JPH08509826A - 圧縮されたｂｉｏｓシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 汎用コンピュータにおけるＥＰＲＯＭからＲＡＭにＢＩＯＳルーチンを供給する手段であり、そこにおいて、ＢＩＯＳルーチンは、コードのラインの数においてＥＲＰＯＭのライン容量よりも大きい。ＢＩＯＳルーチンは、ＥＰＲＯＭにおいて３つの部分（11）に記憶される。第１の部分（13）は、圧縮されず、負荷可能であり、コンピュータのＣＰＵによって動作されてＲＡＭを初期化する。第２の部分（17）は、幾つかの方式の１つによって圧縮される。第３の部分（15）は、負荷可能であり、コンピュータのＣＰＵによって動作されてＥＰＲＯＭからの圧縮された部分を復元し、結果的なコードをＲＡＭにコピーする圧縮復元ユーティリティであり、これらによって、結果的にＲＡＭにおいてＢＩＯＳが生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧縮されたＢＩＯＳシステム 発明の背景 発明の分野 本発明は、汎用コンピュータシステムの分野に関し、特に、始動、リセット、 または形成に際してそのようなコンピュータシステムを初期化するための指令セ ットを供給するベーシック入力／出力（ＢＩＯＳ）システムに関する。従来技術の説明 技術においてよく知られているように、いずれの目的で使用されるコンピュー タシステムでも、ＣＰＵと、メモリ装置と、通信バス等のコンピュータハードウ ェアを全て具備していなければならない。また、役割を達成するためにＣＰＵが 従う指令セット（プログラム／ソフトウェア）もなければならない。プログラム された情報（適用ソフトウェア）は、典型的に必要とされたときにＣＰＵによっ てアクセスされる内部または周辺メモリ装置に記憶される。 適用ソフトウェアおよびデータにアクセスしてプログラムを負荷および実行す るように周辺装置を動作可能にするために、コンピュータは、適用プログラムに 依存しない所定の最小の動作能力を有していなければならない。この動作能力は 、通常永久的に記録された“読取り専用”の指令セットから来ており、ベーシッ ク入力／出力（ＢＩＯＳ）システムと呼ば れている。ＢＩＯＳは、コンピュータがパワーアップ（ブーツ）または再ブーツ されたときにアクセスされて回路および周辺を初期化および試験し、ＢＩＯＳに 記憶されたルーチンもまた動作においてアクセスされ、アプリケーションから発 生された指令に応答して基本的な動作特性を供給する。 ＢＩＯＳシステムおよび特にＩＢＭコンパチブルマシン用のＢＩＯＳシステム をアドレスする多数の良いテキストおよび参考文献がある。全体的にＢＩＯＳを カバーしているそのような有効な参考文献の１つは、W1nn L．Roschによる“The Winn Rosch Hardware Bible”（Simon and Schuster，Inc．of New York city ，1989発行）である。１５９乃至１７６頁にわたるＢＩＯＳ特性のセクションは 本発明に関係し、本明細書に参考文献として取入れられている。 汎用コンピュータにおけるほとんどのＢＩＯＳ手段は、コンピュータの“母板 ”上に配置された単一のチップの消去可能でプログラム可能な非揮発性（ＥＰＲ ＯＭ）メモリ装置中に設けられている。しかしながら、ＥＥＰＲＯＭ装置に限定 されずに、従来技術において知られている“フラッシュカードメモリ”、マスク されたＲＯＭ装置、バッテリバックアップを有するＣＭＯＳ ＲＡＭ、および磁 気バブルメモリ等を含む以前から使用されている別の適切な非揮発性メモリ装置 がある。 別の集積回路を使用して、ＥＰＲＯＭ（およびその他の非揮発性メモリ）は年 と共により小型化され、単位記憶容量当りより安価になり、より速くなるように 改良され、また、容 量が向上されてきた。第１のＥＰＲＯＭの１つであるＩｎｔｅｌ １７０２は、 ２５６バイトの容量を有している。より最近のＥＰＲＯＭは５１２キロバイト程 度の容量を有し、より大きい容量に対する物理的な障壁はない。しかしながら、 大きいユニットは高価であり、容量が増加するのに従ってピンの数が増え、それ によって接続等にかかるコストが高くなる。 