CN102880477A - 一种实现计算机启动的方法和计算机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现计算机启动的方法和计算机，应用于计算机进行热启动的过程中，方法包括：基于一操作系统的热启动指令开始进行热启动，操作系统调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；系统执行一中断；由BIOS获取计算机的控制权；BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的至少一个第一检测步骤，装载计算机的操作系统，以实现计算机的热启动。在热启动过程中，系统通过执行中断，由BIOS获取计算机的控制权，此后，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，可以直接加载计算机的操作系统，因此BIOS的上电自检过程非常的快速，节省了热启动的时间。

Description

一种实现计算机启动的方法和计算机

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别是指一种实现计算机启动的方法和计算机。

背景技术

计算机厂家都在积极寻找改进计算机启动过程的方法，由于计算机平台之间的差异，基本输入输出系统(BIOS，Basic Input Output System)的快速启动是一个非常棘手的难题，即使在某个计算机平台上实现了，向下一个平台移植的时候仍需要进行很多的改动。

现有技术中，在基本输入输出系统中移除一些不必须支持的设备的代码和删除一些功能；例如当系统中不再需要可信赖平台模块(TPM Chip)的支持时候，可以将BIOS中的可信赖平台模块(TPM，Trusted Platform Module)的代码删除。

发明人发现现有技术存在如下问题：由于基本输入输出系统所支持的设备模块大部分都是必须存在的，因此无法移除较多的设备模块的代码；并且即使在基本输入输出系统中移除部分设备模块的代码，也只能在固定配置的平台之间进行迁移，无法跨不同类型的平台使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现计算机启动的方法和计算机，用于解决现有技术中，计算机的热启动(Warm Boot)过程中，基本输入输出系统所执行的操作较多，导致过于耗时的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种实现计算机启动的方法，包括：在所述计算机处于供电状态时，基于一操作系统的热启动指令开始进行热启动，所述操作系统调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；系统执行一中断；由BIOS获取所述计算机的控制权；所述BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的至少一个第一检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

所述的方法中，所述高级配置和电源管理接口标准区域定义了所述BIOS与所述计算机的硬件之间的工作接口；所述输入输出接口中定义了热启动过程中，所述BIOS应当执行的至少一个第二检测步骤，以及应当跳过的所述至少一个第一检测步骤。

所述的方法中，所述系统执行中断具体为：将一管理信息结构中断传递到CPU，将所述CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行。

所述的方法中，在所述由BIOS获取计算机的控制权步骤之后还包括：所述BIOS配置所述CPU的执行环境。

所述的方法中，在所述BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤的步骤之后，还包括：跳转到存放原始BIOS代码的内存区域并执行所述原始BIOS代码，所述原始BIOS代码包括热启动过程中必须执行的启动项目对应的代码。

所述的方法中，所述执行所述原始BIOS代码包括：找到BIOS启动规格表；按照启动顺序来执行所述BIOS启动规格表中的启动项目。

一种计算机，包括：电源，用于对所述计算机进行供电；操作系统，安装于所述计算机内，用于发出热启动指令开始进行热启动，以及会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；BIOS，用于执行一中断，并获取所述计算机的控制权；以及，用于跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

所述的计算机中，所述高级配置和电源管理接口标准区域，用于定义所述BIOS与所述计算机的硬件之间的工作接口；所述输入输出接口，用于定义热启动过程中，所述BIOS应当执行的至少一个第二检测步骤，以及应当跳过的所述至少一个第一检测步骤。

所述的计算机中，所述BIOS中包括：管理信息结构中断执行模块，用于将一管理信息结构中断传递到CPU，将所述CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行。

所述的计算机中，所述BIOS还包括：启动执行模块，用于执行存放在内在区域中的原始BIOS代码，所述执行包括：找到基本输入输出系统启动规格表；按照启动顺序来执行所述基本输入输出系统启动规格表中的启动项目。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：在热启动过程中，系统通过执行中断，由BIOS获取计算机的控制权，利用内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据给计算机的CPU配置执行环境，以及不需要重新向内存中加载硬件的数据，因此BIOS的上电自检过程非常的快速，节省了热启动的时间。

