CN1799028A - 从非易失性存储器引导 - Google Patents

Abstract

一种计算机系统包括系统存储器(SM)和非易失性存储器(NVM)。所述计算机系统被设置为把完全启动过程期间存储在系统存储器中的至少一部分系统状态复制到非易失性存储器中(209，329)。在接下来的所述计算机系统的启动期间，把所述系统状态从非易失性存储器复制到系统存储器(205，305)，由此产生快得多的系统启动。如果所述计算机系统的配置被改变，那么再次执行完整的启动过程，并且把新系统状态复制到非易失性存储器中，由此改写先前存储的系统状态。

Description

从非易失性存储器引导

技术领域

本发明涉及计算机系统的引导。

背景技术

诸如个人计算机之类的计算机系统在加载计算机操作系统期间经常使用初始化过程。一般说来，计算机系统的操作系统存储在诸如磁性硬盘驱动器的非易失性存储介质上。然而，所述计算机系统的处理器执行来自所谓的系统存储器的指令，所述系统存储器是诸如DRAM的可寻址存储器。为了初始化此可寻址存储器，通常在专用存储器中提供少量非易失性的启动存储器。所述专用存储器包含所谓的基本输入/输出(BIOS)程序，用于从硬盘驱动器读取操作系统的某些初始部分，并且把它加载入系统存储器。然后此部分操作系统负责加载并且初始化操作系统的剩余部分。此过程通常被称为“引导”操作系统。在计算机初始化自身或者“引导”之后，它通常处于默认状态，准备好由用户启动某些程序或者进程。通常，所述计算机系统在每次初始化后处于相同的状态，与用户以前的活动无关。当所述计算机系统被打开时执行的启动过程通常被称为冷启动，而使用{Ctrl}+{Alt}+{Delete}或者类似按键执行的启动过程称为热启动。所述启动过程是耗时的进程，这是因为它通常要求执行存储在引导设备上的引导序列，包括把操作系统文件复制到系统存储器。因此，在打开设备后，计算机系统的用户在可以实际开始使用它之前必须等待好久。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有改善的启动过程的计算机系统，该过程明显减少了启动所述计算机系统所需的时间。

此目的是通过包括系统存储器和非易失性存储器的计算机系统来实现的，所述非易失性存储器可以由所述系统存储器访问。所述计算机系统被设置为把第一启动过程期间存储在系统存储器中的至少一部分系统状态复制到非易失性存储器中。当引导所述计算机系统时，把由第一启动过程产生的系统状态的副本存储在非易失性存储器中。当下一次打开所述计算机系统时可以使用所述系统状态的此副本，以便直接定义启动过程结果获得的状态。不要求执行存储在引导设备上的引导序列并且不要求把操作系统文件复制到系统存储器。在启动过程期间的几乎所有处理都得以取消，由此显著减少了执行启动过程所需的时间。此外，存储在非易失存储器中的系统状态是完全的并且定义明确的系统状态，并且不会有例如在引导之后使用系统期间引入的错误。

US 6,449,683B1描述了一种计算机系统，包括耦合至处理器的非易失性随机存取存储器。当接收或者生成命令以便进入低功率模式时，所述处理器在存储器中分配空间以便存储系统设备的操作状态。一旦把设备状态存储到存储器，所述处理器就声明一个命令信号，该信号指示所述计算机系统进入低功率模式。当检测到功率恢复时，所述处理器从存储器中所分配的空间恢复设备状态，然后重新开始正常操作。

US 6,393,584B1描述了一种包括处理器和硬盘驱动器的计算机系统。当接收或者生成命令以便进入“睡眠”模式时，在硬盘驱动器内创建睡眠文件，其用于存储所述计算机系统的操作状态。当已经存储了操作状态时，从所述计算机系统取消供电。当启动时，所述计算机系统的操作系统被加载，并且操作状态根据硬盘驱动器上的睡眠文件得以恢复。在恢复操作状态之后，所述计算机系统处于与启用睡眠状态之前相同的状态。

