JP2009516264A - オペレーティングシステムの高速な起動のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明のコンピュータシステムは、デスクトップアプリケーションまたはテレビジョンアプリケーションのような複数のコンテキストの任意の１つへと迅速に起動するように適合される。そのシステムは、書込みから保護された休止ファイルをＲＡＭおよびレジスタの中へと読出すことによって、１つのコンテキストにおける初期状態へと起動され得る。そのシステムは、差分ファイルと共に休止ファイルによって別のコンテキストへと初期化され得る。

Description

（関連出願）
本出願は、２００５年１１月１４日に出願された米国出願第１１／２７３，２６５号の継続出願であり、当該米国出願の優先権を主張する。上記出願の教示全体は、参照によって本願明細書に援用される。

（発明の背景）
コンピュータシステムに電源が入った後に、システムは、一般にハードウェアのいくつかの初期テストを実行し、それから、不揮発性格納デバイスからオペレーティングシステムを起動することを続行する。起動は、オペレーティングシステムカーネルを含むシステムコンポーネントをロードして初期化することを伴う。初期化プロセスにかなりの時間がかかるので、オペレーティングシステムを起動することは数分かかり得る。オペレーティングシステムが成功裏に起動された後に、アプリケーションプログラムはコンピュータシステム上でオープンされて実行され得る。

近年、デスクトップアプリケーションにおいて一般に用いられた標準的なＣＰＵおよびオペレーティングシステムは、他のアプリケーションに拡張されている。例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰオペレーティングシステムは、今日のテレビジョンのより洗練されたプロセスを制御することと、エックス線システムまたは他の医療機器などの特定用途向けデバイスを制御することとに使われ得る。そのようなシステムのユーザは敏速な起動に慣れているので、デスクトップアプリケーションのユーザが曝されている長いシステム起動時間を容認しない。

そのようなアプリケーションにおける起動プロセスを迅速にする１つのアプローチは、多くのオペレーティングシステムにおいて利用可能な休止機能に頼ることであった。ＭｉｃｒｏｓｏｆｔのＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ２Ｋ／ＸＰ／２００３やＬｉｎｕｘなどの多くのオペレーティングシステムは、ユーザがコンピュータシステムを使用していない間のコンピュータシステムにおける電力消費を減少させる休止機能をサポートする。休止機能は、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）に含まれているＡＣＰＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術を用い得る。ＡＣＰＩは、休止、スタンバイ、およびシャットダウンを含む種々の電源状態を定義する。

休止状態の場合、コンピュータシステムの状態は、コンピュータシステムの電源を落す前のすべてのオープンファイルと文書の状態を含めて保存される。コンピュータシステムの電源が復元した後に、オペレーティングシステムは、コンピュータシステムを保存された状態（文書およびファイルはそれらが休止の前に在ったようにシステム上でオープンする状態）に復元する。従って、電源がシステムに復元されたすぐ後に、アプリケーション、文書、およびブラウザページは使用可能である。休止機能がなければ、オペレーティングシステムを起動してアプリケーションと文書を再びオープンすることは数分かかり得る。

シャットダウンに先立ち、休止機能によってシステムは、システムレジスタおよびランダムアクセスメモリの状態ファイルを格納する。スタートアップの間、システムは、その格納された休止ファイルを読出し、そのイメージを直接ＲＡＭとレジスタ中にロードすることにより、長い開始プロセスを回避する。システムが休止ファイルに基づいた動作を回復した後、そのファイルは、一般的に汚れているとマークされ、それ故、休止機能が再び頼られ得る前にシステムの完全な再起動を必要とする。その限界を克服するために、システムソフトウェアは、システムが常にその定義されたシステム状態へと敏速に再起動され得るように、休止ファイルを保護された状態で保持するように改変されている。

（発明の概要）
ＣＰＵおよび関連オペレーティングシステムは、単一のハードウェア環境において１つよりも多くのアプリケーションのために用いられ得る。例えば、単一のシステムは、テレビジョンまたはデスクトップコンピュータとして用いられ得る。本発明の１つの局面によれば、オペレーティングシステムの起動は、システムが動作することになっているアプリケーションなどのコンテキストに依存しているので、初期化されたシステムは、コンテキストのために好適な状態にある。複数のコンテキストのいずれに対しても迅速な起動を提供するために、複数の状態ファイルは、不揮発性メモリの中に格納される（各ファイルは、システムをそれぞれの状態に復元するためのものである）。オペレーティングシステムの起動の間に、状態ファイルは、システムが動作することになっているコンテキストに基づいて選択される。オペレーティングシステムのローディングは、選択された状態へとＯＳを起動するような方法で導かれる。状態は、例えば、スタートアップの間にユーザ入力（キー入力または赤外線リモートコントローラを通してのような入力）に基づいて選択され得るか、または事前の処理の間のユーザ入力に基づき得る。