附图说明

图1为本发明实施例实现计算机启动的方法流程示意图；

图2为本发明实施例计算机热启动工作原理示意图；

图3为本发明实施例计算机结构示意图；

图4为本发明实施例计算机热启动时序示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、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。

高级配置和电源管理接口(ACPI，Advanced Configuration and PowerManagement Interface)中定义了BIOS和计算机系统硬件之间的工作接口。ACPI意在让计算机的系统而不是BIOS来全面控制电源管理，更加省电，提供立刻开机功能，即开机后可立即恢复到上次关机时的状态，光驱、软驱和硬盘在未使用时会自动关掉电源，使用时再打开；支持在开电状态下既插即拔，随时更换功能。

ACPI主要支持三种节电方式：

显示屏自动断电(Suspend)，即挂起，只给计算机主机通电，触发任意键即可恢复到原来状态。

挂起到内存(Save to ram或Suspend to ram)，系统把当前信息储存在内存中，这时计算机中只有内存等几个关键部件通电，处在高度节电状态；按任意键后，计算机从内存中读取信息并很快恢复到原来状态。

计算机自动关机(Save to disk或Suspend to disk)，即挂起到硬盘，关机前将当前数据存储在硬盘上，用户下次按开关键开机时计算机将无须启动系统，直接从硬盘读取数据恢复原来状态。

系统管理模式(SMM)通常被用来执行特定的强力管理例程。进入SMM后，多个系统部件可以被禁用或关闭以减少电量消耗。使用SMI中断就可以转换到SMM；SMM通过使用返回系统管理模式指令(RSM，Resume from SMMmode)指令返回原来的模式，处理器读取保存的各个状态，恢复到进入SMM前的环境。

计算机系统进入SMM模式之前，CPU的整个上下文会被存储，以便离开时恢复。之后，CPU进入一个特殊的执行上下文，开始执行SMI中断的处理程序。为了使得CPU从SMM模式中返回，有一个特殊的指令RSM只能在SMM模式中使用，CPU会读取先前保存的变量以回到刚才的环境。

SMM模式中，内存分页机制被禁用，使用16位的指令模式，但是可以寻址所有的物理内存，而且在使用I/O端口和内存上没有任何限制，可以操纵整个系统内存。SMM模式有一个专用的内存区域-SMRAM，它的位置从SMBASE开始，到SMBASE+0x1FFFF结束，大小为0x20000字节。如果系统使用了扩展的SMRAM，这个范围可能会更大。SMBASE的默认值是0x30000，但是现代的芯片组都提供了重定向，一般情况下它的地址为0xA0000。BIOS也将同样的地址映射到视频卡的I/O端口基地址。

本发明实施例提供一种实现计算机启动的方法，应用于所述计算机进行热启动的过程中，如图1所示，方法包括：

步骤101，获取到所述计算机处于供电状态，基于一操作系统的热启动指令开始进行热启动，所述操作系统会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；

步骤102，系统执行一中断；

步骤103，由BIOS获取计算机的控制权；

步骤104，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

应用所提供的技术手段，在热启动过程中，系统通过执行中断，由BIOS获取计算机的控制权，此后，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，可以直接加载计算机的操作系统，因此BIOS的上电自检过程非常的快速，节省了热启动的时间。

在一个优选实施例中，高级配置和电源管理接口标准区域定义了BIOS与计算机硬件之间的工作接口；高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口中定义了热启动过程中，BIOS应当执行的所述检测步骤，以及应当跳过的所述检测步骤。输入输出接口具体可以是位于BIOS中的一段代码。