US 6,098,158公开了一种包括处理器、RAM存储器和系统存储器的计算机系统。任何特殊的软件应用程序都可以启动所谓的快速启动过程。当执行快速启动过程时，把引导图像保存在RAM存储器中。可以把一个或多个引导图像与初启应用程序相关联地存储。在稍后的时刻，可以向系统存储器检索引导图像。当出现特定事件时，诸如电源断电或者其他系统故障或者中断，所述计算机系统就根据引导图像恢复到给定的执行状态。

然而，这些文档没有公开在非易失性存储器中保存至少一部分定义明确的系统状态、以便使得所述计算机系统能够快速冷启动的原理。US 6,449,683B1和US 6,393,584B1集中于当从低功率模式恢复时恢复完整的系统，而US 6,098,158集中于当从错误恢复时恢复全部的系统状态，也就是说它们关注的是热启动而不是冷启动。

在从属权利要求中描述了本发明的进一步的实施例。依照本发明，还要求了用于引导计算机系统的方法。

附图说明

图1是示出了依照本发明的计算机系统的示意图。

图2是示出了依照本发明的用于引导计算机系统的概括步骤的流程图。

图3是示出了用于引导依照图1的计算机系统的步骤的流程图。

具体实施方式

参照图1，示意性框图示出了一种个人计算机(PC)形式的计算机系统，其包括中央处理单元CPU、硬盘驱动器HDD、系统存储器SM、非易失性存储器NVM、系统总线SB、视频控制器VC、显示设备DD、键盘控制器KC、键盘KB和只读存储器ROM。所述系统总线SB通过耦合1耦合至中央处理单元CPU，经由耦合3耦合至硬盘驱动器HDD，经由耦合5耦合至视频控制器VC，经由耦合7耦合至键盘控制器KC并且经由耦合17耦合至只读存储器ROM。所述中央处理单元CPU经由耦合9耦合至系统存储器SM，并且所述系统存储器SM经由耦合15耦合至非易失性存储器NVM。所述视频控制器VC经由耦合11耦合至显示设备DD。所述键盘控制器KC、中央处理单元CPU、硬盘驱动器HDD、只读存储器ROM和视频控制器VC经由系统总线SB耦合。在可替代的实施例中，所述非易失性存储器NVM直接耦合至系统总线SB并且经由中央处理单元CPU与系统存储器SM通信。所述计算机系统能够执行预先记录的指令列表，诸如程序或者程序模块，其令所述计算机系统依照预定方式工作。程序模块可以包括例行程序、程序、对象、组件、数据结构等等，用于执行特殊的任务或者实现特殊的抽象数据类型。

在其他实施例中，所述计算机系统可以包括不同的设备，例如包括软盘驱动器、打印机、鼠标、CD-ROM播放器以及DVD播放器。

当打开依照图1的所述计算机系统时，需要立即找到告诉个人计算机要运行什么的指令以便起动，并且这些指令是在所谓的基本输入输出系统(BIOS)程序中找到的。所述BIOS程序被存储在只读存储器ROM中，所述只读存储器ROM例如可以是好像只读存储器一样使用的闪存。为了运行BIOS程序，经常首先将所述BIOS程序从只读存储器ROM经由系统总线SB载入系统存储器SM。图2是示出了依照本发明的用于引导计算机系统的概括步骤的流程图。参照图2，在步骤201，当所述计算机系统被打开时，启动操作系统加载器。在下一步203中，验证所述计算机系统的配置是否改变。如果系统配置已经改变，那么在步骤207，继续正常的启动过程。在步骤209，把启动过程期间存储在系统存储器SM中的至少一部分系统状态从系统存储器SM复制到非易失性存储器NVM。如果所述系统配置没有改变，那么继续第二启动过程。在步骤205，把存储在非易失性存储器NVM中的系统状态复制到系统存储器SM。与步骤205并行，可以执行某些剩余的初始化过程，图2未示出。如果系统配置没有改变，那么第二启动过程允许非常快速地启动计算机系统，这是由于此启动过程包括从存储器至存储器复制正常启动过程的结果。此外，第二启动过程不依赖于所使用的平台和操作系统。它比重复的睡眠更加稳定并且可靠，这是由于完全的启动过程之后获得的系统状态被存储在非易失性存储器NVM中，而在睡眠的情况下无法确保系统状态不包括启动之后使用所述计算机系统期间引入的任何错误。

