CN106815008B - 系统暂停方法、系统回复方法及应用其的计算机系统 - Google Patents

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CN106815008B CN201510966534.4A CN201510966534A CN106815008B CN 106815008 B CN106815008 B CN 106815008B CN 201510966534 A CN201510966534 A CN 201510966534A CN 106815008 B CN106815008 B CN 106815008B
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Abstract

本发明提供了一种系统暂停方法、系统回复方法及应用其的计算机系统。计算机系统的系统回复方法用以使一计算机系统从一待机状态(S3)或一休眠状态(S4)回复至一开机状态(S0)。计算机系统包括多个周边装置及一中央处理器。这些周边装置被分类为一第一类别及一第二类别。系统回复方法包括以下步骤。开启中央处理器的电力。仅回复(resume)属于第一类别的这些周边装置。解冻(thaw)计算机系统的运作。

Description

系统暂停方法、系统回复方法及应用其的计算机系统
技术领域
本发明是有关于一种系统暂停方法、系统回复方法及应用其的计算机系统。
背景技术
利用休眠技术(suspend to disk)来达到快速开机的方法已广泛被采用。在休眠模式(S4)中，存储器的信息被写入至外部存储媒体，并停止所有周边装置的工作。
在一般休眠技术的系统暂停程序(system suspend procedure)中，存储器的内容会被制作成休眠档(hibernate file)，并写至外部存储媒体。
在休眠技术的系统回复程序(system resume procedure)中，则会初始化所有的周边装置，并加载休眠档，以回复所有的周边装置。然而，在这样的系统回复程序中，必须花费相当多的时间进行所有周边装置的初始化动作与回复动作，造成快速开机执行速度的瓶颈。
随着穿戴式装置的崛起，如何节省穿戴式装置的电力是一项相当困难的议题。对于智能穿戴式装置(如智能眼镜)来说，其上可能需要执行一个复杂的操作系统，如Android系统，其电力需求相当高。因此，针对智能穿戴式装置的节电衍生出不同大小的双核心的设计，当系统需要执行高性能应用程序时，便使用高性能的大核心来执行，若不需要时就让大核心进入休眠模式或待机模式，并关闭多数周边装置，只保留小核心继续运行，以节省更多的电力。要实现这个设计有一个关键，便是大核心的系统回复程序不能太久，才不至于影响到使用者经验。因此，需要有更快速的系统回复程序来解决大核心系统回复的问题。
此外，随着非挥发性存储器的进步，未来将有机会逐步取代现有的动态存取存储器(DRAM)。利用休眠技术的快速开机方法也将逐渐转成利用待机技术(suspend to ram)的快速开机方法(待机技术又称睡眠技术)。存储器的内容将直接被保留在非挥发存储器中，而不需要再写出到外部存储媒体。
在一般待机技术的系统回复程序中，虽然少了休眠档的读取动作。但仍须初始化与回复所有的周边装置。在这样的系统回复程序中，仍必须花费相当多的时间进行所有周边装置的初始化动作与回复动作，也造成快速开机流程的瓶颈。
发明内容
本发明有关于一种系统暂停方法、系统回复方法及应用其的计算机系统。
根据本发明的第一方面，提出一种计算机系统的系统暂停方法。计算机系统的系统暂停方法用以使一计算机系统进入一待机模式(S3)或一休眠模式(S4)。计算机系统包括多个周边装置及一中央处理器。计算机系统的系统暂停方法包括以下步骤。冻结(freeze)计算机系统的运作。暂停(suspend)这些周边装置。这些周边装置被分类为一第一类别及一第二类别。属于第一类别的这些周边装置于计算机系统进行一系统回复程序时，均被回复(resume)。属于第二类别的这些周边装置于计算机系统拦截到一使用需求时，才被回复。关闭中央处理器的电力。
根据本发明的第二方面，提出一种计算机系统的系统回复方法。计算机系统的系统回复方法用以使一计算机系统从一待机状态(S3)或一休眠状态(S4)回复至一开机状态(S0)。计算机系统包括多个周边装置及一中央处理器。这些周边装置被分类为一第一类别及一第二类别。计算机系统的系统回复方法包括以下步骤。开启中央处理器的电力。仅回复(resume)属于第一类别的这些周边装置。解冻(thaw)计算机系统的运作。
