TWI270818B - Boot method for quickly activating a computer system - Google Patents

Description

J270818

-五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電腦系統之開機方法，尤指一 :快=動電腦系統之開機方法，藉由預先致能快取記憶 1 巾田鈿紐初始化晶片組與系統記憶體所需的時間，而 可有效達到電腦系統快速開機之目的。 【先前技術】 - 在分秒必爭的資訊時代裡，電腦設備之執行速率是 ，購之指標，同時亦是銷售價格之定價標準之一，因 ’資訊業者無不致力於電腦執行速率之提升。隨著電腦 λ備在使用上之機動性需求，一般使用者往往希望在一按 下電，鍵之後，電腦設備能快速地完成開機過程，而可一 :子就進入到作業系統，以供使用者能開始操作電腦並執 灯其所需之作業。因此，如何加速電腦系統開機速率乃 目前眾所期待之技術。 一般電腦系統之主要元件配置方式係如第1圖所示。 一般電腦系統1 〇主要包含有一中央處理單元（CPU) 11、一 包含有北橋晶片1 51及南橋晶片1 5 3之晶片組1 5。其中，北 鲁橋晶片151連接CPU 11及南橋晶片153，另連接有一系統記 憶體17及圖形加速埠（AGP) 191。南橋晶片153則連接一唯 讀記憶體（ROM) 1 3、硬碟機1 94與其他週邊裝置，如光碟 機195、音效裝置196、串列匯流排192及輸入輸出裝置193 等。而一般電腦系統10中，其CPU 11則尚可連接至少一快 取記憶體（cache)18，可用以暫存CPU 11運算時所需之資

•1270818 m -1、發明說明： ' ---------- 料’藉以提高系統運作之速率。 能正ΐϊΐ個系統構件繁多、功能複雜，要使電腦系統10 =確：作’必須利用CPU "執行一連串的硬體價測、測 二初D化的程序，而執行這些程序所需的程式碼稱為基 剧入輪出系統（Basic Input Output System; BIOS ^ 133 ’、為防止不當的修改或更動而導致系統產生錯誤，甚 至無=啟動，一般將之儲存於唯讀記憶體丨3中。 - 當系統電源啟動後，首先被執行的為BIOS 133中之開 機自我測試（power 〇n Self Test; p〇ST)程式。該p〇ST程 丨=係包含有一連串的子程式，每個子程式係依順序執行， 刀別對其相對應之硬體設備進行測試及初始化程序，待各 個硬體設備都處於正常運作狀態後，電腦系統丨〇再載入一 作業系統’藉以提供使用者所需之操作介面。 由於唯讀記憶體一般係以ISA匯流排i314LPC匯流排 連接於南橋晶片1 5 3，在沒有任何系統記憶體可以使用的 情況下’CPU 11在執行p〇ST程式時，必須透過該isa匯流 排1 3 1或LPC匯流排來來回回一筆一筆地讀取儲存於該唯讀 記憶體13内的BIOS 133資料，藉以對相關硬體設備進行測 鲁試及初始化程序’而IS A匯流排1 31之傳輸速率最快也只能 達8· 33Hz，就算使用LPC匯流排也只能提昇到33MHz，相對 於現今系統的運作速率實在是太慢了，因此，電腦系統J 〇 在開機過程中，便必須耗費很多時間在丨s A匯流排線1 31上 作資料傳輸。 請參閱第2圖，係習知電腦系統之開機流程圖；如圖

第6頁 J270818 -五、發明說明（3) -- 所示，其主要實施步驟係包括有：由使用者開啟電腦系統 之電源201 ;系統電源啟動後，再由CPU去存取並執rM〇s 内之P 0 S T程式2 0 2 ;隨即初始化晶片組2 0 3，亦即，對北才夺 .晶片與南橋晶片執行初始化之動作；接著CPU再透過令玄北 橋晶片之電氣連接而偵測該電腦系統上之系統記憶體了並 且執行初始化冬動作204 ;緊接著該CPU便開始對快取記憒 體執行初始化之程序2 0 5。 待該快取記憶體初始化完成後，CPU便可藉由系統^己 憶體與快取記憶體之輔助，而對其他週邊設備執行初始化 —之動作2 0 6，如：圖形加速埠、串列匯流排、輸入輸出°裝 置、硬碟機、光碟機及音訊裝置等等；而最後載入一作^ 系統而完成開機程序207。 ” 由上述之習知技術得知，該CPU在對該晶片組及該系 統記憶體進行初始化時，該CPU僅能透過該ISA匯流排來來 回回一筆一筆地讀取唯讀記憶體中BI〇s内所需之相關資料 ，因而延長硬體設備之初始化作業及系統開機所需的時間 ，在現今分秒必爭的社會中，實為不可忽視的時間浪費。 為此，如何針對上述習用電腦系統開機作業流程所存 在的缺點’以没计出一種電腦系統之開機方法，尤指一種 可快速啟動電腦系統之開機方法，藉由致能快取記憶體， 使得在初始化晶片組與系統記憶體之際，CPU能直接將所 需資料自唯續§己憶體中頃出且存入快取記憶體内，以供Cp

