KR100763198B1

KR100763198B1 - 임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100763198B1
Application number: KR1020060011194A
Authority: KR
Inventors: 김규형; 박찬주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-10-04
Also published as: KR20070080084A

Abstract

임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법을 제공한다. 임베디드 시스템의 부팅 장치는 부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별하는 제어부 및 웜 부트인지 여부의 판별에 따라 메인 메모리의 운영 체제의 시작 부분으로 명령어 포인터를 설정하여 운영 체제를 실행하는 실행부를 포함한다.

임베디드 시스템, 부팅, 명령어 포인터

Description

임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법{Apparatus and method for booting in embedded system}

도 1은 종래 임베디드 시스템의 부팅 순서도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임베디드 시스템의 부팅 장치의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임베디드 시스템의 부팅 순서도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 메인 메모리의 구조를 도시한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임베디드 시스템의 웜 부트 시 인터럽트를 이용하여 부팅하는 방법의 순서도이다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 메모리의 구조를 도시한다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 임베디드 시스템의 웜 부트 시 초기화 함수를 이용하여 부팅하는 방법의 순서도이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메인 메모리의 구조를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

200: 임베디드 시스템의 부팅 장치

210: 전원 공급부

220: 제어부

230: 실행부

본 발명은 임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인 메모리에 전원을 지속적으로 공급하고 이를 활용하여 웜 부팅시 부팅 시간 단축 및 다양한 부팅 시점을 정할 수 있는 임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

임베디드 시스템(이하 ‘시스템’ 이라고도 한다)은 마이크로 프로세서나 마이크로 컨트롤러를 내장한 전자 시스템으로서 시스템에 컴퓨터가 내장되어 있는 형태라고 할 수 있다. 임베디드 시스템의 예는 자동차의 연료 분사 장치, 항공기의 자동 파일럿, 통신 기기, 셋톱박스, 캠코더, 로봇 컨트롤러, 의료 기기, 산업용 컨트롤러, 계측기, 네트워크 라우터, MP3 플레이어, 비디오 게임기, 디지털 카메라, 프린터 등 다양하다.

일반적으로 임베디드 시스템은 8비트 또는 16비트 마이크로 프로세서(CPU)나 마이크로 컨트롤러를 탑재한 시스템이다. 예를 들어 디지털 온도계는 온도 센서, AD 컨버터, 마이크로 프로세서, 메모리, LCD 모듈 등으로 구성된 간단한 임베디드 시스템이다.

도 1은 종래 임베디드 시스템의 부팅 순서도이다.

임베디드 시스템은 전원이 공급되면 부팅(booting)이 이루어지고, POST(Power On Self Test) 과정을 수행하여 시스템에 이상이 없으면, 운영체제(OS; Operating System)를 구동시킨다. 이와 같이 운영체제의 환경하에서 다양한 응용 프로그램들을 실행할 수 있다. 또한, 차후 사용될 부트 이미지를 생성하기 위하여 메인 메모리로부터 시스템의 특정 상태의 부트 이미지를 생성하고, 생성된 부트 이미지를 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크 롬 및 메모리 장치 등의 저장 장치로 저장한다.

시스템의 종료 시 하드디스크 드라이브, 컴팩트 디스크 롬 및 메모리 장치와 같은 저장 장치로부터 메인 메모리의 초기 저장 상태에 따른 부트 이미지를 독출하고, 독출된 부트 이미지를 메인 메모리에 로드한다(S11, S21).

이때 전체 컴퓨터 시스템의 주 전원의 공급은 차단되지만, 메인 메모리에는 보조 전원으로서 지속적으로 전원을 공급한다(S31). 이와 같이 메인 메모리에 지속적으로 전원을 공급하게 되면 메인 메모리 내의 내용은 시스템과 상관없이 유지하게 된다.

다시 시스템 부팅 시에는 시스템의 하드웨어 구성 요소들의 초기화 및 이상 유무를 검사하는 POST 과정을 수행한다(S41).