本発明の別の局面によれば、複数の状態の１つへの初期化は、休止ファイルおよび異なるシステム状態のための基本状態ファイルに対する差分ファイルのような、基本状態ファイルを不揮発性メモリの中へ保存することによって可能となる。差分ファイルおよび基本状態ファイルに導いて揮発性メモリを初期状態にすることによって、システムは、異なるシステム状態に起動する。

複数の選択可能な差分ファイルが存在し得る。例示的な実施形態において、休止回復プロセスは、コンテキスト特有の差分ファイルをチェックするように改変され、指示された初期化の間、休止ファイルの動作をリダイレクトするように改変される。あるシステムにおいて状態ファイルは、システム使用中は上書きから保護される。しかし、差分ファイルは、処理の間はシステム状態に基づき得る。差分ファイルは、システム処理の間に置換され得るか、または差分ファイルは、システム処理の間に追加され得る。

本発明の前記の目的および他の目的、特徴および利点は、同様な参照文字が異なる図面にわたって同じ部分を示す添付の図面において図示したように、本発明の好適な実施形態のより詳細な以下の説明から明らかになるであろう。図面は必ずしも縮尺通りである必要はなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。

（発明の詳細な説明）
本発明の好適な実施形態を以下に記述する。

図１は、本発明の局面によって改変された従来型のコンピュータシステムを示す。レジスタ１１１を有するＣＰＵ１１０は、不揮発性の読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１２と揮発性のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１４とからのデータを処理する。ランダムアクセスメモリは高速な動作のために供されるけれども、その中に格納されたデータはシャットダウンの間に消失する。ハードドライブなどの不揮発性メモリ１１６は、シャットダウンの間でもシステムによって必要とされている大量のプログラムとデータを保持する。そのデータの一部は、必要に応じて動作中にＲＡＭ１１４の中へ転送される。本発明を実行するうえで用いられ得る不揮発性メモリの他の形式は、テープ装置、ＣＤ ＲＯＭなどを含む。

オペレーティングシステムを起動するために、ＣＰＵは、ＲＯＭ１１２中に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を最初に注目する。ＢＩＯＳは、オペレーティングシステムをロードしてオペレーティングシステムと他のコンポーネントを初期化するために、ハードドライブ中に格納された命令を呼び出す。ハードドライブから読出されたオペレーティングシステムの一部を含むそれらの命令は、揮発性メモリ１１４中に書込まれる。その後、ユーザが電子メールアプリケーションやワードプロセッサアプリケーションなどのアプリケーションプログラムをローディングし実行してコンピュータシステムを使うにつれ、揮発性メモリと不揮発性メモリの両方とも変更される。システムの動作中のどの時点においても、その動作状態は、ＲＡＭ１１４の内容と、不揮発性メモリのファイルシステム状態と、ＣＰＵのレジスタ１１１中のデータとによって決定される。揮発性のＲＡＭおよびレジスタの中に格納されたデータの全ては、電源がオフになるときに消失する。

上記したように、ＡＣＰＩ（ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術などを用いるようないくつかのオペレーティングシステムは休止機能を含む。このシステムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰシステムのようなＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ベースのシステムに関連して記述されるけれども、システムが、休止機能を有しないオペレーティングシステムを含めて、多くのオペレーティングシステムの改変に適用され得ることは理解されるだろう。休止機能によって、システムは、シャットダウンに先立ち動作状態（それは、ＲＡＭ１１４とＣＰＵのレジスタ１１１との内容である）を格納する。その後の再起動において、状態ファイルが格納された時点からシステムが動作を継続し得るために、システムは、その格納された状態ファイルをＲＡＭおよびレジスタにコピーバックすることによって、時間を浪費する初期化プロセスを回避できる。

休止からの典型的な回復起動プロセスは、図１をさらに参照しながら、図２Ａに示される。システムが再起動すると、ＢＩＯＳシステムは、ＲＯＭ１１２から読出されて電源投入時の自己診断（ＰＯＳＴ）を開始する。次いで、ＢＩＯＳは、２１２においてマスターブートレコード（ＭＢＲ）１１８をロードする。オペレーティングシステムローダ１２０が２１４においてＲＡＭの中にロードされるまで、ＭＢＲのコードは処理される。そのローダソフトウェアは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰシステムにおいてＮＴＬＤＲと称される。それから２１６において、ローダ１２０は、オペレーティングシステム１２４の基本カーネル１２２をロードするために処理される。それはまた２１８において、ＮＴＦＳなどのファイルシステムをロードする。従来の起動プロセスにおいて、オペレーティングシステムローダと基本カーネルは、完全にシステムを初期化するためにＣＰＵによって処理され続ける。しかし、休止機能を有するシステムでは、オペレーティングシステムローダは、休止ファイル１２６に注目し、もしそのデータが有効ならば、２２０においてシステムは、休止ファイルに格納された状態に頼り、ＲＡＭ１１４およびＣＰＵのレジスタ１１１中のデータを初期化する。

