CN105144096A - 最小化在可热插拔程序存储器中的操作系统内核更新期间的切换时间 - Google Patents

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Abstract

一种用于热插拔系统中的操作系统内核的方法,其中所述系统包括中央处理单元、一或多个系统组件及包含旧内核及新内核的程序存储器,所述方法包括:由所述旧内核配置所述系统以通过分支到所述新内核中的适合进入点中而从所述新内核启动;由所述新内核识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;进一步执行所述新内核以便重新初始化或复位所述一或多个系统组件。

Description

最小化在可热插拔程序存储器中的操作系统内核更新期间的切换时间
技术领域
本发明涉及微控制器及微处理器且特定来说涉及热可插拔程序代码。
背景技术
在具有多重启动存储器架构的处理器(微处理器及微控制器)中,处理器具有程序存储器的两个或两个以上区域。这些区域可表示存储器的逻辑分割或可表示实际物理分区。一般来说,由以下事实定义此架构:程序存储器的一个区域可在CPU于程序存储器的另一区域之外继续执行时更新。
针对此的典型使用案例为在应用程序运行时执行对单个组应用程序代码的更新。此“热”更新对“恒定运行”应用程序为重要的,其中处理器的任何显著停机时间可能成问题。
一旦应用程序及/或处理器确定新版本的代码可用于另一区域中,其即执行“热插拔”,其中从旧区域到新区域进行代码执行的传送。此通常伴随有处理器的复位。此复位需要特定时间量。
更特定来说,典型实施方案为在通过将完整新副本的程序图像写入到存储器B中而更新程序代码时从存储器A执行。一旦已写入并验证新程序图像,MCU/MPU即切换到存储器B中的程序执行(经更新程序代码)。在不进行系统复位的情况下,此可由于如堆叠、堆、程序计数器、中断向量表等资源的电位重新定位而为复杂操作。然而,在于切换之前进行系统复位的情况下,切换时间增加,此可不适合于例如SMPS(切换模式电力供应器)、电动机控制等的恒定运行应用程序。
总重新启动时间由数个顺序事件构成,包含启动振荡器/带隙/调节器等、切换到正确时钟源、设置堆叠、设置堆、初始化SRAM及初始化所有外围装置。
举例来说,在图1中展示图解说明用于热插拔所需要的时间的示意图。展示时间线101。一旦已依第一指令102启动新代码,即必须设置堆叠104,必须设置堆106,必须初始化SRAM108及必须初始化外围装置110。仅在那时代码自身才可开始执行112。如可了解,设置堆叠及堆以及初始化SRAM及外围装置可为相当耗费时间的。
因此,存在对热可插拔存储器系统中的存储器分段之间的经改进切换的需要。存在减少此类系统中的切换时间的又一需要。
发明内容
通过根据本发明的实施例的系统及方法在很大程度上克服现有技术中的这些及其它缺陷。实施例提供用于通过确定需要复位哪些外围装置且仅复位那些外围装置而最小化热插拔中的切换时间的解决方案。一种根据实施例的用于热插拔程序代码的方法包含:定义从其执行的新代码的预定范围;从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及执行所述新代码。在一些实施例中,所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。在一些实施例中,通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。在一些实施例中,通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。在一些实施例中,所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
一种根据实施例的处理器经配置以通过以下操作实施热插拔程序代码:定义从其执行的新代码的预定范围;从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及执行所述新代码。在一些实施例中,所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。在一些实施例中,通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。在一些实施例中,通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。在一些实施例中,所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
一种根据实施例的用于热插拔程序代码的计算机程序产品包含一或多个有形计算机可读媒体,所述计算机程序产品经配置用于:定义从其执行的新代码的预定范围;从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及执行所述新代码。在一些实施例中,所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。在一些实施例中,通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。在一些实施例中,通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。在一些实施例中,所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考随附图式,可更好地理解本发明且易知本发明的众多目标、特征及优点。在不同图式中,使用相同参考符号来指示相似或同样的项目。
图1是图解说明示范性热插拔时间的图式。
图2是示范性处理器的框图;
图3是图解说明示范性热插拔时间的图式。
图4A及图4B示意性地图解说明实施例的操作。
