CN1702620A

CN1702620A - 可快速激活计算机系统的开机方法

Info

Publication number: CN1702620A
Application number: CN 200510080401
Authority: CN
Inventors: 何宽瑞
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: CN100334551C

Abstract

本发明涉及一种计算机系统的开机方法，尤其涉及一种可快速激活计算机系统的开机方法，其主要实施步骤是在系统激活电源之后，由中央处理器存取只读存储器中的基本输入输出系统并执行其中的开机自我测试程序时，首先使能一高速缓存，通过高速缓存的辅助，可快速执行芯片组及系统内存的初始化动作；完成系统内存的初始化动作后，则禁能高速缓存，使系统回复正常状态；接着，再执行对高速缓存的初始化动作以及后续外围设备的初始化动作而完成开机程序，如此即可在确保系统稳定性的情况下达到快速开机的目的。

Description

可快速激活计算机系统的开机方法

技术领域

本发明涉及一种计算机系统的开机方法，尤其涉及一种可快速激活计算机系统的开机方法，通过预先使能高速缓存，大幅缩短初始化芯片组与系统内存所需的时间，而可有效达到计算机系统快速开机的目的。

背景技术

在分秒必争的信息时代里，计算机设备的执行速率是消费者选购的指针，同时也是销售价格的定价标准之一，因此，信息业者无不致力于计算机执行速率的提升。随着计算机设备在使用上的机动性需求，一般使用者往往希望在一按下电源键之后，计算机设备能快速地完成开机过程，而可一下子就进入到操作系统，以供使用者能开始操作计算机并执行其所需的作业。因此，如何加速计算机系统开机速率已是目前众所期待的技术。

一般计算机系统的主要组件配置方式如图1所示。一般计算机系统10主要包含有一中央处理单元(CPU)11、一包含有北桥芯片151及南桥芯片153的芯片组15。其中，北桥芯片151连接CPU 11及南桥芯片153，另连接有一系统内存17及图形加速端口(AGP)191。南桥芯片153则连接一只读存储器(ROM)13、硬盘机194与其它外围装置，如光驱195、音效装置196、串行总线192及输入输出装置193等。而一般计算机系统10中，其CPU 11则尚可连接至少一高速缓存(cache)18，可用以暂存CPU 11运算时所需的数据，以提高系统运作的速率。

由于整个系统构件繁多、功能复杂，要使计算机系统10能正确运作，必须利用CPU 11执行一连串的硬件侦测、测试及初始化的程序，而执行这些程序所需的程序代码称为基本输入输出系统(Basic Input Output System；BIOS)133，为防止不当的修改或更动而导致系统产生错误，甚至无法激活，一般将之储存于只读存储器13中。

当系统电源激活后，首先被执行的为BIOS 133中的开机自我测试(Power On Self Test；POST)程序。该POST程序包含有一连串的子程序，每个子程序依顺序执行，分别对其相对应的硬设备进行测试及初始化程序，待各个硬设备都处于正常运作状态后，计算机系统10再加载一操作系统，以提供使用者所需的操作接口。

由于只读存储器一般以ISA总线131或LPC总线连接于南桥芯片153，在没有任何系统内存可以使用的情况下，CPU 11在执行POST程序时，必须通过该ISA总线131或LPC总线来来回回一笔一笔地读取储存于该只读存储器13内的BIOS 133数据，以对相关硬设备进行测试及初始化程序，而ISA总线131的传输速率最快也只能达8.33Hz，就算使用LPC总线也只能提升到33MHz，相对于现今系统的运作速率实在是太慢了，因此，计算机系统10在开机过程中，便必须耗费很多时间在ISA总线131上作数据传输。

请参阅图2，公知的计算机系统的开机流程图；如图所示，其主要实施步骤包括有：由使用者开启计算机系统的电源201；系统电源激活后，再由CPU去存取并执行BIOS内的POST程序202；随即初始化芯片组203，即，对北桥芯片与南桥芯片执行初始化的动作；接着CPU再通过该北桥芯片的电气连接而检测该计算机系统上的系统内存，并且执行初始化的动作204；紧接着该CPU便开始对高速缓存执行初始化的程序205。

到该高速缓存初始化完成后，CPU便可通过系统内存与高速缓存的辅助，而对其他外围设备执行初始化的动作206，如：图形加速端口、串行总线、输入输出装置、硬盘机、光驱及音讯装置等等；而最后加载一操作系统而完成开机程序207。