典型的なシステムにおける休止ファイルは、迅速な起動のための定義された初期化状態をそのファイルに頼っているために、動的であり、ユーザ処理に起因するシステムの状態に依存している一方、オペレーティングシステムは、休止ファイルを改変から保護するように改変される。そのようなものとして休止（状態）ファイルは、安全な初期化ポイントであって、そのポイントからシステムが常に起動され得る、ポイントとして供されるために、製造工程の間にシステムソフトウェアをインストールするＯＥＭによって作成され格納され得る。本発明によるさらなる改変として、システムが様々なコンテキストへと起動し得るように、複数の休止ファイルは不揮発性メモリの中に格納される。例えば、システムがテレビジョンコンテキストに即座に起動され得るように、１つの休止ファイルは格納されるであろうし、システムがデスクトップコンテキストに迅速に起動され得るように、別の休止ファイルは作成されて格納され得る。エックス線マシンコントローラなどの他のアプリケーションコンテキストもまた含まれ得る。

複数の完全ファイルを格納せずに、複数の休止ファイルをより効率的に格納し処理するために、図１のシステムは、１つの基本休止ファイル１２６と、それぞれ異なるシステムコンテキストのための複数の差分ファイル１２８ａ、１２８ｂおよび１２８ｃを含む。基本休止ファイルは１つのコンテキストを開始し得、そのコンテキストと各追加のコンテキストとの相違は、差分ファイルの中にそのとき格納される。初期化の間に、システムは、所望のコンテキストを通知されて、ＯＳローダ１２０は、所望のコンテキストに従って休止ファイルと差分ファイルとを処理する。コンテキストの選択は、ＯＥＭによって完全に拡張可能である。例えば、ファンクションキーの１つは、コンテキストを識別するためにスタートアップの間に押され得るか、あるいはシステムは、リモートコントローラからの赤外線制御入力に反応し得る。さらに、コンテキストは、前の起動の間にソフトウェアによって設定され得るか、あるいはコンテキストは、ハードウェアまたはソフトウェアの組合せ条件のセットによって選ばれ得る。

差分ファイルを用いて本発明を実施するために、図２Ａのステップ２２０は、図２Ｂに図示するように改変され得る。定義されたコンテキストがユーザまたはソフトウェア入力によって示される場合、２２２においてＯＳローダは、ｈｉｂｅｒｄｉｆｆ．ｓｙｓとここで名付けた適切な差分ファイルに注目する。２２４においてローダは、ｈｉｂｅｒｆｉｌ．ｓｙｓと称する基本休止ファイルを読出す。２２６においてローダは、システムの初期化において用いられる状態ファイルを作成するために、差分ファイルによって基本休止ファイルを改変する。その改変された休止ファイルは、２２８においてＲＡＭ１１４およびレジスタ１１１中に書込まれる。

改変された休止ファイルによって、システムは、デスクトップアプリケーションにおけるワードプロセッサプログラムまたは医療機器における医療アプリケーションプログラムのような、オープンアプリケーションプログラムを場合により含む所望の状態から開始する。

休止ファイルは、ユーザによって作成され格納され得るけれども、ほとんどのアプリケーションにおいてシステムソフトウェアとともに休止ファイルを作成し格納するのは、その製造者になるであろう。そのようなファイルを作成するための１つの方法が図３において提示される。３１０においてシステムは、休止ファイルの存在無しで従来の方法により起動される。３１２において作成者は、ｈｉｂｅｒｆｉｌ．ｓｙｓに基本状態ファイルを作成するためユーティリティを実行する。システムは、それからシャットダウンされ、格納されたｈｉｂｅｒｆｉｌ．ｓｙｓファイルを用いて再起動される（３１４）。次いでシステムは、システムが所望の状態に達するまで実行される。例えば、所望のアプリケーションプログラムは、特定のコンテキストにおいて製造者がシステムに予定した常に開始する状態へシステムが達するまで、オープンされ処理され得る。３１８において作成者は、新しいｈｉｂｅｒｆｉｌ．ｓｙｓファイルを作成することと、その新しいファイルを基本状態ファイルと比較することと、それからｈｉｂｅｒｄｉｆｆ．ｓｙｓファイルを作成することとのために、再びユーティリティを実行する。３１２において作成された基本状態ファイルおよび３１８において作成された差分ファイルは、起動の間にアクセスするため不揮発性メモリ中にそのあと格納される。もちろん、１台のマシン上で作成されたファイルは、任意の数のインストールにおいてそのあと複製され得る。