图5是图解说明实施例的操作的流程图。
具体实施方式
参考在随附图式中图解说明且在以下说明中详述的示范性(且因此非限制性)实施例更全面地解释本发明及其各种特征及有利细节。可省略对已知编程技术、计算机软件、硬件、操作平台及协议的说明以便在细节上不必要地使本发明模糊不清。然而,应理解,虽然指示优选实施例,但详细说明及特定实例仅以图解说明方式而非以限制方式给出。所属领域的技术人员将从本发明明了在基础发明性概念的精神及/或范围内的各种替换、修改、添加及/或重新布置。
如本文中所使用,术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何其它变化打算涵盖非穷尽性包含。举例来说,包括元件列表的过程、产品、物品或设备未必仅限于那些元件,而是可包含未明确列出或此过程、过程、物品或设备所固有的其它元件。此外,除非明确地陈述相反的情形,否则“或”是指“同或”且不指“异或”。举例来说,以下各项中的任一者均满足条件A或B:A为真(或存在)且B为假(或不存在)、A为假(或不存在)且B为真(或存在)以及A及B两者皆为真(或存在)。
另外,本文中所给出的任何实例或图解说明无论如何均不应视为对实例或图解说明借以被利用的任一术语或任何术语的约束、限制或明确定义。相反,这些实例或图解说明应被视为关于一个特定实施例进行描述且仅应视为说明性的。所属领域的技术人员将了解,这些实例或图解说明借以被利用的任一术语或任何术语囊括其它实施例以及可或不可随其或在说明书中的其它地方给出的其实施方案及更改,且所有此类实施例打算被包含于所述术语或所述若干术语的范围内。指定此类非限制性实例及图解说明的语言包含但不限于:“举例来说”、“比如”、“例如”、“在一个实施例中”及类似物。
现在转向图2,展示并通常由参考编号200识别可根据实施例实施多重启动系统的示范性处理器的框图。应注意,处理器或微控制器的其它配置为可能的。因此,所述图仅为示范性的。
在所图解说明的实例中,处理器200包含总线201及耦合到总线201的中央处理单元(CPU)核心202。CPU核心202可包含一或多个寄存器阵列250、252、算术逻辑单元254、指令解码模块256、程序计数器258、程序空间可见性(PSV)模块260及硬件乘法/除法模块262。
在所图解说明的实施例中,数据EEPROM206及数据存储器208也耦合到总线201且与CPU核心202通信。额外装置,例如一或多个中断控制器210、一或多个外围装置214a、214b及时钟模块212。外围装置214a、214b可实施(举例来说)计时、I/O(输入/输出)、PWM(脉冲宽度调制)等。其它功能为可能的。
另外,程序存储器204可耦合到CPU核心202或与CPU核心202通信。程序存储器可包含旧代码216及新代码218的一或多个分段。如下文将较详细描述,实施例通过允许在个别基础上复位资源及通过允许(经切换到)新代码确定复位哪些资源而允许最小化切换时间。因此,如果用于特定外围装置的驱动器未改变功能性,那么其不需要被复位。类似地,实施例允许规定是否需要重新定位或复位例如堆叠和堆的所分配资源。另外,其它实施例可复位RAM的特定地址范围、复位程序计数器及复位PIC工作寄存器。
在操作中,旧代码216在不进行系统复位的情况下验证新代码218、配置所述系统以从新代码218启动且分支到新代码218中的适合进入点中。如下文将较详细描述,在一些实施例中,新代码218包含定义需要复位哪些外围装置或针对读取值定义需要复位哪些外围装置的代码。接着,复位所定义外围装置,而不需要系统范围的复位。
此为参考图3示意性地图解说明的。展示时间线300。一旦已依第一指令302启动新代码,即通过已确定需要复位哪些外围装置(如果存在)的新代码来完成对外围装置等的复位。因此,可复位堆叠(如果需要)304;可设置堆(如果需要);可初始化SRAM的需要进行初始化的那些部分308;及可初始化需要进行初始化的那些外围装置(如果存在)310。所述代码自身开始执行312。如可了解,通过仅复位或重新初始化需要进行复位或初始化的那些组件,复位时间得以最小化。
更特定来说,在图4A中展示根据实施例的热插拔的硬件实施方案的示意图。展示旧代码216及新代码218a。新代码218a包含定义资源404的资源配置区402及定义是否将复位配置的配置位406。资源配置区402可为安全分段区。在操作中,硬件仅复位需要复位的那些资源,如在新代码的配置区402中所定义。取决于实施例,可通过切换到新代码来触发复位,或者新代码可经由例如寄存器写入、新操作码等的软件行为来起始复位过程。
类似地,在图4B中展示软件实施方案。展示旧代码216及新代码218b。新代码218b包含热插拔控制代码408。新代码408读取每复位资源可包含(举例来说)单个位的软件寄存器410。在一些实施例中,寄存器410仅可由新代码218b中的特定代码存取。此代码可为基于地址范围的、基于安全方案分段的或经定义为插拔之后的前N个指令内的任一代码。示范性安全方案为CodeGuard,但也涵盖其它示范性安全方案。
现在转向图5,展示图解说明实施例的操作的流程图500。流程图500中的元件的特定布置并不意在暗示所述元件的固定排序;可通过以可实践的任何次序布置所述元件来实现其它实施例。
在过程步骤502中,旧代码216可识别或验证一组新代码218且分支到新代码218。在过程步骤504中,新代码确定需要复位或重新初始化哪些外围装置等。如上文所述,此可以硬件或软件实施方案来完成。在过程步骤506中,系统硬件在逐个组件基础上复位外围装置并重新初始化任何其它组件。最后,在过程步骤508中,新代码可开始执行。
尽管前述说明书描述特定实施例,但所属领域的技术人员在参考此说明后将明了且可做出本文中所揭示的实施例及额外实施例的细节的众多改变。在此上下文中,应将说明书及各图视为说明性而非限定性意义,且所有此类修改均打算被包含于本发明的范围内。相应地,本发明的范围应由以下权利要求书及其合法等效形式来确定。