問題は、汎用コンピュータのパワーおよび能力を増加させるには、より広範囲 なＢＩＯＳシステムが要求され、それによって、より大きく、より速い（そして より高価な）ＥＰＲＯＭチップが要求されることである。従って、必要とされる のは、大きい容量のＥＰＲＯＭを使用せずにＢＩＯＳコードを拡張する手段であ る。 発明の概要 本発明の好ましい実施例によるファームウェア装置は、ＣＰＵマイクロプロセ ッサを有している汎用コンピュータにＢＩＯＳルーチンを供給し、プログラム可 能な非揮発性メモリ装置と、プログラム可能な非揮発性メモリ装置上に記憶され たＢＩＯＳルーチンとを具備している。ＢＩＯＳルーチンは、圧縮された部分と 、汎用コンピュータにおけるランダムアクセスメモリを初期化するためにＣＰＵ によって動作される圧縮されない部分と、圧縮された部分を負荷し、それを圧縮 から復元し、圧縮復元されたコードをランダムアクセスメモリにコピーするため にＣＰＵによって動作される圧縮復元ユーティリティコードとを有している。好 ましい実施例において、 プログラム可能なメモリ装置は、ＥＰＲＯＭ装置である。 特定の圧縮方式において、圧縮は２行のトークンを長いシーケンスと置換する ことによって達成され、そこにおいて長いシーケンスはＢＩＯＳにおいてしばし ば反復されたシーケンスである。第１の行の値は、次の行を使用して長いシーケ ンスと相関し、圧縮から復元されたその長いシーケンスをコピーするという圧縮 復元ルーチンに対するフラグである。 本発明において、汎用コンピュータは、本発明による圧縮されたＢＩＯＳを有 して設けられ、ＥＰＲＯＭ上に記憶するためにＢＩＯＳルーチンを圧縮する方法 もまた同様に提供され、トークン方式に従う。 本発明では、ＢＩＯＳルーチンにおけるコードの行よりも少ない行の容量を有 しているＥＰＲＯＭのために、ＢＩＯＳルーチンを記憶し、そのルーチンを負荷 および動作する必要がある。これによって一般的にコンピュータ用のＢＩＯＳの コストが低下し、また、対応してＥＰＲＯＭを大きくせずにより広範囲なＢＩＯ Ｓが提供される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例による部分的に圧縮されたＢＩＯＳの模式図である。 図２は、本発明によるＢＩＯＳルーチンに従った始動からのコンピュータの動 作を示すフロー図である。 図３は、本発明の実施例によるトークン圧縮復元方式の模式図である。 実施例 汎用コンピュータ用のほとんどのＢＩＯＳシステムにおいて、ＢＩＯＳは、上 述の従来技術の項において説明されたようにＥＰＲＯＭ装置に記憶されている。 パワーアップに際して、ＢＩＯＳはシステムを初期化し、アクセスしてオン・ボ ード・ランダムアクセスメモリＲＡＭの動作を検査すること等の基本的な作業を 行い、また、典型的に初期化の期間中に、少なくともＢＩＯＳコードの一部がオ ン・ボードＲＡＭの一部にコピーされる（ＢＩＯＳがそれ自体をコピーする）。 コンピュータにおいてＢＩＯＳコードのために保留されたＲＡＭの部分は、一 般的に“シャドウ”ＲＡＭと呼ばれる。シャドウＲＡＭという名称はまた、各揮 発性メモリセルが非揮発性（ＥＰＲＯＭタイプ）セルと接続されている特定のハ ードウェアタイプのメモリ装置を製造する産業においても使用されている。これ らはより適切にはＮＶＲＡＭ装置と呼ばれ、この説明におけるシャドウＲＡＭに よって意味されているものではない。この開示に対しては、シャドウＲＡＭは、 単にＢＩＯＳコードを部分的または全体的にコピーするために保留されたＲＡＭ の部分である。 典型的な汎用コンピュータにおいて、システムがパワーを受取ると直ぐに、Ｂ ＩＯＳはシステムＲＡＭを試験および初期化し、その後、それ自体をＥＰＲＯＭ からＲＡＭへコピーする（シャドウ状態にする）。ＢＩＯＳは、ＲＡＭにおいて 動作を続ける。ＲＡＭ中にＢＩＯＳをシャドウ（shadow）する目的は、ＢＩＯＳ コードシーケンスが連続的な動作におい て必要とされる度にＥＰＲＯＭにアクセスするよりもはるかに速くＣＰＵマイク ロプロセッサがＢＩＯＳコードにアクセスできるようにすることである。 