種々の初期状態は、ユーザのアクセス権に依存し得る。例えば、１つの状態が機密のデータおよびプログラムのために使われ、別の状態が機密でないデータおよびプログラムのために使われ得る。

オペレーティングシステムのインストールは、起動デバイス上に特定のディレクトリ構造を作成し、ＯＳを形成するすべてのファイルをその構造に格納する。このファイルとディレクトリ構造は、システムへの電源供給の際にＯＳを適切に起動するために、ＯＳによって一般的に必要とされる。現在のシステムは、起動プロセスと起動されたシステムの結果とに種々の表情を与えるようにＯＳのこのインストールの起動を許容する。しかしながらシステムは、選ばれた起動状態に基づいて異なるようであるけれども、起動プロセスにおいて用いられたＯＳファイルは、単一のＯＳのインストールから変化していない。

１つのインプリメンテーションにおいて、いったん捕捉された状態の１つへとシステムが起動すれば、システムの動作とユーザの活動に起因するシステムへの変化は、揮発性のロケーションに格納される。すなわち、セッションが終えられてシステムの電源が落されるとき、セッションの間に起きた変化は消失する。そして、その捕捉された状態への次の再起動においてシステムは、正にそれがユーザの活動前に在ったままである。

さらなるインプリメンテーションにおいてユーザは、１つよりも多くの捕捉された状態への起動を選択し得る。そうした後に、ユーザの活動は以前のようにキャッシュされる。しかしユーザは、所与のコンテキストのために状態ファイルを拡張するために、持続的で不揮発性のデバイス中にその活動データを格納させる選択を取り得る。このシナリオにおいて、ユーザはこの段階でシステムの電源を切り、そして活動データは消失しない。電源供給に際してユーザは、この段階で以前に起きた変化が状態に組込まれることを除いて、同じ状態へと起動することを選択し、そしてこのシステムは、最後に電源を切られたときのように正に見える。

これをよりクリアにするために一例が提供される。そのシナリオは、ユーザがワードプロセッサ状態へと起動することである。システムは起動し、ユーザには、空白の文書を含んで入力を受付け可能なワードプロセッサが直ちに提供される。ユーザは文字をタイプ入力し、ワードプロセッサにおいて文書を閉じることなく文書を保存することを選択する。この段階でユーザはシステムの電源を切る。

最初のインプリメンテーションの下で、ユーザが電源を入れて起動しワードプロセッサ状態に復帰する場合、システムは、空白の文書とユーザがこれまで文字をタイプ入力した形跡のない丁度前のような状態である。再起動におけるさらなるインプリメンテーションによって、ワードプロセッサは使用可能であり、以前にタイプされた文字はワードプロセッサによって開かれている。

本発明は、本発明の好適な実施形態を参照して詳細に示され記述されたとは言え、当業者は、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、形式上の様々な変更および詳細の様々な変更がなされ得ることを理解し得る。

図１は、本発明において実施されるコンピュータシステムの簡略化したブロック図である。 図２Ａは、従来の休止起動プロセスの簡略化したフローチャートである。 図２Ｂは、図２Ａの最終ステップの本発明による改変の簡略化したフローチャートである。 図３は、本発明で用いるための休止ファイルおよび休止差分ファイルを格納する際に製造者によって用いられるプロセスの簡略化したフローチャートである。

Claims (40)