根据本发明的第三方面，提出一种计算机系统。计算机系统包括多个周边装置、一中央处理器及一电源管理接口。中央处理器用以控制这些周边装置。电源管理接口用以执行一系统暂停程序，以使计算机系统进入一待机模式(S3)或一休眠模式(S4)。于系统暂停程序中，电源管理接口用以冻结(freeze)计算机系统的运作、暂停(suspend)这些周边装置、并关闭中央处理器的电力。电源管理接口分类这些周边装置为一第一类别及一第二类。属于第一类别的这些周边装置于计算机系统进行一系统回复程序时，均被回复(resume)。属于第二类别的这些周边装置于计算机系统拦截到一使用需求时，才被回复。
附图说明
图1为计算机系统的示意图。
图2为计算机系统采用“周边装置需求性回复机制”进入休眠模式的系统暂停方法的流程图。
图3为计算机系统采用“周边装置需求性回复机制”离开休眠模式的系统回复方法的流程图。
图4为电源管理接口实施“周边装置需求性回复机制”的示意图。
图5为计算机系统采用“周边装置需求性回复机制”进入待机模式的系统暂停方法的流程图。
图6为计算机系统采用“周边装置需求性回复机制”机制离开待机模式的系统回复方法的流程图。
图7为Linux操作系统环境的示意图。
图8为Linux操作系统环境进行存储器映像的示意图。
附图标记说明
100：计算机系统
110：中央处理器
120：电源管理接口
121：默认回复单元
122：拦截单元
123：需求性回复单元
130：存储器
140：外部存储装置
150：周边装置
710：存储器映射相关分页
720：页面错误处理程序
910：应用程序
920：GNU C函数库
930：系统呼叫接口
940：虚拟文件系统
950：索引节点快取
960：目录快取
970：个别文件系统
980：缓冲快取
990：装置驱动器
KS：核心空间
Q1：使用需求
R1：第一类别
R2：第二类别
S210、S220、S230、S240、S250、S310、S320、S330、S340、S350、S360、S370、S380、S381、S382、S510、S520、S530、S540、S550、S610、S620、S630、S640、S650、S660、S670、S671、S672：流程步骤
US：用户空间
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明在系统回复程序(system resume procedure)中，提出一个“周边装置依需求回复机制(peripheral resume on demand)”，而仅回复(resume)立即必要的周边装置，并让不立即必要的周边装置保留为暂停状态、或假装为已经成功回复的伪回复(fakeresumed)状态，并绕行(bypass)系统回复程序。待系统回复程序完成后，应用程序对暂停状态或伪回复状态的周边装置提出使用需求时，再对暂停状态或伪回复状态的周边装置进行回复的动作。如此一来，系统回复程序可以通过减少需要回复的周边装置数量来缩短系统回复程序的运行时间。
请参照图1，其为计算机系统100的示意图。计算机系统100包括一中央处理器110、一电源管理接口120、一存储器130、一外部存储装置140及多个周边装置150。周边装置150例如是显面板、触控面板、扩音器、照相机、或通用串行总线(USB)。周边装置150分为第一类别R1与第二类别R2。第一类别R1的周边装置150与前台程序相关，在系统回复程序中需立即必要回复。第二类别R2的周边装置150与前台程序无关，在系统回复程序中不立即必要回复。举例来说，第一类别R1的周边装置150例如是显示面板、或触控面板。第二类别R2的周边装置150例如是扩音器、照相机、或通用串行总线。
请参照图1及图2，图2为计算机系统100采用“周边装置需求性回复机制”进入休眠模式(S4)的系统暂停方法的流程图。首先，在步骤S210中，冻结(freeze)计算机系统100的运作。
接着，在步骤S220中，暂停(suspend)全部的周边装置150，并变更周边装置150为暂停状态。这些周边装置150被分类为第一类别R1及第二类别R2。在此步骤中，电源管理接口120可以对属于第一类别R1的各个周边装置150注记一预定标签。或者，电源管理接口120可以将属于第一类别R1的周边装置150记录于一预定列表。后续仅需查询注记内容或预定列表即可得知此周边装置150是否属于第一类别R1。属于第一类别R1的周边装置150于计算机系统100进行系统回复程序时，均会被回复(resume)。属于第二类别R2的周边装置150于计算机系统100拦截到一使用需求Q1(如图4所示)时，才会被回复。在此步骤中，所有周边装置150均进入暂停状态(或关电状态)，但所有周边装置150仍保持与操作系统的连结，而未卸除。使得所有的周边装置150皆能够被回复到暂停前的状态，而非仅仅只能初始化到预设启动状态。
