CN103927196A - 用于引导的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够减少引导时间的用于引导的方法和设备。该方法包括：从非易失性存储器加载快照图像；设置设备的初始化；在初始化该设备的同时解压缩所加载的快照图像；以及在解压缩所加载的快照图像的同时从非易失性存储器加载另一快照图像。

Description

用于引导的装置和方法

技术领域

本公开涉及用于引导（booting）的装置和方法，其减少了引导时间。更具体地，本公开涉及通过并行程序减少引导时间。

背景技术

随着嵌入设备的性能提高以满足用户的各种需求，能够支持这样的各种功能的操作系统的尺寸也同样增加。因此，操作系统的内核尺寸和软件平台的尺寸也增加。大的内核尺寸和软件平台会增加设备的引导时间。这是因为随着内核和软件平台的尺寸增加，初始化例程和文件加载频繁地发生。因此，这会对用户造成不便：到用户能够使用系统之前需等待较长的时间，并且较长的引导时间也会导致错过系统的实际使用时间点的问题。

作为解决缓慢的系统引导的方法，内核休眠（这是由Linux内核提供的快照引导方法）被建议。根据内核休眠方法，在终止点的RAM的状态，以及CPU和设备的状态信息在诸如磁盘或闪存的非易失性存储设备中被存储和终止。此外，在下次引导时，在内核执行一般的初始化程序之后所存储的状态信息被加载并恢复到易失性存储设备来实现快速引导。所存储的状态信息可以被称为快照图像。内核休眠可能包括对内核初始化、快照图像恢复、以及设备的状态恢复而言不必要的程序。

引导加载程序（boot loader）快照引导方法是通过消除那些不必要的程序，来从引导加载程序中恢复快照图像、然后恢复设备的状态并唤醒处理器以便实现快速引导的方法。当存储和恢复快照图像时，如果有必要，则执行图像压缩与解压缩。

图1是根据相关技术的引导加载程序快照引导的流程图。

参考图1，在操作10，从引导加载程序的非易失性存储设备加载快照图像到易失性存储设备。如果有必要，在操作20中解压缩快照图像，并且在操作30中恢复设备的状态并且设备唤醒。

因此，每个程序的执行时间被包括在引导时间中，使得该引导时间增加。

以上信息是作为背景信息展示，仅用于帮助对本公开的理解。关于以上任何内容是否可能适用于作为关于本公开的现有技术，没有做出确定，也没有做出断言。

发明内容

本公开的各方面用于解决至少以上所述的问题和/或不足并且提供至少下述的优点。因此，本公开的一方面提供一种能够通过并行执行一系列程序（其在引导加载程序中在快照引导的时刻被顺序执行）来减少引导时间的用于引导的装置和方法。

根据本公开的一方面，提供一种用于引导的方法。该方法包括：从非易失性存储器加载快照图像；设置设备的初始化；在初始化该设备的同时解压缩所加载的快照图像；以及在解压缩所加载的快照图像的同时从非易失性存储器加载另一快照图像。

根据本公开的另一方面，提供一种用于引导的装置。该装置包括：非易失性存储器；存储器加载单元，被配置来从该非易失性存储器加载快照图像；和控制器，被配置来设置设备的初始化，并且在该设备的初始化期间解压缩所加载的快照图像，其中，在所加载的快照图像被解压缩的同时该存储器加载单元从该非易失性存储器加载另一快照图像。

从结合附图来公开本公开的各种实施例的以下详细描述，本公开的其它方面、优点和显著特征对本领域技术人员将变得清楚。

附图说明

从结合附图的以下描述，本公开的一定实施例的以上和其它方面、特征和优点将更加清楚，其中：

图1是根据相关技术的引导加载程序快照引导的流程图；

图2是根据本公开的实施例的引导设备的框图；

图3是示出根据本公开的实施例的在引导设备中执行引导的程序的流程图；

图4是示意说明根据本公开的实施例的在引导设备中执行引导的程序的流程图；

图5是示出根据本公开的实施例的引导设备的控制器的操作的流程图。

贯穿附图，应该注意的是，类似的参考数字用于描述相同或相似的元件、特征、和结构。

具体实施方式

以下参考附图的描述被提供来帮助对由权利要求及其等效物定义的本公开的各种实施例的全面理解。它包括了各种特定的细节以助于该理解，但是这些仅被看成是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以对这里描述的各种实施例做出各种改变和修改。另外，为了清楚和简洁，对公知的功能和结构的描述可以被省去。