또한 CPU(중앙처리 장치)의 명령어 포인터(Instruction Pointer)를 메인 메모리의 특정 영역으로 설정하여 설정된 특정 영역으로부터 부트 이미지를 독출하여 운영 체제를 구동하게 된다(S51, S61).

그러나 종래 기술은 부트 이미지를 따로 저장장치에 저장하므로 부팅 시에 상기 저장장치로부터 메인 메모리로 복사하는 지연 시간이 발생하며, 메인 메모리 에 저장된 부트 이미지를 사용하더라도 기존에 부팅을 종료시킨 부분에서 다시 시작하게 되어있어 시스템 내 장치들의 상태가 종료시킬 때와 다른 상태여야 하는 시스템에서는 사용 제약이 있는 문제점이 있다.

본 발명은 임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 임베디드 시스템의 부팅 장치는 부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별하는 제어부 및 웜 부트인지 여부의 판별에 따라 메인 메모리의 운영 체제의 시작 부분으로 명령어 포인터를 설정하여 운영 체제를 실행하는 실행부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 임베디드 시스템의 부팅 방법은 부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별하는 단계 및 웜 부트인지 여부의 판별에 따라 메인 메모리의 운영 체제의 시작 부분으로 명령어 포인터를 설정하여 운영 체제를 실행하는 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

임베디드 시스템의 부팅 장치(200)는 전원 공급부(210), 제어부(220) 및 실행부(230)를 포함한다.

전원 공급부(210)는 메인 메모리에 전원을 공급한다. 예를 들어 임베디드 시스템의 종료 시 전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리의 전원을 유지한 채 주 전원을 차단한다.

제어부(220)는 현재 부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별한다. 예를 들어 시스템을 종료한 후, 다시 부팅시키기 위해 전원을 공급하면 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 제어부(220)를 통해 판별한다.

실행부(230)는 상기 제어부(220)의 웜 부트 여부의 판별에 따라 시스템을 부 팅한다. 예를 들어 제어부(220)를 통해 웜 부트가 아니라고 판별된 경우, 부트 로더(boot loader)를 실행하여 콜드 부팅의 순서로 부팅한다. 반면 웜 부트라고 판별된 경우, 메인 메모리의 운영체제의 시작 부분으로 CPU(중앙처리 장치)의 명령어 포인터를 설정하여 운영체제를 실행한다. 또한 인터럽트를 발생시켜 메인 메모리의 운영체제에 포함되어 있는 인터럽트 서비스 루틴에 있는 코드를 실행하거나, 메인 메모리의 초기화 함수로 중앙 처리 장치의 명령어 포인터를 설정하고 초기화 함수를 실행하여 부팅 전 시스템 종료 시의 상태로 부팅할 수 있다.

상기 시스템 종료 시의 상태는 예를 들어 콜드 부팅과 같이 초기화되어 부팅되는 상태 및 시스템이 종료되는 시점에서 다시 부팅되는 상태 즉, 예를 들어 동영상이나 음악을 듣고 있었다면 부팅 전 시스템 종료 시의 상태부터 재생되는 상태를 포함한다. 이외에도 사용자가 각 시스템에 맞게 정의한 특정한 상태 즉, 예를 들어 카메라와 같은 기기에서 시스템(카메라) 종료 시 모드를 변경했다면 웜 부트 시 변경된 사항을 체크하여 해당 변경 상태를 적용한 시스템 종료 시의 상태로 부팅하는 것을 포함한다.

상기 '부'는 '모듈'로 표현될 수 있으며, 상기 '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모 듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.

임베디드 시스템의 종료 시 전원 공급부(210)(보조 전원)를 통해 메인 메모리의 전원을 유지한 채 주 전원을 차단한다(S301).

시스템을 종료한 후, 다시 부팅 시키기 위해 전원을 공급하면 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 제어부(220)를 통해 판별한다(S311, S321).

만약, 웜 부트가 아니라면 실행부(230)를 통해 부트 로더(boot loader)를 실행하여 콜드 부팅의 순서로 부팅한다(S331).