在步骤S230中，将存储器130的内容制作成一休眠文件(hibernate file)，以记录存储器130对应于所有周边装置150的内容。在此步骤中，不论是第一类别R1还是第二类别R2，所有的周边装置150在暂停前的状态均会被记录在休眠文件中。
在步骤S240，将休眠文件存储于外部存储装置140中，以存储存储器130对应于所有周边装置150的内容至外部存储装置140。
在步骤S250中，关闭中央处理器110及存储器130等大部分元件的电力。
请再参照图1及图3，图3为计算机系统100采用“周边装置需求性回复机制”离开休眠模式(S4)的系统回复方法的流程图。首先，在步骤S310中，开启中央处理器110、存储器130、外部存储装置140等各项元件的电力。
在步骤S320中，由启动程序(Boot-loader)进行简单的初始化。
在步骤S330中，加载核心(kernel)，对核心进行详细的初始化。
在步骤S340中，对属于第一类别R1的周边装置150进行初始化。属于第二类别R2的周边装置150则保持在暂停状态、或变更为伪回复状态。通过减少需要进行初始化的周边装置150的数量，可以缩短系统回复程序所需的时间。
在步骤S350中，载入休眠档，还原暂停前存储器130的内容。
在步骤S360中，仅回复(resume)属于第一类别R1的周边装置150。属于第二类别R2的周边装置150保持在暂停状态或变更为伪回复状态。通过减少需要进行回复的周边装置150的数量，可以缩短系统回复程序所需的时间。
在步骤S370中，解冻计算机系统100的运作。至此即完成系统回复程序。
接下来，在步骤S380中，进行“周边装置需求性回复机制”。请参照图3及图4，图4为电源管理接口120实施“周边装置需求性回复机制”的示意图。电源管理接口120包括一默认回复单元121、一拦截单元122及一需求性回复单元123。在步骤S340及S360中，默认回复单元121用以初始化并回复属于第一类别R1的周边装置150。在步骤S381中，拦截单元122拦截用户空间(user space)US的应用程序910发出的使用需求Q1。在步骤S382中，需求性回复单元123依据此使用需求Q1，比对所对应的周边装置150是否为暂停状态或伪回复状态。若此周边装置150为暂停状态或伪回复状态，则此周边装置150属于第二类别R2。需求性回复单元123则初始化并回复对应于使用需求Q1的属于第二类别R2的周边装置150。
如此一来，系统回复程序中，只需初始化及回复部分周边装置150(即第一类别R1)，另一部份的周边装置150(即第二类别R2)则待截取到应用程序910的使用需求Q1后才初始化并回复，使得上述系统回复程序应用于快速开机技术时，更能有有效缩短开机所需的时间。
除了休眠技术以外，利用待机技术(suspend to ram)的快速开机方法(待机技术又称睡眠技术)也适用上述“周边装置需求性回复机制”。请参照图1及图5，图5为计算机系统100采用“周边装置需求性回复机制”进入待机模式(S3)的系统暂停方法的流程图。首先，在步骤S510中，冻结(freeze)计算机系统100的运作。
接着，在步骤S520中，暂停(suspend)全部的周边装置150，变更周边装置150为暂停状态，这些周边装置150被分类为第一类别R1及第二类别R2。在此步骤中，电源管理接口120可以对属于第一类别R1之各个周边装置150注记预定卷标。或者，电源管理接口120可以对属于第一类别R1的周边装置记录于预定列表。后续仅需查询注记内容、或此列表即可得知此周边装置150是否属于第一类别R1。属于第一类别R1之周边装置150于计算机系统100进行系统回复程序时，均被回复(resume)。属于第二类别R2的周边装置150于计算机系统100拦截到使用需求Q1(如图4所示)时，才被回复。在此步骤中，所有周边装置150均进入暂停状态(或关电状态)，但所有周边装置150仍保持与操作系统的连结，而未卸除。使得所有的周边装置150皆能够被回复到暂停前的状态，而非仅仅只能初始化到预设启动状态。
在步骤S530中，存储存储器130的内容，以记录存储器130对应于所有周边装置150的内容。在此步骤中，不论是第一类别R1还是第二类别R2，所有的周边装置150在暂停前的状态均会被存储。
在步骤S540，将存储器130设定为刷新模式(refresh mode)。
在步骤S550中，关闭中央处理器110等大部分元件的电力。