在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不局限于文献学的含义，而仅仅是被发明人用来使得对本公开理解清楚和一致。因此，本领域技术人员将清楚，本公开的各种实施例的以下说明是被提供来仅用于例示的目的而非用于限制由所附权利要求及其等效物定义的本公开的目的。

应该理解单数形式“一”、“一个”以及“该”也包含复数的指示物，除非上下文清楚地另外指示。因此，例如，参考“一个组件表面”包括参考一个或多个这样的表面。

在本公开中描述的引导装置或引导方法可以应用于在通电时需要引导的各种终端，例如移动电话、智能电话、膝上型计算机、上网本、数字广播终端、个人数字助理（PDA）、便携式多媒体播放器（PMP）、导航、数字TV、台式计算机、摄录机、数码相机、以及MP3播放器等；但是，引导设备不限于这些示例。

图2是关于本公开的实施例的引导装置的框图。

参考图2，引导装置100可以包括控制器110、非易失性存储器120、易失性存储器130、和存储器加载单元140。该引导装置还可以包括图2中出于清晰考虑而未示出的其它元件。

可以在引导装置100的非易失性存储器120中存储快照图像。快照图像可以至少包括执行处理器被停止的时刻的处理器状态的至少一部分、各种存储器材料、寄存器值、和输入/输出设备的状态信息。另外，可以将快照图像分开为多个块并进行压缩。

非易失性存储器120是即使当电源被中断时也可以长期存储数据的一种存储介质，并且可以包括NAND闪存、NOR闪存、HDD、SDD、或具有类似属性的存储设备中的至少一个。用于处理和控制控制器110的程序可被存储在非易失性存储器120中。此外，根据本公开的用于引导的单独的引导加载程序区可以被布置在非易失性存储器120中。

当引导装置100引导时，存储在非易失性存储器120中的快照图像可以被加载到易失性存储器130。易失性存储器130是其中当电源关闭时所存储的数据被删除的存储器，并且其数据处理速度比非易失性存储器120更快。因此，当快照图像被加载到易失性存储器130时，引导装置100能够执行快速引导。例如，易失性存储器130可以是随机存取存储器（RAM）、和静态随机存取存储器（SRAM）等等。

当引导装置100引导时，存储器加载单元140加载存储在非易失性存储器120中的快照图像。加载的快照图像可以被存储在易失性存储器130中。

根据本公开的实施例，存储器加载单元140可以包括直接存储器存取（DMA）145。DMA145可以无需控制器110的协助而控制在非易失性存储器120和易失性存储器130之间的数据传输。在这种情况下，当引导开始时，控制器110可以首先在DMA中生成控制将存储在非易失性存储器120中的快照图像加载到易失性存储器130中的信号。当存储在非易失性存储器120中的快照图像被分成多个将要被存储的块时，DMA设置信号可以包括指示将被首先加载的快照图像块的信息。DMA145可根据从控制器110接收的DMA设置信号来加载存储在非易失性存储器120的快照图像到易失性存储器130以实现引导，而无需控制器110的介入。

控制器110通常控制引导装置100的整体操作。例如，控制器110可控制将从执行处理器被停止的时刻起的快照图像存储在非易失性存储器120中。此后，当执行引导时，控制器110可控制引导装置100通过使用存储在非易失性存储器120中的快照图像恢复寄存器值和各种存储器数据来实现快速引导。

在这种情况下，控制器110可设置引导所必需的、设备150的初始化。控制器110可设置相关设备的初始化值，以实现引导程序所必需的设备的初始化，并顺序传递给每个设备。控制器110将被设置用来实现相关的设备的初始化的该设备的初始化值传送到该设备，并待机等待，直到该设备的初始化完成。

设备150可以包括CPU高速缓冲存储器、IRQ、定时器、ACD、PWM，GPIO、SPI、I2C、NAND、SDIO、USB接口、hsmmc、按键、LCD控制器、帧缓冲器、预处理器核（pp_core）、预处理器传感器接口（pp_ssif）、照相机传感器、增强型处理器（EP）、JPEG、拜耳引擎（BE）、IPCm、IPC、音频、透镜等等。