Claims (21)

1.一种用于热插拔程序代码的方法,其包括:
定义从其执行的新代码的预定范围;
从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;
重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及
执行所述新代码。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。
3.根据权利要求2所述的方法,其中通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。
4.根据权利要求2所述的方法,其中通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述预定代码分段为以下各项中的至少一者:基于地址范围的、基于安全方案分段的或在切换之后的第一预定数目个指令内。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述一或多个系统组件包含堆叠、堆、SRAM或者一或多个外围装置。
8.一种处理器,其经配置以通过以下操作实施热插拔程序代码:
定义从其执行的新代码的预定范围;
从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;
重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及
执行所述新代码。
9.根据权利要求8所述的处理器,其中所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。
10.根据权利要求9所述的处理器,其中通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。
11.根据权利要求9所述的处理器,其中通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。
12.根据权利要求8所述的处理器,其中所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
13.根据权利要求12所述的处理器,其中所述预定代码分段为以下各项中的至少一者:基于地址范围的、基于安全方案分段的或在切换之后的第一预定数目个指令内。
14.根据权利要求8所述的处理器,其中所述一或多个系统组件包含堆叠、堆、SRAM或者一或多个外围装置。
15.一种用于热插拔程序代码的计算机程序产品,其包含一或多个有形计算机可读媒体,所述计算机程序产品经配置用于:
定义从其执行的新代码的预定范围;
从所述新代码识别需要重新初始化或复位的一或多个系统组件;
重新初始化或复位所述一或多个系统组件;及
执行所述新代码。
16.根据权利要求15所述的计算机程序产品,其中所述识别包含:固件识别定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个配置位。
17.根据权利要求16所述的计算机程序产品,其中通过从旧代码到所述新代码的切换来触发所述识别。
18.根据权利要求16所述的计算机程序产品,其中通过从所述新代码的寄存器写入来触发所述识别。
19.根据权利要求15所述的计算机程序产品,其中所述识别包含:所述新代码中的预定代码分段读取定义所述一或多个系统组件中哪一系统组件需要重新初始化或复位的一或多个软件配置寄存器。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品,其中所述预定代码分段为以下各项中的至少一者:基于地址范围的、基于安全方案分段的或在切换之后的第一预定数目个指令内。
21.根据权利要求15所述的计算机程序产品,其中所述一或多个系统组件包含堆叠、堆、SRAM或者一或多个外围装置。
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