CN102308279B

CN102308279B - 具有重叠的引导任务获取和引导任务执行的电子设备

Info

Publication number: CN102308279B
Application number: CN200980156074.1A
Authority: CN
Inventors: K.D.吉勒斯皮; J.F.默里; J.E.斯科特
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2029-02-03
Also published as: GB2480024B; WO2010090636A1; US9274804B2; US20110283098A1; GB2480024A; DE112009004062T5; GB201112702D0; CN102308279A

Abstract

依照至少某些实施例，一种系统包括第一处理器和第二处理器。该系统还包括一次只能被一个处理器访问的引导任务存储介质。该系统的引导过程具有第一阶段和第二阶段。在第一阶段期间，第一处理器在没有来自第二处理器的辅助的情况下获取并执行引导任务。在第二阶段期间，由第一处理器实施的引导任务执行与由第二处理器实施的至少一个引导任务获取重叠。

Description

具有重叠的引导任务获取和引导任务执行的电子设备

背景技术

许多电子设备（例如计算机）具有加载主操作系统的引导（boot）过程。减少完成引导过程所需的时间的方法和系统是期望的。

附图说明

为了详细说明本发明的示例性实施例，现在将对附图进行参考，在附图中：

图1示出依照本公开的实施例的电子设备；

图2示出依照本公开的实施例的可扩展固件接口（EFI）基本输入/输出系统（BIOS）的驱动器；

图3示出依照本公开的实施例的分阶段引导过程；以及

图4示出依照本公开的实施例的方法。

符号和命名

某些术语遍及以下说明和权利要求用来指代特定的系统组件。如本领域的技术人员将认识到的，计算机公司可以用不同的名称来指代组件。本文并不打算区别在名称而不是功能方面不同的组件。在以下讨论和权利要求中，以开放的方式来使用术语“包括”和“包含”，并且因此应将其解释为意指“包括但不限于...”。并且，术语“耦合”意图意指间接、直接、光学或无线电连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接电连接、通过经由其它设备和连接的间接电连接、通过光学电连接或通过无线电连接。

具体实施方式

以下讨论针对本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的，但不应将公开的实施例解释为或另外用作限制包括权利要求的本公开的范围。另外，本领域的技术人员将理解的是以下说明具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅仅意图是该实施例的示例，并且并不意图暗示包括权利要求在内的本公开的范围局限于该实施例。

本公开的实施例旨在改善引导（或自举（boot-up））过程的效率。如本文所使用的，引导过程指的是在对电子设备加电（即将设备从“关”状态切换到“开”状态）后实现的各种步骤，并且包括加载设备的主操作系统（OS）。依照某些实施例，将在电子设备的引导过程期间的获取（fetch）和执行任务分割并分布在多个处理器或处理器核之间。通过使由第二处理器执行的引导任务获取与由第一处理器执行的引导任务执行重叠，与用单个处理器来获取并执行引导任务相比减少了总引导时间。引导任务可以是例如指令、驱动器或其它任务。如本文所使用的，“驱动器”指的是控制主机设备如何与内部或外部硬件组件通信的一组指令。

图1示出依照本公开的实施例的电子设备102。电子设备102可以对应于台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能电话、蜂窝电话、个人数字助理（PDA）或具有引导过程的其它电子设备。如所示，电子设备102包括多个处理器112，包括第一处理器114和第二处理器106。处理器112对应于多种半导体器件中的至少一个，诸如微处理器、微控制器、中央处理器单元（CPU）、主处理单元（MPU）、数字信号处理器（DSP）、高级精简指令集计算（RISC）机器、ARM处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它处理设备。依照某些实施例，处理器112是单独的处理器芯片。可替换地，处理器112是单个芯片上的单独处理器核。可替换地，处理器112由单个处理器虚拟化。

在运行时间期间（即，一旦主OS已被加载），处理器112基于存储在处理器112中或处理器112可访问的数据/指令来执行一组预定操作。在至少某些实施例中，处理器112耦合到存储数据/指令以便由处理器112执行的系统存储器130。

在引导过程期间，处理器112中的至少一个从引导任务存储介质120获取驱动器（或其它任务），引导任务存储介质120表示基本输入/输出系统（BIOS）存储器（例如可扩展固件接口（EFI）BIOS存储器）或在引导过程期间可用的另一存储器。获取的驱动器（或其它任务）被存储在系统存储器130中以便由处理器112中的一个来执行。在至少某些实施例中，引导任务存储介质120对应于只读存储器（ROM）或另一非易失性存储器，并且系统存储器130对应于随机存取存储器（RAM）。