在处理设备的初始化的同时，当从非易失性存储器120中加载的快照图像是压缩的时，控制器110可以解压缩该压缩的快照图像。换句话说，设备的初始化和快照图像的解压缩可以同时并行地执行。

此外，在解压缩所加载的快照图像的同时，与解压缩的快照图像不同的快照图像通过存储器加载单元140从非易失性存储器120中被加载到易失性存储器130。通过控制器110的对快照图像的解压缩和通过存储器加载单元140的对不同于解压缩的快照图像的快照图像的加载可以同时并行地实现。

最后，在引导装置100中，在设备150的初始化设置在控制器110中被实现后，在设备150被初始化的同时的控制器110的待机时间期间，控制器110对被加载以存储在易失性存储器130中的快照图像进行解压缩，并且，在存储器加载单元140中，控制器110同时并行地将不同于解压缩的快照图像的快照图像从非易失性存储器120加载到易失性存储器130。

因此，随着设备的初始化、快照图像的解压缩、和快照图像加载被并行地执行，可以在引导装置100中执行快速引导。

可以在引导加载程序中执行从非易失性存储器120中加载快照图像的程序、设置设备150的初始化的程序、在设备150的初始化期间解压缩所加载的快照图像的程序、以及在所加载的快照图像的解压缩期间通过存储器加载单元140从非易失性存储器120中加载不同的快照图像的程序。随着以上程序在引导加载程序中被执行，可以执行更快速的引导。

下面参考图3到图5描述根据本公开的在引导装置100中实现引导的程序。

图3是示出根据本公开的实施例的在引导设备中执行引导的程序的流程图。

参考图3，控制器110可在操作310中执行DMA设置。DMA设置信号是用于通过DMA145加载存储在非易失性存储器120中的快照图像而无需控制器110的控制的控制信号。DMA设置信号可以在操作315中被传送到DMA145。

在操作320中，DMA145根据DMA设置信号将存储在非易失性存储器120的快照图像加载到易失性存储器130。当存储在非易失性存储器120中的快照图像被分成多个将要被存储的块时，DMA设置信号可以包括指示将被首先加载的快照图像块的信息。DMA145可根据从控制器110接收的DMA设置信号，将存储在非易失性存储器120中的快照图像加载到易失性存储器130而无需控制器110的介入。

在参照图3描述的实施例中，DMA145被描述为能够从非易失性存储器120中加载快照图像的存储器加载单元140的示例；但是，存储器加载单元140不限于此。

在操作330中，控制器110在向DMA145传送DMA设置信号之后设置第一设备151的初始化。在操作335中，控制器110向第一设备151传送为相关的第一设备151的初始化而设置的第一设备151的初始化值，并等待直到第一设备151的初始化完成。

在设置第一设备151的初始化的待机时间期间，当在由DMA145加载的快照图像中存在需要解压缩的快照图像块（因为它被压缩了）时，在操作350中，控制器110可以解压缩该压缩的快照图像块。

待机时间可以开始于操作341，并且当设备151的初始化完成时结束于操作343。通过控制器110的对所加载的快照图像块的解压缩可以在开始时刻341和终止时刻343之间实现。一旦待机时间开始，所加载的快照图像块的解压缩可以开始。此外，当待机时间完成时，可以停止对所加载的快照图像的解压缩。

此外，尽管未示出，根据本公开的实施例，当虽然第一设备151的初始化被完成，但是其中正进行解压缩的所加载的快照图像块的解压缩还未完成时，可以连续地执行解压缩而不停止对快照图像的解压缩。

DMA145可从非易失性存储器120中加载不同于通过控制器110解压缩的快照图像的快照图像。

在根据实施例的引导方法中，可以并行地执行通过DMA145的对快照图像的加载、第一设备的初始化340、和快照图像解压缩350，使得引导时间被减少以实现快速引导。

此外，在针对一个设备的初始化期间会出现若干个待机时间。例如，在第一设备的初始化中，当在第一设备的某些区域的初始化已经开始之后第一设备的初始化被停止并且控制器110的设备初始化设置命令被输入时，第一设备的剩余区域的初始化可以在操作340中恢复（resume）。

当在操作340中完成第一设备151的初始化时，在操作360中，控制器110可设置当引导时要求初始化的第二设备152的初始化。在操作365中，如上所述来设置的初始化信号被传送到第二设备152，并且第二设备152的初始化在操作370中开始。