1. データ処理システムを起動する方法であって、
   複数の処理アプリケーションに対応するそれぞれの状態へと該システムを復元するために、不揮発性メモリに複数の状態ファイルを提供することと、
   該システムの起動の間に、選択されたアプリケーションに基づいて状態ファイルを選択することであって、該システムは該選択されたアプリケーションにおいて動作することになっている、ことと
   を包含する、方法。
2. 状態ファイルは、基本状態ファイルに対する差分ファイルとして格納される、請求項１に記載の方法。
3. 前記基本状態ファイルは、前記システムの起動の間にアクセスされた休止ファイルの中に格納される、請求項２に記載の方法。
4. 選択されるアプリケーションは、デスクトップアプリケーションおよびテレビジョンアプリケーションを含む、請求項１に記載の方法。
5. 処理の間に上書きされることから前記状態ファイルを保護することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数の状態ファイルは、システムソフトウェアインストーラによって提供される、請求項１に記載の方法。
7. 状態ファイルは、スタートアップの間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
8. 状態ファイルは、事前の処理の間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
9. データ処理システムであって、
   不揮発性メモリ内の複数の状態ファイルであって、複数の処理アプリケーションに対応するそれぞれの状態へと該システムを復元するための状態ファイルと、
   選択されたアプリケーションに基づいて状態ファイルを選択する起動ソフトウェアであって、該システムは該選択されたアプリケーションにおいて動作することになっている、起動ソフトウェアと
   を備える、システム。
10. 状態ファイルは、基本状態ファイルに対する差分ファイルとして格納される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記基本状態ファイルは、前記システムの起動の間にアクセスされた休止ファイルの中に格納される、請求項１０に記載のシステム。
12. 選択されるアプリケーションは、デスクトップアプリケーションおよびテレビジョンアプリケーションを含む、請求項９に記載のシステム。
13. さらに、前記状態ファイルは、処理の間に上書きされることから保護されている、請求項９に記載のシステム。
14. 前記複数の状態ファイルは、システムソフトウェアインストーラによって提供される、請求項９に記載のシステム。
15. 状態ファイルは、スタートアップの間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項９に記載のシステム。
16. 状態ファイルは、事前の処理の間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項９に記載のシステム。
17. データ処理システムを初期化する方法であって、
    基本システム状態のための基本状態ファイルを不揮発性メモリの中に保存することと、
    該基本状態ファイルに対する差分ファイルであって、異なるシステム状態のための差分ファイルを不揮発性メモリの中に保存することと、
    該システムを該差分ファイルおよび該基本状態ファイルに導いて揮発性メモリを初期状態にすることによって該異なるシステム状態へと起動することと
    を包含する、方法。
18. 前記状態ファイルは、前記システムの起動の間にアクセスされた休止ファイルの中に格納される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記システムは、選択されたコンテキストに基づいて導かれる、請求項１７に記載の方法。
20. 処理の間に上書きされることから前記状態ファイルを保護することをさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
21. 前記基本状態ファイルおよび前記差分ファイルは、システムソフトウェアインストーラによって提供される、請求項１７に記載の方法。
22. 前記システムは、選択されたアプリケーションに基づいたシステム状態へと起動される、請求項１７に記載の方法。
23. 状態ファイルは、スタートアップの間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項１７に記載の方法。
24. 状態ファイルは、事前の処理の間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項１７に記載の方法。
25. 差分ファイルは、処理の間にシステム状態に基づいて格納される、請求項１７に記載の方法。
26. 差分ファイルは、システム処理の間に置換される、請求項２５に記載の方法。
27. 差分ファイルは、システム処理の間に追加される、請求項２５に記載の方法。
28. 複数の選択可能な差分ファイルを保存することをさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
29. データ処理システムであって、
    基本システム状態のために不揮発性メモリの中に格納された基本状態ファイルと、
    該基本状態ファイルに対する差分ファイルであって、異なるシステム状態のために不揮発性メモリの中に格納された差分ファイルと、
    該システムを該差分ファイルおよび該基本状態ファイルに導いて揮発性メモリを初期状態にすることによって該異なるシステム状態へと起動する起動システムと
    を備える、システム。
30. 前記基本状態ファイルは、前記システムの起動の間にアクセスされた休止ファイルの中に格納される、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記システムは、選択されたコンテキストに基づいて導かれる、請求項２９に記載のシステム。
32. 前記状態ファイルは、処理の間に上書きされることから保護される、請求項２９に記載のシステム。
33. 前記基本状態ファイルおよび前記差分ファイルは、システムソフトウェアインストーラによって提供される、請求項２９に記載のシステム。
34. 前記システムは、選択されたアプリケーションに基づいたシステム状態へと起動される、請求項２９に記載のシステム。
35. 差分ファイルは、スタートアップの間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項２９に記載のシステム。
36. 差分ファイルは、事前の処理の間にユーザ入力に基づいて選択される、請求項２９に記載のシステム。
37. 差分ファイルは、処理の間にシステム状態に基づいて格納される、請求項２９に記載のシステム。
38. 差分ファイルは、システム処理の間に置換される、請求項３７に記載のシステム。
39. 差分ファイルは、システム処理の間に追加される、請求項３７に記載のシステム。
40. 不揮発性メモリの中に格納された複数の選択可能な差分ファイルをさらに備える、請求項２９に記載のシステム。

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