在一个优选实施例中，系统执行一中断还包括：将一管理信息结构中断传递到CPU，将CPU的状态切换到一系统管理模式，使得CPU跳转到预定的内存地址段并执行，此时BIOS自动获取计算机的控制权。管理信息结构中断是一种特殊的中断，分为软件中断和硬件中断，即用程序设定产生中断和外部硬件产生中断-如电源键按下产生一管理信息结构中断。

在一个应用场景中，如图2所示，包括：

步骤201，计算机处于供电状态，操作系统发出热启动指令，计算机基于热启动指令开始进行热启动；

步骤202，由于生成了热启动指令，操作系统会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；输入输出接口中定义了BIOS启动计算机的过程中应当遵循的启动事项，包括：BIOS应当执行的检测步骤，以及应当跳过的所述检测步骤。

步骤203，计算机的芯片组在操作系统调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口时，会执行一管理信息结构中断。

步骤204，BIOS获取计算机的控制权。

具体包括：将所述管理信息结构中断传递到CPU，将CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行，此时BIOS自动获取计算机的控制权。

步骤205，BIOS获取计算机的控制权之后，可以按照其代码执行启动计算机的操作，即，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤之后包括：

跳转到存放原始BIOS代码的内存区域并执行所述原始BIOS代码，所述原始BIOS代码包括热启动过程中必须执行的启动项目对应的代码。执行包括：找到BIOS启动规格表；按照启动顺序来执行所述BIOS启动规格表中的启动项目。这里，BIOS需要执行的项目很少，是简化之后的启动项目。

以及，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

由于BIOS的启动管理服务(Boot manager service)还在内存上，因此BIOS可以找到BIOS启动规格表；BIOS按照在设置菜单(Setup Menu)中的启动顺序(boot sequence)开始执行输出系统启动规格表中的代码，以及，对于一个启动项目执行Int-19号中断服务。Int-19号中断服务下一层的HDD loader直接可以读/加载/执行(read/load/execute)硬盘驱动器(HDD，Hard Disk Drive)上面的硬盘的主引导记录(MBR)的代码(code)。

当操作系统重新启动后，操作系统会重新装载内存的上面的功能，此后由操作系统获得计算机的控制权。

在一个优选实施例中，由BIOS获取计算机的控制权之后还包括：BIOS配置所述CPU的执行环境。

本发明实施例提供一种计算机，如图3所示，包括：

电源，用于对所述计算机进行供电；

操作系统，安装于计算机内，用于发出热启动指令开始进行热启动，以及会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；

基本输入输出系统，用于执行一中断，并获取计算机的控制权；

以及，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

计算机中还包括：

高级配置和电源管理接口标准区域，用于定义BIOS与计算机硬件之间的工作接口；所述输入输出接口，用于定义热启动过程中，BIOS应当执行的所述检测步骤，以及应当跳过的所述检测步骤。

管理信息结构中断执行模块，用于将所述管理信息结构中断传递到CPU，将CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行，此时BIOS自动获取计算机的控制权。

BIOS还包括：启动执行模块，用于执行原始BIOS代码的功能，包括：找到基本输入输出系统启动规格表；按照启动顺序来执行所述基本输入输出系统启动规格表中的启动项目。

在一个应用场景中，如图4所示，计算机处于供电状态，包括：

计算机基于一热启动指令开始进行热启动；由于BIOS中有一个使能(Enable)选项，该使能选项表示计算机的BIOS应当根据简化之后的启动项目进行热启动，则计算机在热启动之后执行如下操作：

热启动第一阶段，包括：

操作系统，在热启动的时候会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；其中，高级配置和电源管理接口标准区域，用于定义BIOS与计算机硬件之间的工作接口；所述输入输出接口，用于定义热启动过程中，BIOS应当执行的所述检测步骤，以及应当跳过的所述检测步骤。

计算机的芯片组在操作系统调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口时，会产生一管理信息结构中断。

管理信息结构中断执行模块，用于将所述管理信息结构中断传递到CPU，将CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行，此时BIOS自动获取计算机的控制权。