当在操作365中向第二设备152传送第二设备152的初始化设置信号之后，在操作380中，控制器110可在其中实现第二设备152的初始化的待机时间期间解压缩所加载的快照图像。如上所述，所加载的快照图像的解压缩可在待机时间的开始时刻371和终止时刻373之间实现。

例如，当在操作371中开始该待机时间时，对由DMA145加载的快照图像块的解压缩可以开始，并且当待机时间终止时对所加载的快照图像的解压缩可以被停止。此外，如上所述，在先前的待机时间的开始时刻341和终止时刻343之间（例如，在操作350的解压缩的程序期间）的快照图像块的解压缩可以被停止，因为第一设备151的初始化完成且待机时间被终止。

在这种情况下，控制器110可以在由于第二设备152的初始化引起的待机时间的开始时刻371处恢复对在先前的待机时间停止解压缩的快照图像块的解压缩。虽然未示出，当即使在待机时间的终止时刻373之后快照图像仍未被解压缩时，该解压缩可以连续地执行。

控制器设置下一设备的初始化，并且可以在该设备的初始化期间通过同一程序执行对快照图像的解压缩。

以上所述的引导方法可以在引导加载程序中执行，因此可以实现更快速的引导。

图4是示意说明根据本公开的实施例的在引导设备中执行引导的程序的流程图。

参考图4，在操作410中，控制器110生成指令（instruct）将存储在非易失性存储器120中的快照图像通过DMA145加载到易失性存储器130的信号。在操作420中，DMA145接收所生成的DMA信号并且将快照图像加载到易失性存储器130以便存储。

此外，在操作430中，控制器110向DMA145指令快照图像的加载，并设置计算机系统的引导所需的设备150的初始化。在操作435中，设置的设备的初始化信号被传送到该设备，并且该设备的初始化顺序发生。在该设备被初始化的同时，控制器110处于待机。在这个待机时间期间，在操作440中，控制器110可以执行对由DMA145加载到易失性存储器130的快照图像的解压缩。

在由控制器110解压缩快照图像的同时，DMA145可从非易失性存储器120加载与解压缩的快照图像不同的快照图像。

当执行初始化的设备的初始化完成时，控制器110可停止对快照图像的解压缩。此外，即使在该设备的初始化完成之后，控制器110可以继续当前正被解压缩的快照图像的解压缩。

在快照图像的解压缩停止或结束后，控制器110可设置下一个设备的初始化。当设置的设备的初始化信号被传送给相关设备时，进行该设备的初始化。在指令下一设备的初始化之后，控制器110可在待机时间期间执行该快照图像的解压缩，直到该设备的初始化完成。

之前被停止的快照图像的解压缩可以被恢复，并且当不存在被停止的快照图像时，可以执行新的快照图像的解压缩。

当该设备的初始化完成时，控制器110可以执行下一设备的初始化，并执行类似于上述程序的、解压缩快照图像的过程。

图5是示出根据本公开的实施例的引导装置的控制器的操作的流程图。

参考图5，在操作510，控制器110指令DMA145来加载存储在非易失性存储器120中的快照图像到易失性存储器130中。

在操作520中，控制器110设置引导所需的设备150的初始化。设置的设备的初始化信号被传送给该设备，并且在操作530中，控制器110可确定期间进行设备的初始化的待机时间是否已经开始。

当确定了待机时间已开始时，在操作540中，控制器110可确定通过DMA145加载的快照图像之一是否能够被解压缩。当存在能够被解压缩的快照图像块时，在操作550中控制器110开始解压缩，并且在操作560中可确定当解压缩完成时待机时间是否终止。当在操作540中确定没有能够被解压缩的快照图像块时，控制器通过在操作560中确定是否完成待机时间来确定是否解压缩另一快照图像块或完成解压缩。当确定待机时间没有完成时，控制器110确定是否存在能够被解压缩的另一快照图像块，并可以根据操作550开始快照图像的解压缩。

当确定了待机时间终止时，在操作570中控制器110可确定是否所有设备的初始化设置都完成。当未完成所有设备的初始化设置时，控制器110在操作520中设置未设置初始化的设备初始化。在这之后，控制器110可按照与上述相同的方法执行操作530到570。

当确定所有设备的初始化完成时，在操作580中控制器可确定是否有任何加载的快照图像块能够被解压缩。控制器110可继续解压缩快照图像块，直到所有加载的快照图像块被解压缩。