虽然不一定要求，但是系统存储器130通常比引导任务存储介质120快得多（例如，至少指的是读取速度）。为了有利地实现驱动器获取和驱动器执行的重叠，将驱动器获取过程分割。作为示例，如果引导任务存储介质120存储十个驱动器，则可以一次一个地获取驱动器。可替换地，可以依次地获取成组的两个或更多驱动器。通常，用每个获取例程传输的驱动器的量可以改变。然而，多个驱动器获取例程是优选的以增加驱动器获取（来自引导任务存储介质120）和驱动器执行（来自系统存储器130）的重叠。

依照各种实施例，一次只有一个处理器能够从引导任务存储介质120获取驱动器或以其他方式访问引导任务存储介质120。因此，如果多个处理器被配置为从引导任务存储介质120获取驱动器，则这些处理器轮流地访问引导任务存储介质120。在某些实施例中，获取处理器可以具有不同的优先级水平。在这种情况下，较低优先级处理器的获取例程可能被较高优先级处理器中断。然而，在这种实施例中，较高优先级处理器的获取例程不能被较低优先级处理器中断。

依照实施例，驱动器获取例程与驱动器执行例程重叠以减少总自举时间。例如，在图1的实施例中，从引导任务存储介质120获取多处理器启动驱动器208并随后执行多处理器启动驱动器208以实现驱动器获取例程和驱动器执行例程的重叠。更具体地，多处理器启动驱动器208可以使得第二处理器116能够在第一处理器114执行先前获取的驱动器的同时获取存储在引导任务存储介质120中的至少一个驱动器。

在至少某些实施例中，多处理器启动驱动器208的执行将第一处理器114配置为实施执行例程并将第二处理器116配置为实施获取例程。可替换地，第一处理器114实施获取和执行例程且第二处理器116实施获取例程。在任一种情况下，由第二处理器116实施的至少某些获取例程与由第一处理器114实施的某些执行例程重叠。因此，在第二处理器116的获取例程与第一处理器114的执行例程之间发生某种同步以便减少总自举时间。

作为示例，在引导过程期间，从引导任务存储介质120获取预定驱动器并将其存储在系统存储器130中。第一处理器114或第二处理器116获取该预定驱动器。在第二处理器116从引导任务存储介质120获取后续驱动器的同时，第一处理器114执行存储在系统存储器130中的预定驱动器。

依照至少某些实施例，第一处理器114和第二处理器116能够相互通信以保证由第二处理器116实施的获取例程和由第一处理器114实施的执行例程的适当同步。第一处理器114与第二处理器116之间的通信可以基于共享表格或另一数据结构、中断或处理器间通信。作为特定示例，一旦第二处理器116已经获取驱动器（即，将驱动器从引导任务存储介质120传输到系统存储器130），则第二处理器116告知第一处理器114所获取的驱动器（或驱动器组）已准备好执行。第一处理器114然后执行相应的获取的驱动器（或驱动器组）并等待来自第二处理器116的后续提示以执行下一个获取的驱动器（或驱动器组）。在替换实施例中，第一处理器114周期性地询问第二处理器116或检查共享表格的状态以确定驱动器何时已被获取并准备好执行。

在其中第一处理器114和第二处理器116两者都被配置为执行获取例程的情况下，可以向第一处理器114给予高于第二处理器116的优先级。在这种情况下，第二处理器116的获取例程经受由第一处理器114的获取例程引起的中断。然而，第一处理器114的获取例程不能被第二处理器116的获取例程中断。

如图1的实施例所示，引导任务存储介质120存储第一类型驱动器122和第二类型驱动器124。例如，第一类型驱动器122可以对应于第一阶段驱动器且第二类型驱动器124可以对应于第二阶段驱动器（即在第二阶段驱动器之前执行第一阶段驱动器）。作为特定示例，在将EFI BIOS存储器实现为引导任务存储介质120的实施例中，第一类型驱动器122表示EFI前启动（PEI）阶段驱动器且第二类型驱动器124表示驱动器执行环境（DXE）阶段驱动器。可替换地，第一类型驱动器122和第二类型驱动器124表示基于EFI的引导过程或其它引导过程的其它阶段。可替换地，第一类型驱动器122表示没有依赖关系的第一组驱动器且第二类型驱动器124表示具有依赖关系的第二组驱动器，其中，在第二组驱动器之前执行第一组驱动器。