请再参照第1及6图，第6图为计算机系统100采用“周边装置需求性回复机制”机制离开待机模式(S3)的系统回复方法的流程图。首先，在步骤S610中，开启中央处理器110、存储器130、外部存储装置140等各项元件的电力。
在步骤S620中，唤醒中央处理器110。
在步骤S630中，将存储器130恢复成正常模式(normal mode)。
在步骤S640中，将系统状态恢复。
在步骤S650中，仅回复(resume)属于第一类别R1的周边装置150。属于第二类别R2的周边装置150保持为暂停状态或变更为伪回复状态。通过减少需要进行回复的周边装置150的数量，可以缩短系统回复程序所需的时间。
在步骤S660中，解冻计算机系统100的运作。至此即完成系统回复程序。
接下来，在步骤S670中，进行“周边装置需求性回复机制”。请参照图4及图6，在步骤S650中，默认回复单元121用以回复属于第一类别R1的周边装置150。在步骤S671中，拦截单元122拦截用户空间(user space)的应用程序910发出的使用需求Q1。在步骤S672中，需求性回复单元123依据此使用需求Q1，初始化并回复对应于使用需求Q1的属于第二类别R2的周边装置150。
在一实施例中，进行某一周边装置150初始化与回复动作时，可连同其依附的周边装置150一同回复。周边装置150之间的依附关系可以预先设立、或者可于计算机系统100进行正常开机程序时在初始化步骤建立、或者可于计算机系统100进行系统暂停程序时建立。
上述周边装置150的分类可以依据与前台程序的相关性来做区分。或者，在另一实施例中，周边装置150的分类可由使用者来设定。
此外，伪回复状态可利用原来的装置状态变量来标记，亦可另外建立一变量或列表予以注记。
请参照图7，其为Linux操作系统环境的示意图。Linux操作系统包含用户空间(user space)US及核心空间(kernel space)KS。应用程序(application)910及GNU C函数库(GNU C library)920位于用户空间US。系统呼叫接口(system call interface)930、虚拟文件系统(virtual file system)940、索引节点快取(inode cache)950、目录快取(directory cache)960、个别文件系统(individual file system)970、缓冲快取(buffercache)980及装置驱动器(device driver)990位于核心空间KS。在Linux操作系统环境中，周边装置150皆以档案(file)的形式呈现。应用程序910以系统呼叫(system call)与周边装置150进行沟通，上述拦截单元122可以在系统呼叫接口930拦截到使用需求Q1，例如open、read、write、ioctl呼叫。当拦截单元122拦截到使用需求Q1时，即判断周边装置150的状态。若此周边装置150属于暂停状态或伪回复状态，则由需求性回复单元123进行初始化与回复动作，并将此周边装置150变更为正常状态。完成后再响应使用需求Q1。
请参照图8，其为Linux操作系统环境进行存储器映像的示意图。在Linux操作系统环境中，对于周边装置150的操作亦可透过存储器映像(mmap)的方式进行，可以在系统暂停程序进行时，将对应到第二类别R2的周边装置150的存储器映像相关分页(mmaped page)710的权限设定成“不可擦写”，在系统回复程序完成后，应用程序910若利用存储器映像之存储器空间对此周边装置150进行操作时，将会引发页缺失(page fault)PG的中断。页面错误处理程序(page fault handler)720进行周边装置150的状态判断，若此周边装置150为暂停状态或伪回复状态，则由需求性回复单元123进行初始化与回复动作，并将此周边装置150变更为正常状态。完成后再响应应用程序910的使用需求Q1。
根据上述实施例，“周边装置依需求回复机制”可以仅回复(resume)立即必要的周边装置，而让不立即必要的周边装置保留为暂停状态、或假装为已经成功回复的伪回复(fake resumed)状态，并绕行(bypass)系统回复程序，待系统回复程序完成后，应用程序对暂停状态或伪回复状态的周边装置提出使用需求时，再对暂停状态或伪回复状态的周边装置进行回复的动作。如此一来，系统回复程序可以通过减少需要回复的周边装置数量来缩短系统回复程序的运行时间，以此加速开机速度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种计算机系统的系统暂停方法，用以使一计算机系统进入一待机模式或一休眠模式，该计算机系统包括多个周边装置及一中央处理器，其特征在于，该系统暂停方法包括：