当存在能够被解压缩的图像块时，控制器110可以在操作590中执行对该快照图像块的解压缩。另一方面，当没有能够被解压缩的快照图像块时，在操作595中控制器110可以验证DMA145的操作是否完成。换句话说，控制器110可以验证通过DMA145的对存储在非易失性存储器120中的快照图像的加载是否完成。

根据本公开的实施例，当完成快照图像的加载时，DMA145可通知控制器110快照图像的加载已完成。当控制器110从DMA145接收到快照图像加载完成的通知时它可以验证DMA145的操作已完成。

当确定DMA145的快照图像加载没有完成时，控制器110在操作580中验证对于另外加载的快照图像块的解压缩是否是可能的，并且可以在操作590中执行对能够被解压缩的快照图像块的解压缩。

在操作595中，当确定DMA145的快照图像加载完成时，控制器110可终止引导程序，因为引导装置100的引导已完成。

此外，根据本公开的实施例，上述方法能够由其中记录了程序的计算机可读代码来实现。非临时性计算机可读介质包括其中存储了可由计算机系统读取的数据的所有种类的记录设备。计算机可读介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等等。

根据本公开的实施例的引导装置和引导方法可以减少引导时间，因为快照图像加载、快照图像的解压缩、和设备的初始化被并行地实现。

从本公开可以获得的效果不局限于上述的效果，且对于本公开所属技术领域的普通技术人员而言，可以清楚地理解其他未描述的效果。

虽然已经参考本公开的各种实施例而示出和描述了本公开，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等效物定义的本公开的精神和范围的情况下，可以在这里进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种用于引导的方法，该方法包括：

从非易失性存储器加载快照图像；

设置设备的初始化；

在初始化所述设备的同时解压缩所加载的快照图像；以及

在解压缩所加载的快照图像的同时从所述非易失性存储器加载另一快照图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中解压缩所加载的快照图像包括：

在设置所述设备的初始化的待机时间期间解压缩所加载的快照图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在待机时间期间解压缩所加载的快照图像包括：

当待机时间开始时恢复对所加载的快照图像的解压缩。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在待机时间期间解压缩所加载的快照图像还包括：

当待机时间结束时停止对所加载的快照图像的解压缩。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

在所述设备的初始化完成之后，当快照图像的解压缩未完成时解压缩所述快照图像。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从非易失性存储器加载快照图像；

设置设备的初始化；

在所述设备正被初始化的同时解压缩所加载的快照图像；以及

在解压缩所加载的快照图像的同时从所述非易失性存储器加载另一快照图像，

其中所述用于引导的方法在引导加载程序中执行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中加载快照图像包括：

通过直接存储器存取（DMA）从非易失性存储器加载快照图像。

8.一种用于引导的装置，该装置包括：

非易失性存储器；

存储器加载单元，被配置来从所述非易失性存储器加载快照图像；和

控制器，被配置来设置设备的初始化，并且在所述设备的初始化期间解压缩所加载的快照图像，

其中，在所加载的快照图像被解压缩的同时所述存储器加载单元从所述非易失性存储器加载另一快照图像。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器在所述设备正被初始化时的待机时间期间解压缩所加载的快照图像。

10.根据权利要求9所述的装置，其中当待机时间开始时，所述控制器恢复对所加载的快照图像的解压缩。

11.根据权利要求10所述的装置，其中当待机时间终止时，所述控制器停止对所加载的快照图像的解压缩。

12.根据权利要求11所述的装置，其中在所述设备的初始化完成之后，当快照图像的解压缩未完成时所述控制器执行对所述快照图像的解压缩。

13.根据权利要求8所述的装置，其中，通过所述存储器加载单元从所述非易失性存储器加载快照图像、在解压缩所加载的快照图像的期间从所述非易失性存储器加载另一快照图像、以及设置所述设备的初始化和在所述设备的初始化期间解压缩所加载的快照图像在引导加载程序中执行。

14.根据权利要求8所述的装置，其中所述存储器加载单元是直接存储器存取（DMA）。

15.一种记录了用于执行引导方法的程序的非临时性计算机可读记录介质，所述方法包括：

从非易失性存储器加载快照图像；

设置设备的初始化；

在初始化所述设备的同时解压缩所加载的快照图像；以及

在解压缩所加载的快照图像的同时从所述非易失性存储器加载另一快照图像。