반면, 웜 부트라면 실행부(230)를 통해 메인 메모리의 운영체제의 시작 부분으로 CPU(중앙처리 장치)의 명령어 포인터를 설정하여 운영체제를 실행한다(S341). 이때, 메인 메모리에 복사되어 있는 운영체제의 내용은 운영체제의 실행 중에 삭제되거나 변경되지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 부트 로더의 실행시간과 운영체제가 저장된 저장장치에서 메인 메모리로 운영체제를 복사하는 지연 시간을 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 메모리의 구조를 도시한다.

임베디드 시스템의 웜 부트 시 메인 메모리의 운영체제 부분으로 중앙처리 장치의 명령어 포인터를 설정하는 메인 메모리의 구조를 설명한다.

시스템이 종료되면, 전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리(400)의 전원을 유지한 채 주 전원은 차단한다.

시스템을 종료한 후, 다시 부팅시키기 위해 전원을 공급하면 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 판별하고, 만약 웜 부트라면 운영체제(410)의 시작 부분으로 중앙처리 장치의 명령어 포인터(402)를 설정하여 운영체제를 실행한다. 동적 메모리는 메모리 할당이 필요할 경우 해당 메모리를 생성하여 사용하고 필요 없을 경우 언제든지 해제하여 메모리를 동적으로 운영할 수 있다.

전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리는 시스템 종료 시의 정보를 유지하고 다시 부팅시키기 위해 전원 공급부(210)를 통해 전원을 공급하면, 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 제어부(220)를 통해 판별한다(S501, S511).

만약, 웜 부트가 아니라면 실행부(230)를 통해 부트 로더를 실행하여 콜드 부팅의 순서로 부팅한다(S521).

반면, 웜 부트라면 실행부(230)를 통해 인터럽트를 발생시킨다(S531). 인터럽트는 CPU의 웜 부트 레지스터를 검사하여 웜 부트 레지스터의 내용에 따라 발생시키는 것이 바람직하다.

다음 단계에서 상기 인터럽트가 발생되면 메인 메모리의 운영체제에 포함되 어 있는 인터럽트 서비스 루틴에 있는 코드를 실행시켜 시스템 종료 시의 상태로 부팅한다(S541). 상기 시스템 종료 시의 상태는 예를 들어 콜드 부팅과 같이 초기화되어 부팅되는 상태 및 시스템이 종료되는 시점에서 다시 부팅되는 상태 즉, 예를 들어 동영상이나 음악을 듣고 있었다면 부팅 전 시스템 종료 시의 상태부터 재생되는 상태를 포함한다. 이외에도 사용자가 각 시스템에 맞게 정의한 특정한 상태 즉, 예를 들어 카메라와 같은 기기에서 시스템(카메라) 종료 시 모드를 변경했다면 웜 부트 시 변경된 사항을 체크하여 해당 변경 상태를 적용한 시스템 종료 시의 상태로 부팅하는 것을 포함한다.

임베디드 시스템의 웜 부트 시 메인 메모리의 운영체제에 포함되어 있는 인터럽트 서비스 루틴에 있는 코드를 실행하는 메인 메모리의 구조를 설명한다.

전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리(400)는 시스템 종료 시의 정보를 유지하고 있고, 다시 부팅시키기 위해 전원을 공급하면 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 판별하고, 만약 웜 부트라면 인터럽트를 발생시켜 메인 메모리의 운영체제에 포함되어 있는 인터럽트 서비스 루틴(610)에 있는 코드를 실행시켜서 시스템 종료 시의 상태로 부팅한다. 동적 메모리는 메모리 할당이 필요할 경우 해당 메모리를 생성하여 사용하고, 필요 없을 경우 언제든지 해제하여 메모리를 동적으로 운영할 수 있다.

시스템 종료 시 메인 메모리에 차후 웜 부트 시 수행되어야 할 초기화 함수의 포인터를 저장한다(S701). 초기화 함수는 웜 부트 시 최초로 실행되는 함수로써 메인 메모리에 저장된 시스템 종료 시의 정보를 판독한다.

전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리의 전원을 유지한 채 주 전원은 차단한다(S711).

시스템을 종료한 후, 다시 부팅시키기 위해 전원을 공급하면 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 제어부(220)를 통해 판별한다(S721, S731).