冻结该计算机系统的运作；
暂停这些周边装置，这些周边装置被分类为一第一类别及一第二类别；其中属于该第一类别的这些周边装置于该计算机系统进行一系统回复程序时，均被回复；属于该第二类别的这些周边装置于该计算机系统的拦截单元在系统呼叫接口拦截到应用程序发出的一使用需求时，才被回复；以及
关闭该中央处理器的电力。
2.如权利要求1所述的计算机系统的系统暂停方法，其特征在于，这些周边装置保持与一操作系统的连结。
3.如权利要求1所述的计算机系统的系统暂停方法，其特征在于，该系统暂停方法用以使该计算机系统进入该休眠模式，该计算机系统还包括一存储器及一外部存储装置，该系统暂停方法还包括：
存储该存储器对应于所有这些周边装置的内容至该外部存储装置。
4.如权利要求1所述的计算机系统的系统暂停方法，其特征在于，属于该第一类别的这些周边装置与至少一前台程序相关。
5.如权利要求1所述的计算机系统的系统暂停方法，其特征在于，属于该第一类别的各该周边装置被注记一预定标签。
6.如权利要求1所述的计算机系统的系统暂停方法，其特征在于，属于该第一类别的这些周边装置被记录于一预定列表。
7.一种计算机系统的系统回复方法，用以使一计算机系统从一待机状态或一休眠状态回复至一开机状态，该计算机系统包括复多个周边装置及一中央处理器，这些周边装置被分类为一第一类别及一第二类别，其特征在于，该系统回复方法包括：
开启该中央处理器的电力；
仅回复属于该第一类别之这些周边装置；解冻该计算机系统的运作；
拦截单元在系统呼叫接口拦截应用程序发出的一使用需求；以及
依据该使用需求，回复对应于该使用需求的属于该第二类别之这些周边装置。
8.如权利要求7所述的计算机系统的系统回复方法，其特征在于，属于该第二类别的各该周边装置被设定为一伪回复状态。
9.如权利要求7所述的计算机系统的系统回复方法，其特征在于，属于该第一类别的这些周边装置与至少一前台程序相关。
10.如权利要求7所述的计算机系统的系统回复方法，其特征在于，属于该第一类别的各该周边装置被注记一预定标签。
11.如权利要求7所述的计算机系统的系统回复方法，其特征在于，属于该第一类别的这些周边装置被记录于一预定列表。
12.一种计算机系统，其特征在于，包括：
多个周边装置；
一中央处理器，用以控制这些周边装置；以及
一电源管理接口，用以执行一系统暂停程序，以使该计算机系统进入一待机模式或一休眠模式，于该系统暂停程序中，该电源管理接口用以冻结该计算机系统的运作、暂停这些周边装置、并关闭该中央处理器的电力；
其中，该电源管理接口分类这些周边装置为一第一类别及一第二类别；
属于该第一类别的这些周边装置于该计算机系统进行一系统回复程序时，均被回复；
属于该第二类别的这些周边装置于该计算机系统的拦截单元在系统呼叫接口拦截到应用程序发出的一使用需求时，才被回复。
13.如权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，在该系统暂停程序中，该电源管理接口保持这些周边装置与一操作系统的连结。
14.如权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，该系统暂停程序用以使该计算机系统进入该休眠模式，该计算机系统还包括一存储器及一外部存储装置，于该系统暂停程序中，该电源管理接口还存储该存储器对应于所有这些周边装置的内容至该外部存储装置。
15.如权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，属于该第一类别之这些周边装置与至少一前台程序相关。
16.如权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，该系统回复程序用以使该计算机系统从该待机模式或该休眠模式回复至一开机状态，于该系统回复程序中，该电源管理接口用以开启该中央处理器的电力、且仅回复属于该第一类别的这些周边装置、并解冻该计算机系统的运作。
17.如权利要求16所述的计算机系统，其特征在于，在该系统回复程序中，该电源管理接口设定属于该第二类别的这些周边装置为一伪回复状态。
18.如权利要求16所述的计算机系统，其特征在于，该电源管理接口对属于该第一类别的各该周边装置注记一预定卷标。
19.如权利要求16所述的计算机系统，其特征在于，该电源管理接口对属于该第一类别的这些周边装置记录于一预定列表。
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