优选的是，所述非易失性存储器NVM包括磁性随机存取存储器(MRAM)。MRAM允许快速存储器访问，由此允许中央处理单元CPU以高速从非易失性存储器NVM检索系统状态，因而引起所述计算机系统在启动过程期间性能提高。

在优选的实施例中，依照本发明的计算机系统包括引导更新标志(BUF)，其能够作为专用寄存器在母板芯片组上实现。当存储在非易失性存储器NVM中的系统状态很可能不是最新的时，即：它没有反映所述计算机系统的当前配置，那么设置所述BUF。例如，如果所述计算机系统的外壳被开启，那么很可能硬件配置已经改变。外壳的打开通过物理开关来检测，并且设置所述BUF。其他例子是当由设置BUF的专用驱动器检测到所述计算机系统的操作系统已经更新时，或者在计算机系统连接的网络的设置发生变化的情况下。还有另一个例子是：可以借助于所述计算机系统上的独立的按钮人工地设置所述BUF。最初，即，第一次计算机系统被上电时，将设置所述BUF。在可替代的实施例中，执行验证系统配置方面是否已经改变的例行程序。此例行程序可以结合所述BUF。在那种情况下，如果所述例行程序检测到系统配置方面的改变，则设置所述BUF。图3是示出了用于引导依照图1的计算机系统的方法的流程图。参照图3，当接通电源时，在步骤301，在已经将所述BIOS程序载入系统存储器SM之后，将其初始化。BIOS程序的初始化可以包括运行加电自检(POST)以及硬件初始化。在步骤303，由BIOS程序执行所述BUF是否被设置的验证。如果设置了所述BUF，执行正常的启动过程。在步骤317，所述引导设备被初始化，并且对于图1中示出的所述计算机系统来说，硬盘驱动器HDD是引导设备。在步骤319，从硬盘驱动器HDD读取所述主引导记录(MBR)。在步骤321，读取主引导记录的活动分区。在步骤323，安装所述文件系统。在步骤325，从所述引导设备读取操作系统(OS)加载器。在步骤327，把所述操作系统加载到系统存储器SM中。在步骤329，产生系统存储器SM的副本、即系统状态的副本，并且存储在非易失性存储器NVM中。在步骤331，重置BUF的值。步骤307，表明所述计算机系统是随时可使用的。如果没有设置所述BUF，那么继续第二启劫过程。在步骤305，把存储在非易失性存储器NVM中的系统状态复制到系统存储器SM。与步骤305并行，在步骤309，将硬盘驱动器HDD形式的引导设备初始化。在步骤311，从硬盘驱动器HDD读取所述主引导记录(MBR)。在步骤313，读取主引导记录的活动分区。在步骤315，安装所述文件系统。在结束步骤305和315之后，在步骤307，所述计算机系统是随时可使用的。如果在执行步骤305之后、所述计算机系统没有在所选时间间隔内做出响应，那么也许产生了错误，并且所述计算机系统的操作系统将强制冷启动。在此实施例中描述的正常启动过程期间执行的步骤是启动过程中通常进行的步骤。然而在其他实施例中，可以执行不同的步骤，这取决于存在于计算机系统中的设备、BIOS程序和硬件制造商，仅举几个例子。

在步骤329复制到非易失性存储器NVM中的系统状态是存储在系统存储器SM中的状态，并且假设所述计算机系统中的所有其他易失性存储器(诸如不作为系统存储器SM一部分的缓冲器、寄存器或者高速缓冲存储器)在启动过程之后为空。如果情况不是这样，那么在步骤329，在把存储在系统存储器SM中的系统状态复制到非易失性存储器NVM之前，这些缓冲器、寄存器或者高速缓冲存储器必须被转储清除、即重置，图3中未示出。以这种方式，可以确保执行步骤329之后非易失性存储器NVM的内容是所述计算机系统状态的完整表示。