依照至少某些实施例，第一处理器114被分配为执行已经从引导任务存储介质120获取并存储在系统存储器130中的第一类型驱动器122和第二类型驱动器124。同时，第二处理器116被分配为从引导任务存储介质120获取至少第二类型驱动器124。如前所述，第一类型驱动器122可以表示PEI阶段驱动器且第二类型驱动器124可以表示DXE阶段驱动器。然而，应理解的是使第二处理器116的获取例程与第一处理器114的执行例程重叠可以涉及不同的驱动器类型或者甚至单个驱动器类型。此外，多处理器启动驱动器208可以将第一处理器114或第二处理器116分配为获取第一类型驱动器122。

如图1所示，电子设备102可选地包括至少一个输出设备140（例如，液晶显示器（LCD）、打印机、视频监视器、触摸屏显示器、发光二极管（LED）等）和/或至少一个输入设备150（例如，键盘、触控板、按钮、键区、开关、拨号盘、鼠标、轨迹球、语音识别器、读卡器等）—其中的每一个被通信地耦合到处理器112。依照某些实施例，在引导过程期间执行的驱动器支持在电子设备102的运行时间期间利用的某些输出设备140和/或输入设备150。应理解的是输出设备140可以根据电子设备102的类型及其配置而改变或不存在。同样地，输入设备140可以根据电子设备102的类型及其配置而改变或不存在。

响应于冷引导或系统复位，处理器112中的一个的指令指针指向一组引导指令（例如，存储在引导任务存储介质120中的驱动器）中的第一指令。引导指令的执行在预定复位代码部分处开始并顺序地前进，直至已经执行了对电子设备102进行初始化所需的所有指令为止。初始化包括加载主OS和/或其它已知引导操作。

在EFI 2.0架构下，此初始化过程包括固件驱动器的各种执行阶段。EFI执行阶段的某些示例包括安全（SEC）阶段、EFI前初始化（PEI）阶段和驱动器执行环境（DXE）阶段。在SEC阶段中，执行各种功能，诸如将主机系统设置为预定位模式（例如，32位模式）、确定可用系统资源、认证引导代码和/或向主机系统提供信息。PEI阶段负责主存储器初始化和设立足够的平台结构和资源以将控制移交至DXE阶段。例如，在PEI阶段中执行的指令支持指令集架构（ISA）框架和PEI模块（PEIM）执行。PEIM中的固件代码可以用来对用于电子设备102的特定平台、芯片组和策略抽象进行抽象化。在DXE阶段期间，执行ISA专用框架以加载DXE驱动器，其支持诸如块设备抽象化、控制台和EFI文件系统的输入/输出（I/O）服务。并且，至少一个DXE驱动器提供引导设备选择（BDS）功能，其控制OS加载和控制台选择策略。

图2示出依照本公开的实施例的EFI BIOS的驱动器202。驱动器202包括例如SEC阶段驱动器204、PEI阶段驱动器206和DXE阶段驱动器210。在由处理器112中的一个执行时，驱动器202执行前述功能和/或其它引导操作。在图2的实施例中，针对图1描述的多处理器启动驱动器208是PEI阶段驱动器206中的一个。可替换地，多处理器启动驱动器208可以是DXE阶段驱动器中的一个。在任一种情况下，在执行多处理器启动驱动器208时，由处理器（例如，第二处理器116）执行的至少一个驱动器获取例程与由另一处理器（例如，第一处理器114）执行的驱动器执行例程重叠。

图3示出依照本公开的实施例的分阶段引导过程300。在图3中，举例说明由过渡（transition）分离的各种阶段。更具体地，第一阶段302和第二阶段306被过渡330分离。并且，第二阶段306与第三阶段308被过渡332分离。换言之，每个过渡触发后续阶段。在图3中，针对阶段302、306、308和过渡330、332中的每一个示出了第一处理器动作310（例如，第一处理器114的动作）和第二处理器动作320（例如，第二处理器116的动作）。