만약, 웜 부트가 아니라면 실행부(230)를 통해 부트 로더를 실행하여 콜드 부팅의 순서로 부팅한다(S741).

반면, 웜 부트라면 실행부(230)를 통해 시스템 종료 시(즉 상기 S701 단계)의 상태 정보를 포함하는 메인 메모리의 초기화 함수로 중앙 처리 장치의 명령어 포인터를 설정하여 초기화 함수를 실행하고, 시스템 종료시의 상태로 부팅한다(S751). 상기 시스템 종료 시의 상태는 예를 들어 콜드 부팅과 같이 초기화 되어 부팅되는 상태 및 시스템이 종료되는 시점에서 다시 부팅되는 상태 즉, 예를 들어 동영상이나 음악을 듣고 있었다면 부팅 전 시스템 종료 시의 상태부터 재생되는 상태를 포함한다. 이외에도 사용자가 각 시스템에 맞게 정의한 특정한 상태 즉, 예를 들어 카메라와 같은 기기에서 시스템(카메라) 종료 시 모드를 변경했다면 웜 부트 시 변경된 사항을 체크하여 해당 변경 상태를 적용한 시스템 종료 시의 상태로 부팅하는 것을 포함한다.

임베디드 시스템의 웜 부트 시 메인 메모리의 초기화 함수 포인터로 중앙처리 장치의 명령어 포인터를 설정하는 메인 메모리의 구조를 설명한다.

시스템이 종료되면, 메인 메모리(400)에 차후 웜 부트 시 수행되어야 할 초기화 함수의 포인터를 저장한다. 이때 초기화 함수는 웜 부트 시 최초로 실행되는 함수로써 메인 메모리에 저장된 시스템 종료 시의 정보를 판독한다.

또한 전원 공급부(210)를 통해 메인 메모리(400)의 전원을 유지한 채 주 전원은 차단한다. 시스템을 종료한 후, 다시 부팅시키기 위해 전원을 공급하면, 현재 부팅 모드가 웜 부트인지를 판별하고, 만약 웜 부트라면 시스템 종료 시의 상태 정보를 포함하는 메인 메모리(400)의 초기화 함수로 중앙 처리 장치의 명령어 포인터(402)를 설정하여 초기화 함수(810)를 실행하고, 시스템 종료 시의 상태로 부팅한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 임베디드 시스템의 부팅 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 임베디드 시스템의 재 부팅 시 한정된 부팅 시점을 개발자의 필요에 따라 개발자가 정의한 상태로 부팅이 가능한 장점이 있다.

둘째, 부팅 시마다 시스템 내의 디바이스 상태가 변할 수 있는 임베디드 시스템에서 효과적인 웜 부트를 할 수 있는 장점도 있다.

Claims

부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별하는 제어부; 및

상기 부팅 모드가 상기 웜 부트인 경우 인터럽트를 발생시켜 메인 메모리의 운영체제에 포함되어 있는 인터럽트 서비스 루틴에 있는 코드를 실행시키거나, 상기 메인 메모리의 초기화 함수로 명령어 포인터를 설정하고 상기 초기화 함수를 실행시켜 시스템 종료시의 상태로 부팅시키는 실행부를 포함하는, 임베디드 시스템의 부팅 장치.
제 1항에 있어서,

상기 메인 메모리에 전원을 공급하여 상기 메인 메모리에 상기 시스템 종료시의 정보를 유지시키는 전원 공급부를 더 포함하는, 임베디드 시스템의 부팅 장치.
부팅 모드가 웜 부트인지 여부를 판별하는 단계; 및

상기 부팅 모드가 상기 웜 부트인 경우 인터럽트를 발생시켜 메인 메모리의 운영체제에 포함되어 있는 인터럽트 서비스 루틴에 있는 코드를 실행시키거나, 상기 메인 메모리의 초기화 함수로 명령어 포인터를 설정하고 상기 초기화 함수를 실행시켜 시스템 종료시의 상태로 부팅시키는 단계를 포함하는, 임베디드 시스템의 부팅 방법.
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