热启动第二阶段，包括：

BIOS获取计算机的控制权之后，可以按照其代码执行启动计算机的操作，即，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤之后，调用启动执行模块，

启动执行模块，用于执行原始BIOS代码的功能，包括：找到基本输入输出系统启动规格表；按照启动顺序来执行所述基本输入输出系统启动规格表中的启动项目。这里，BIOS需要执行的项目很少，是简化之后的启动项目。

以及，BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

应用所提供的技术手段，BIOS在最后的阶段截获输入输出接口不让计算机重启动硬件，不需要重启系统平台(Platform Reset)的情况下重新加载操作系统，因此热启动的时间理论上是0秒，因为基本输入输出系统上电自检(BIOSPost)的所有项目没有被全部执行，只有非常少数的几个关键的例行例程(Routine)被调用，大大缩短了计算机的热启动时间。

采用本方案之后的优势是：在热启动过程中，在热启动过程中，系统通过执行管理信息结构中断，由BIOS获取计算机的控制权，此后，BIOS利用内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据给CPU配置执行环境，以及跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，使得基本输入输出系统上电自检(BIOS Post)的所有项目没有被全部执行，只有非常少数的几个关键的例行例程(Routine)被调用，因此BIOS的上电自检过程非常的快速，热启动的时间理论上是0秒，节省了热启动的时间。并且，由于并不涉及对计算机硬件以及硬件接口的改动，因此技术手段硬件平台(Hardware platform)之间的耦合关系很小，可以在不同的计算机平台上移植。

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 (10)

1.一种实现计算机启动的方法，应用于所述计算机进行热启动的过程中，其特征在于，方法包括：

在所述计算机处于供电状态时，基于一操作系统的热启动指令开始进行热启动，所述操作系统调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；

系统执行一中断；

由BIOS获取所述计算机的控制权；

所述BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的至少一个第一检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高级配置和电源管理接口标准区域定义了所述BIOS与所述计算机的硬件之间的工作接口；

所述输入输出接口中定义了热启动过程中，所述BIOS应当执行的至少一个第二检测步骤，以及应当跳过的所述至少一个第一检测步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统执行中断具体为：

将一管理信息结构中断传递到CPU，将所述CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述由BIOS获取计算机的控制权步骤之后还包括：

所述BIOS配置所述CPU的执行环境。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述BIOS跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤的步骤之后，还包括：

跳转到存放原始BIOS代码的内存区域并执行所述原始BIOS代码，所述原始BIOS代码包括热启动过程中必须执行的启动项目对应的代码。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述执行所述原始BIOS代码包括：

找到BIOS启动规格表；

按照启动顺序来执行所述BIOS启动规格表中的启动项目。

7.一种计算机，其特征在于，包括：

电源，用于对所述计算机进行供电；

操作系统，安装于所述计算机内，用于发出热启动指令开始进行热启动，以及会调用高级配置和电源管理接口标准区域中的输入输出接口；

BIOS，用于执行一中断，并获取所述计算机的控制权；

以及，用于跳过内存中存储的且在热启动过程中没有被更新过的数据所对应的检测步骤，装载所述计算机的操作系统，以实现所述计算机的热启动。

8.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，

所述高级配置和电源管理接口标准区域，用于定义所述BIOS与所述计算机的硬件之间的工作接口；

所述输入输出接口，用于定义热启动过程中，所述BIOS应当执行的至少一个第二检测步骤，以及应当跳过的所述至少一个第一检测步骤。

9.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述BIOS中包括：

管理信息结构中断执行模块，用于将一管理信息结构中断传递到CPU，将所述CPU的状态切换到一系统管理模式，使得所述CPU跳转到预定的内存地址段并执行。

10.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述BIOS还包括：

启动执行模块，用于执行存放在内在区域中的原始BIOS代码，所述执行包括：

找到基本输入输出系统启动规格表；

按照启动顺序来执行所述基本输入输出系统启动规格表中的启动项目。

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