在本实施例中，在步骤329，把完成启动过程之后存储在系统存储器SM中的所有系统状态复制到非易失性存储器NVM。在其他实施例中，通过使用驱动器只把一部分系统状态复制到非易失性存储器NVM，一旦系统存储器SM中占用的存储器容量接近为存储系统状态在非易失性存储器SM中保留的空间，所述驱动器就启用步骤329。作为选择，把一部分系统状态复制到非易失性存储器NVM的操作可以通过用户按下专用按钮来启用，或者在启动过程中明确定义的点来启用，例如在用户必须注册的时刻。如果只有到启动过程中某一点获得的一部分系统状态被存储在非易失性存储器NVM中，那么在执行步骤305之后，从所述点开始没有执行的那部分启动过程仍必须执行。

在又一个实施例中，如果多个用户在同一计算机上工作，那么在步骤329中保存在非易失性存储器NVM中的系统状态的数目取决于用户。例如，最频繁使用的用户与不频繁使用的用户相比，可以保存更多的系统状态，由此允许第一用户群具有相对更快的启动过程。

在一些实施例中，对于不同类型的操作系统或者对于一个操作系统的多个实例来说，通过重复步骤317-331，把多个不同的系统状态保存在非易失性存储器NVM中。因此，用户可以在两个或更多操作系统之间切换，而不需要冷启动所述计算机系统。

在不同的实施例中，所述计算机系统可以包括其他的系统配置，诸如手持设备、多处理器系统、基于微处理器的或者可编程的消费电子设备，网络PC、微型计算机、大型计算机等等。

应该注意的是，上述实施例是举例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能在不脱离所附权利要求的范围的情况下，设计出许多替代性的实施例。在权利要求书中，不应该将置于括号内的任何参考标记认为是对权利要求的限制。词语“包括”不排除存在权利要求中所列之外的元件或步骤。元件前面的词语“一”或者“一个”不排除存在多个这种元件的可能。在列举了几种装置的设备权利要求中，这些装置的几种可以通过一个或者相同的硬件项来实现。事实是，在相互不同的从属权利要求中讲述的某些措施不表明不能使用这些措施的组合以获益。

Claims (7)

1.一种计算机系统，包括：

-系统存储器(SM)，

-非易失性存储器(NVM)，所述非易失性存储器可由所述系统存储器访问，

其中所述计算机系统被设置为把第一启动过程期间存储在系统存储器中的至少一部分系统状态复制到非易失性存储器中(209，329)。

2.如权利要求1所述的计算机系统，其中所述计算机系统被进一步设置为：在所述计算机系统的第二启动过程期间，把存储在非易失性存储器中的系统状态复制到系统存储器中(205，305)。

3.如权利要求2所述的计算机系统，其中所述计算机系统被进一步设置为：根据所述计算机系统配置是否已经改变来执行第一启动过程或者第二启动过程。

4.如权利要求3所述的计算机系统，其中所述计算机系统还包括专用寄存器标志，用于表明所述计算机系统的配置是否已经改变。

5.如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，所述非易失性存储器包括磁性随机存取存储器。

6.一种用于引导计算机系统的方法，包括第一启动过程，

其中所述计算机系统包括：

-系统存储器(SM)，

-非易失性存储器(NVM)，所述非易失性存储器可由所述系统存储器访问，

并且其中所述第一启动过程包括如下步骤：

-执行存储在所述引导设备上的引导序列(207)，

-把执行引导序列期间存储在系统存储器中的至少一部分系统状态复制到非易失性存储器中(209，329)。

7.一种如权利要求6所述的用于引导计算机系统的方法，其特征在于，所述方法还包括第二启动过程，

其中所述第二启动过程包括如下步骤：

把存储在非易失性存储器中的系统状态复制到系统存储器中(205，305)。

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