由上述的公知技术得知，该CPU在对该芯片组及该系统内存进行初始化时，该CPU仅能通过该ISA总线来来回回一笔一笔地读取只读存储器中BIOS内所需的相关数据，因而延长硬设备的初始化作业及系统开机所需的时间，在现今分秒必争的社会中，实为不可忽视的时间浪费。

发明内容

为此，如何针对上述公知的计算机系统开机作业流程所存在的缺点，以设计出一种计算机系统的开机方法，尤其涉及一种可快速激活计算机系统的开机方法，通过使能(enable)高速缓存，使得在初始化芯片组与系统内存之际，CPU能直接将所需数据从只读存储器中读出且存入高速缓存内，以供CPU随时读取，进而加速计算机系统开机速率，此即为本发明的发明重点。

本发明的主要目的，在于提供一种可快速激活计算机系统的开机方法，其主要是在芯片组与内存初始化之前，先将高速缓存使能，使得CPU在对芯片组与系统内存执行初始化之际，能得到高速缓存的辅助，进而达到加速计算机系统开机的目的。

本发明的次要目的，在于提供一种可快速激活计算机系统的开机方法，其主要是通过将高速缓存使能，使得CPU能将读取BIOS内的所需数据储存于高速缓存内，而不必重复地通过ISA总线读取BIOS内的数据，而可减少数据传输的时间，进而缩短计算机开机所耗费的时间。

本发明的又一目的，在于提供一种可快速激活计算机系统的开机方法，其主要是于完成芯片组与系统内存之后，将高速缓存禁能，再进行高速缓存初始化的动作，可使系统回归一般的正常开机程序，以防止系统发生错误。

为达成上述目的，本发明提供一种可快速激活计算机系统的开机方法，其中该计算机系统包含有一中央处理单元、一高速缓存、一芯片组、一系统内存、一包含有基本输入输出系统的只读存储器及多个外围设备，该开机方法的主要实施步骤包括有：开启电源；使能(enable)该高速缓存；执行该芯片组的初始化动作；执行初始化该系统内存的初始化动作；禁能(disable)该高速缓存；执行该高速缓存的初始化动作；执行该外围设备的初始化动作；及加载一操作系统。

附图说明

图1：为一计算机系统的主要组件方块示意图；

图2：为现有技术的计算机系统的开机流程图；

图3：为本发明一较佳实施例的计算机系统开机作业流程图；及

图4：为本发明一较佳实施例初始化系统内存的流程图。

其中，附图标记：

10 计算机系统 11 CPU

13 BIOS 131 ISA总线线

15 芯片组 151 北桥芯片

153 南桥芯片 17 系统内存

18 高速缓存 191 AGP

192 串行总线 193 输入输出装置

194 硬盘机 195 光驱

196 音效装置

具体实施方式

为使本领域技术人员对本发明的特征、结构、方法及所达成的功效有进一步的了解与认识，现以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

首先，请参阅图3，为本发明一较佳实施例的计算机系统开机作业流程图；如图所示，当使用者开启一计算机系统的电源开关301时，在电流与电压稳定供应后，其接续而来的开机作业程序是由中央处理单元(CPU)去存取并执行储存于一只读存储器(ROM)内的基本输入输出系统(BIOS)中的开机自我测试(POST)程序302。其中，该POST程序包含有多个子程序，而在本发明中，其首先执行的是将一高速缓存(cache)使能(步骤303)，使得该高速缓存得以发挥其快速暂存数据的功能。

自步骤303之后，CPU便可在高速缓存的辅助之下开始对芯片组执行初始化动作304；完成该芯片组初始化动作后，随即对系统内存执行初始化的程序305。至此，该计算机系统便可开始运用系统内存，其可运用的记忆空间大幅增加，而可助益其后续各项指令的执行速度。

紧接着，本实施例的开机方法是执行一将该高速缓存禁能的步骤306，以使计算机系统回归到一般开机程序中应有的状态，可防止系统产生无法预测的错误；之后，再对该高速缓存执行初始化的动作307。至此，该CPU便可通过内存与高速缓存的辅助而快速执行后续外围设备的初始化动作308，使得该计算机系统得以完成硬设备的测试，而在最后将一操作系统加载309，并完成计算机系统的开机作业。