在第一阶段302中，第一处理器获取并执行引导驱动器。同时，第二处理器是空闲的（即，在第一阶段期间，第一处理器在没有来自第二处理器的辅助的情况下获取并执行引导驱动器）。在过渡330期间，第二处理器被配置为获取引导驱动器。在第二阶段306中，第一处理器获取并执行第一类型引导驱动器。同时，第二处理器获取第二类型引导驱动器。优选地，使第一和第二处理器的第二阶段操作重叠。在过渡332期间，第一处理器完成第一类型引导驱动器的执行。在第三阶段308中，第一处理器执行第二类型引导驱动器。同时，如果仍存在要获取的第二类型引导驱动器，则第二处理器获取第二类型引导驱动器。优选地，使第一和第二处理器的第三阶段操作重叠。依照至少某些实施例，第一类型引导驱动器对应于PEI阶段驱动器且第二类型引导驱动器对应于DXE阶段驱动器。可替换地，第一和第二类型引导驱动器可以对应于引导过程的其它阶段（不仅仅是PEI和DXE阶段）。可替换地，第一类型引导驱动器可以对应于没有依赖关系的驱动器且第二类型引导驱动器可以对应于具有依赖关系的驱动器。

图4示出依照本公开的实施例的方法400。在方法400中，引导过程开始（方框402）且第一处理器被分配为获取驱动器（方框404）。在方框406处，第二处理器被分配为执行先前获取的驱动器。在方法400中，使第一处理器的驱动器获取与第二处理器的驱动器执行重叠以减少自举时间（方框408）且引导过程继续（方框410）。

在至少某些实施例中，方法400可以包括更少的步骤或附加步骤。例如，在某些实施例中，方法400可以另外包括执行存储在BIOS存储器中的多处理器启动驱动器，其中，所述执行启动分配步骤（方框404和406）和重叠步骤（方框408）。可以例如在EFI引导过程的PEI阶段期间执行多处理器启动驱动器。在至少某些实施例中，重叠步骤（方框408）包括使DXE阶段驱动器的获取与DXE阶段驱动器的执行重叠。另外或可替换地，重叠步骤（方框408）包括使DXE阶段驱动器的获取与PEI阶段驱动器的执行重叠。

上述讨论示意图说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解上述公开，许多变更和修改对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。意图在于将以下权利要求解释为涵盖所有此类变更和修改。

Claims

1.一种用于减少完成引导过程所需的时间的系统，包括：

第一处理器；

第二处理器；以及

一次只能被一个处理器访问的引导任务存储介质，其中，该系统的引导过程具有第一阶段和第二阶段，

在第一阶段期间，第一处理器在没有来自第二处理器的辅助的情况下获取并执行引导任务，

在第二阶段期间，由第一处理器实施的引导任务执行与由第二处理器实施的至少一个引导任务获取重叠，

其中，在第二阶段期间，第一处理器被配置为获取并执行引导任务，其中，第一处理器具有高于第二处理器的获取引导任务的优先级。

2.权利要求1的系统，其中，第一阶段在执行由引导任务存储介质存储且由第一处理器执行的多处理器启动驱动器时过渡至第二阶段。

3.权利要求1的系统，其中，引导任务存储介质是可扩展固件接口即EFI基本输入/输出系统存储器。

4.权利要求1的系统，其中，在第二阶段期间，第二处理器在第一处理器执行先前获取的驱动器执行环境阶段驱动器的同时获取至少一个驱动器执行环境阶段驱动器。

5.权利要求1的系统，其中，在第二阶段期间，第一处理器在第二处理器获取至少一个第二类型引导驱动器的同时执行至少一个第一类型引导驱动器。

6.权利要求5的系统，其中，所述至少一个第一类型引导驱动器包括EFI前阶段驱动器且第二类型引导驱动器包括驱动器执行环境阶段驱动器。

7.权利要求5的系统，其中，第一类型引导驱动器包括没有依赖关系的驱动器且第二类型引导驱动器包括具有依赖关系的驱动器。

8.一种自举方法，包括：

将第一处理器分配为获取驱动器；

将第二处理器分配为执行先前获取的驱动器；以及

使第一处理器的驱动器获取与第二处理器的驱动器执行重叠以减少自举时间，

其中，在由第一处理器实施的引导任务执行与由第二处理器实施的至少一个引导任务获取重叠期间，第一处理器被配置为获取并执行引导任务，其中，第一处理器具有高于第二处理器的获取引导任务的优先级。

9.权利要求8的自举方法，还包括执行存储在基本输入/输出系统存储器中的多处理器启动驱动器，其中，所述执行启动所述分配和重叠步骤。

10.权利要求9的自举方法，其中，在EFI前阶段期间执行所述多处理器启动驱动器。

11.权利要求8的自举方法，其中，所述重叠包括使驱动器执行环境阶段驱动器的获取和驱动器执行环境阶段驱动器的执行重叠。

12.权利要求8的自举方法，其中，所述重叠包括使驱动器执行环境阶段驱动器的获取和EFI前阶段驱动器的执行重叠。