时通过充电器升压斩波，对蓄电池充电：扩展存储器的内容首先恢复，接着恢复主存内容，恢复扩充存储器的内容、恢复显示缓存内容，再将保存在主存中的I/O信息写到相应的I/O口，最后返回用户程序，计算机可接着断电前的状态继续运行。

2、按照权利要求1所述的计算机断电现场信息保存和恢复方法，其特征在于：是将一块电路板装入计算机内，按所述方法自动操作，实现现场信息的保存和恢复，该电路板包括

1）变换器部分1，由充电器11、放电器12、蓄电池13、充电检测环节14、过电压防护环节15、电池检测环节16和控制器17组成。

2）控制部分2，由控制逻辑变换单元21、地址译码器22、状态寄存器23、控制寄存器24、I/O数据寄存器25、缓冲器26、I/O特征值寄存器27、I/O特征值表28、地址寄存器29、掉电检测器30、A/D变换器31、PG（电源输出有效）处理器32和“与”门33，以及数据总线DA-TA、地址总线ADD和相关的软件包S（本发明专用程序）组成。

3、按照权利要求2所述的计算机断电现场信息保存和恢复方法，其特征在于：所述充电器11是升压型斩波变换电路，从计算机的开关电源取得能量;所述放电器12是降压型斩波变换电路，从蓄电池13汲取电力，经变换后向计算机系统供电。

4、按照权利要求2所述的计算机断电现场信息保存和恢复方法，其特征在于：通过I/O特征值表28，随时采集计算机I/O操作的情况，并能将有效I/O数据保存在I/O数据寄存器25中，同时，I/O特征值还为计算机识别不同的I/O操作提供依据。

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