本発明は、ＢＩＯＳコードの少なくとも重要な部分を圧縮し、圧縮された部分 を含むＢＩＯＳコード全体をＥＰＲＯＭに記憶し、圧縮されたコードをパワーア ップの際に解放する手段を具備し、それによって、コードの全てがコンピュータ のために使用できるようにされる。また、パワーアップの際に、コード全体がＲ ＡＭにシャドウされる。 図１において、本発明による圧縮されたＢＩＯＳ11が示されている。そこにお いて、コードの３つの異なる部分がある。部分13は、システムＲＡＭを初期化お よび試験し、それによってシステムＲＡＭを使用可能にするための全ての動作を 実行するためのコードであり、従来のＢＩＯＳルーチンでよく知られている部分 である。幾つかの応用におけるこの部分は、メモリ制御装置と、キャッシュ制御 装置と、およびキャッシュメモリを初期化および試験する等の機能を実行する必 要がある。部分15は、圧縮復元ユーティリティである。部分17は、圧縮された形 式のＢＩＯＳコードの残部を示している。使用される圧縮方式および関連した圧 縮復元ルーチンが幾つか存在することは当業者には明らかである。 図２において、本発明によるＢＩＯＳルーチンを始動から辿るコンピュータの 動作を表すフロー図が示されている。典型的にスイッチオンでパワーを供給する ことによって得られるパワーアップ信号19から、システムＲＡＭが初期化されて いる期間中に動作は初期化動作21へ進む。動作21において、システムは図１の部 分13を実行する。 次に、圧縮復元ユーティリティ15（図１参照）が動作23においてアクセスされ 、実行される。圧縮復元ユーティリティは、（圧縮された）ＢＩＯＳコードのバ ランス部分を処理し、それを動作可能なコードに変換し、それをシステムＲＡＭ にシャドウする。そのような圧縮復元ユーティリティは使用できるが、ＢＩＯＳ の圧縮された部分を示し、圧縮から復元されたコードをＲＡＭにシャドウさせる コードは、従来の圧縮復元ルーチンの一部分ではない。これらの指令は、本発明 のＢＩＯＳに付加される。 ＢＩＯＳがシャドウされた後に、動作は、システムＲＡＭ中のＢＩＯＳから続 行される（25）。コンピュータのサブシステムの残りを試験し、初期化すること を含む、残りの全てのＢＩＯＳプロセスは、この動作部分において達成される。 ＢＩＯＳコードを圧縮する１つの手段は、多くの他のコード化された指令セッ トにおいて通常であるように、ＢＩＯＳルーチンがしばしば反復されたコードシ ーケンスを利用するという事実に基づいている。ＢＩＯＳに使用されるＥＰＲＯ Ｍは、典型的にバイト幅の広い装置であり、すなわち、その装置は８ビットの“ ワード”を記憶することができる。従って、１６ビットのワードには、２行のＢ ＩＯＳコードが必要である。 この実施例において、しばしば反復されるコードシーケンスは、トークンを有 するＢＩＯＳの圧縮された部分において 置換される。この実施例において、トークンは２バイトのコードであり、そこに おいて、最初のバイトは、後続のバイトがポインタである圧縮復元ユーティリテ ィに対するフラグである。ポインタ部分は、圧縮復元ユーティリティの一部分で ある表への１エントリーであり、特定の、しばしば反復されるコードシーケンス を示す。簡単なそのようなシステムにおいて、表はただ１つのエントリーを有し ている。 一例として、ＢＩＯＳにおいてしばしば反復されるコードシーケンスは“呼キ ーボード”シーケンスであり、この例に対して、８行のコードとする。トークン は、第１の行が１６進数“ＦＦ”の２進表示である２行のコードである。この方 式において、１６進数ＦＦは、後続するバイトがポインタであることを示すフラ グである。従って、ポインタは、デジタルバイトによって表される任意の値であ り、それは２５６個の値のうちのいずれかの値である。必要とされることは、単 に圧縮復元ユーティリティがポインタをしばしば反復されるＢＩＯＳコードシー ケンスと結びつけ、圧縮から復元されたそのシーケンスを置換し、ＢＩＯＳコー ドをＲＡＭにコピーすることである。この方式において、しばしば反復されるコ ードシーケンスが一回だけ圧縮復元ユーティリティであるＢＩＯＳ部分に記憶さ れることが必要とされる。 図３において、上述のトークン圧縮復元方式が示されている。