在一般计算机系统的作业设计上，当CPU欲读取数据时，首先会到高速缓存中搜寻，若高速缓存中没有该笔数据，则会到系统内存中寻找；如果在系统内存中还是找不到该笔数据，这时才会到该笔数据储存地址所在的储存媒体(如硬盘、只读存储器等)中读取所需的数据。故而可由上述得知，在步骤303将高速缓存使能之后，CPU在初始化该芯片组与该内存时，便可得到该高速缓存的辅助。

当CPU到只读存储器读取数据时，即可将所读取的数据连同该笔数据后续的数笔数据一并储存到高速缓存内。如此，CPU在进行芯片组及系统内存的初始化动作时，可直接在高速缓存中读取所需的数据，而不必重复地通过ISA总线去只读存储器内寻找所需之数据，因此可有效缩减数据传输所必须耗费的时间，进而大幅加速计算机系统开机的速率。

其次，请参阅图4，为本发明一较佳实施例初始化系统内存的流程图。一般计算机系统中所使用的系统内存为随机存取内存(Random Access Memory；RAM)，例如：动态随机存取内存(Dynamic RAM；DRAM)、静态随机存取内存(Static RAM；SRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous DRAM；SDRAM)、双倍数据传输率(Double Date Rate；DDR)的随机存取内存、第二代双倍数据传输率(DDR II)的随机存取内存等，及其它类型的随机存取内存。

当计算机系统的系统内存是采用双倍数据传输率随机存取内存(如DDR-SDRAM)或第二代双倍数据传输率随机存取内存(如DDR II-SDRAM)时，则系统内存的初始化动作还需包含如图所示的实施步骤，其主要包含有：检测系统内存的硬件信息351；设定系统内存的相关参数353；及进行双向数据激发信号(Bi-directional data strobe；DQS)的输入输出延迟的调整355。

其中，在系统内存设定相关参数值及调整DQS输入输出延迟的阶段，CPU必须读取存放在BIOS内的大量数据，甚至必须执行储存在BIOS中的相关程序，通过该程序的运算以求得DQS的输入与输出的延迟值，进而将其调整到所需求的值。在这种情况之下，如果还是使用传统的开机流程，将使CPU在执行运算期间必须来来回回通过ISA总线等慢速总线，一次一笔数据或一个指令的读取BIOS中的数据或程序代码，其所耗费的时间将会相当可观。

因此，若采用本发明的开机方法，该CPU在执行此运算时便能有效得到该高速缓存之辅助，使得计算机系统的开机时间明显缩短。根据目前的测试数据显示，本发明的开机方法在进行芯片组与系统内存期间，其作业速率可较传统开机方法提高约6到40倍左右，实可谓计算机系统开机技术的一大突破。

在本发明的开机方法中，其所运用的高速缓存可选择为第一级高速缓存(L1 cache)、第二级高速缓存(L2 cache)、第三级高速缓存(L3 cache)及其组合式的其中之一，均可达到加速激活计算机系统的功效。

综上所述，可知本发明是涉及一种计算机系统的开机方法，尤其涉及一种可快速激活计算机系统的开机方法，通过预先使能高速缓存，大幅缩短初始化芯片组与系统内存所需的时间，而可有效达到计算机系统快速开机的目的。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种可快速激活计算机系统的开机方法，所述计算机系统包含有一中央处理单元、一高速缓存、一芯片组、一系统内存、一包含有基本输入输出系统的只读存储器及多个外围设备，其特征在于，所述开机方法的实施步骤包括有：

开启电源；

使能所述高速缓存；

执行所述芯片组的初始化动作；

执行所述系统内存的初始化动作；

禁能所述高速缓存；

执行所述高速缓存的初始化动作；

执行所述外围设备的初始化动作；及

加载一操作系统。

2、如权利要求1所述的开机方法，其特征在于：所述高速缓存可选择为第一级高速缓存、第二级高速缓存、第三级高速缓存及其组合式的其中之一。

3、如权利要求1所述的开机方法，其特征在于：所述芯片组是包括有一北桥芯片及一南桥芯片。

4、如权利要求1所述的开机方法，其特征在于：所述系统内存是可选择为静态随机存取内存、动态随机存取内存、同步动态随机存取内存、双倍数据传输率随机存取内存、第二代双倍数据传输率随机存取内存及其它随机存取内存的其中之一。

5、如权利要求1所述的开机方法，其特征在于，所述初始化系统内存的步骤包含有下列步骤：

检测所述系统内存；

设定所述系统内存的相关参数；及

进行双向数据激发信号输入输出延迟的调整。