本発明の実施例 によるＢＩＯＳがＲＡＭを初期化および試験した後に、圧縮復元ユーティリティ はブーツされ、スタート27においてＢＩＯＳの圧縮された部分の読取りを始める 。 29において、圧縮復元ユーティリティは、ＥＰＲＯＭ ＢＩＯＳの圧縮された部 分からの第１／次のバイトを負荷する。このバイトが１６進数ＦＦである場合（ 31）、それはトークンとして認識され、制御は33に進み、そこにおいてシステム はトークンフラグに後続するバイトを読取る。このバイトは常にコードシーケン スに対するポインタである。 35において、システムは、ポインタバイトを予めプログラムされた表からのコ ードシーケンスと関連させ、関連されたシーケンスを負荷する。37において、シ ステムは、ポインタバイトによって示されたｎ行のコードをシャドウＲＡＭにお ける次のｎ行にコピーする。その後、制御は決定点39に進み、圧縮されたＢＩＯ Ｓから最後に負荷されたバイトが最後のバイトであるかどうかを決定する。そう である場合、制御は圧縮から復元されたシャドウＲＡＭにおける予め定められた エントリー点にジャンプし、ＢＩＯＳルーチンは続行する。そうでない場合、制 御は29に戻り、次の列の圧縮されたコードが負荷される。 決定点31において、１６進数の値がＦＦでない場合、圧縮されたＢＩＯＳから 負荷されたコードの行は、シャドウＢＩＯＳの次の行に直接コピーされる。 本発明の精神および技術的範囲から逸脱せずに詳細な点において多くの変更が 行われることは当業者には明らかである。例えば、圧縮されたＢＩＯＳが記憶さ れ、検索され、圧縮から復元される多数の非揮発性メモリがあり、これらの幾つ かは上に記載されている。負荷可能な圧縮復元ルーチンを含む ＢＩＯＳにおけるルーチンを圧縮することによって、そのような有限の非揮発性 メモリ装置の容量が拡張され、従って、そこに記憶されるＢＩＯＳルーチンの大 きさも拡張される。 また、ＢＩＯＳの一部分を圧縮するために使用される圧縮方式が多数存在する ことも真実である。本発明は、ＢＩＯＳコードを圧縮するために決定された特定 のコードの関係によって限定されることはない。本発明は、以下の請求の範囲に よって限定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＣＰＵマイクロプロセッサを有する汎用コンピュータのためのＢＩＯＳルー チンを供給する装置において、 プログラム可能な非揮発性メモリ装置と、 前記プログラム可能な非揮発性メモリ装置上に記憶されたＢＩＯＳルーチンと を具備し、 前記ＢＩＯＳルーチンは、圧縮された部分と、前記汎用コンピュータにおいて 使用できるようにランダムアクセスメモリを準備するために前記ＣＰＵによって 動作される圧縮されない部分と、前記圧縮された部分を負荷し、それを圧縮から 復元し、圧縮から復元されたコードをランダムアクセスメモリにコピーするため に前記ＣＰＵによって動作される圧縮復元ユーティリティコードとを具備してい る装置。 ２．前記プログラム可能な非揮発性メモリ装置は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、 フラッシュカードメモリ装置、マスクされたＲＯＭ装置、バッテリを有するＣＭ ＯＳメモリ装置、および磁気バブルメモリ装置のいずれか１つである請求項１記 載の装置。 ３．前記圧縮された部分は反復されたコードシーケンスを示すトークンコードを 有することによって圧縮され、前記反復されたコードシーケンスは前記トークン コードよりも長く、前記ＣＰＵによって同一であると証明される前記トークンコ ードは前記圧縮復元ユーティリティコードを動作して圧縮復元期間中前記トーク ンを前記反復されたコードシーケンスと取り替える請求項１記載の装置。 ４．汎用コンピュータの動作を制御するためのＣＰＵマイクロプロセッサと、 前記汎用コンピュータの動作において、動作可能なルーチンおよびデータを記 憶するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、 圧縮された部分と、圧縮されない部分と、圧縮復元ユーティリティを有するＢ ＩＯＳルーチンが記憶されるプログラム可能な非揮発性メモリ装置とを具備して いる汎用コンピュータにおいて、 前記圧縮されない部分は、前記ＲＡＭを使用できるように準備するために前記 ＣＰＵによって動作され、前記圧縮復元ユーティリティは、前記ＣＰＵによって 動作されて前記圧縮された部分を圧縮から復元し、結果として圧縮復元されたコ ードをＲＡＭにコピーする汎用コンピュータ。 ５．前記プログラム可能な読取り専用メモリ装置は、ＥＰＲＭ、ＥＥＰＲＯＭ、 フラッシュカードメモリ装置、マスクされたＲＯＭ装置、バッテリを有するＣＭ ＯＳメモリ装置、および磁気バブルメモリ装置のいずれか１つである請求項４記 載の汎用コンピュータ。 ６．前記圧縮された部分は反復されたコードシーケンスを示すトークンコードを 有することによって圧縮され、前記反復されたコードシーケンスは前記トークン コードよりも長く、前記ＣＰＵによって同一であると証明される前記トークンコ ードは前記圧縮復元ユーティリティコードを動作して圧縮復元期間中前記トーク ンを前記反復されたコードシーケンスと 取り替える請求項４記載の汎用コンピュータ。 ７．Ｎをｎよりも大きい数として、ｎ行の容量を有する非揮発性メモリ装置上に Ｎ行のコードを有しているＢＩＯＳルーチンを記憶する方法において、 オン・ボートＲＡＭを使用できるように準備するためにＣＰＵによって動作さ れる第１のコードシーケンスを、圧縮されない部分として記憶し、 圧縮されなかったときにＢＩＯＳ機能を実行するようにＣＰＵによって動作さ れる第２のコードシーケンスを圧縮された部分として記憶し、 前記第２のコードシーケンスを圧縮から復元し、結果として圧縮から復元され たコードをオン・ボードＲＡＭにコピーするために前記ＣＰＵによって動作され る第３のコードシーケンスを圧縮復元ユーティリティとして記憶するＢＩＯＳル ーチンの記憶方法。 ８．前記圧縮された部分は反復されたコードシーケンスを示すトークンコードを 有することによって圧縮され、前記反復されたコードシーケンスは前記トークン コードよりも長く、前記ＣＰＵによって同一であると証明される前記トークンコ ードは前記圧縮復元ユーティリティコードを動作して圧縮復元期間中前記トーク ンを前記反復されたコードシーケンスと取り替える請求項７記載の方法。 ９．ＣＰＵマイクロプロセッサを有している汎用コンピュータにおけるＲＡＭの 予め指定された部分においてＲＡＭに存在するＢＩＯＳルーチンを始動時に与え る方法において、 ＲＡＭを初期化するための第１のコードシーケンスを非揮発性記憶装置からの ＣＰＵに負荷し、ＲＡＭを使用できるようにするために第１のコードシーケンス を動作し、 コードを圧縮から復元するための第２のコードシーケンスを非揮発性記憶装置 からＣＰＵに負荷し、非揮発性記憶装置から第３の圧縮されたコードシーケンス を負荷するために第２のコードシーケンスを動作し、第３のコードシーケンスを 圧縮から復元し、結果として圧縮復元されたコードをＲＡＭの前記予め指定され た部分にコピーするステップを具備している方法。 １０．前記圧縮された部分は反復されたコードシーケンスを示すトークンコード を有することによって圧縮され、前記反復されたコードシーケンスは前記トーク ンコードよりも長く、前記ＣＰＵによって同一であると証明される前記トークン コードは前記圧縮復元ユーティリティコードを動作して圧縮復元期間中前記トー クンを前記反復されたコードシーケンスと取り替える請求項９記載の方法。 １１．非揮発性メモリユニットからのコードの圧縮された部分を圧縮復元し、Ｃ ＰＵを有する汎用コンピュータにおけるＲＡＭの予め指定された位置において開 始する、結果として圧縮復元されたコードをコピーする方法において、 １行のコードの値がフラグ値と合致しないときにＥＰＲＯＭから前記ＲＡＭへ という順序で１回につき１行のコードをコピーし、 次の行を負荷し、前記１行のコードの値がフラグ値と合致 するときに前記次の行の値と表において関連した多数行のコードシーケンスをＲ ＡＭにおける次の位置にコピーし、 ＲＡＭへそれぞれコピーした後に、最も新しく負荷されたコードの行が非揮発 性メモリユニットにおける最後の行かどうかを検査し、そうであった場合に、Ｒ ＡＭにおける前記指定された位置に制御を向けるステップを具備している方法。