-1270818

u隨時讀取，進而加速電腦系統開機 之發明重點。爰是， ’此即為本發明 本發明之主要目的，在於提供一種可 統之開機方法，其主要係在晶片組與記憶體初上動系 先將快取記憶體致能，使得CPU ▲對晶片組 執行初始化之際，能得到快取記憶體之辅=、、充j丨思體 速電腦系統開機之目的。 進而達到加 本發明之次要目的’在於提供一種可快速啟 統之開機方法’其主要係藉由將快取記憶體致能= 丨ϋ旎將讀取BI 0S内之所需資料儲存於快取記憶體内， 必重複地透過ISΑ匯流排讀取Β I 0S内之資料，而可、次 料傳輸之時間，進而縮短電腦開機所耗費之時間。/ V貝 本發明之又一目的，在於提供一種可快速啟動電 統之開機方法，其主要係於完成晶片組與系統記憶體之後 ，將快取記憶體禁能，再進行快取記憶體初始化之動作， ^使系統回歸一般之正常開機程序，藉以防止系統發生錯 為達成上述目的’本發明提供一種可快速啟動電腦系 鲁統之開機方法，其中該電腦系統包含有一中央處理單元’、、 一快取記憶體、一晶片組、一系統記憶體、一包含有基本 輸入輸出系統之唯讀記憶體及複數個週邊設備，該開^方 $之主要實施步驟係包括有··開啟電源；致能該快取記憶 體’執行該晶片組之初始化動作；執行初始化該系統記情 體之初始化動作；禁能該快取記憶體；執行該快取記憶^

第8頁 •·ΐ27〇818

之初始化動作；執行該週邊設備之初始化動作；及載入 作業系統。 【貫施方式】 兹為使貴審查委員對本發明之特徵、結構、方法及 所達成之功效有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施 圖例及配合詳細之說明，說明如後： 、 w首先，請參閱第3圖，係為本發明一較佳實施例之電 ，系統開機作業流程圖；如圖所示，當使用者開啟一電腦 ^f統之電源開關3〇ι時，在電流與電壓穩定供應後，其接 續而來的開機作業程序是由中央處理單元（CPU)去存^並 1行儲存於一唯讀記憶體（R0M)内的基本輸入輸出系統（ 0 S)中之開機自我測试（p 〇 s τ )程式3 〇 2。其中，該p 〇 s τ程 2係包含有複數個子程式，而在本發明中，其首先執行的 以:陕取°己彳思體（cache)致能303，使得該快取記憶體得 ^揮其快速暫存資料之功能。 妒斟^ m〇3之後，cpu便可在快取記憶體的輔助之下開 動作後’ Ik即對系統記憶體執行初 空間大幅增加，而可油〆甘％綠々菔/、J運用之，己十思 緊 τ助A其後績各項指令的執行速度。 豕接者’本貫施例之開機方法係一 體禁能之步驟306， |i Φ ^ 將孩丨夬取圯fe 中應有的狀態，可防回歸到-般開機程序 丨万止糸統產生無法預測的錯誤；之後，

1270818 •五、發明說明（6) 再對5亥快取§己憶體執行初始化的動作3 q 7。至此，該c p jj便 可藉由記憶體與快取記憶體之輔助而快速執行後續週邊設 備之初始化動作308，使得該電腦系統得以完成硬體設備 之測試，而在最後將一作業系統載入3〇9，並完成電腦系 統之開機作業。

在一般電腦系統的作業設計上，當C P U欲讀取資料時 ’首先會到快取記憶體中搜尋’若快取記憶體中沒有該筆 >料’則會到糸統記憶體中哥找；如果在系統記憶體中還 是找不到該筆資料，這時才會到該筆資料儲存位址所在的 Φ儲存媒體（如硬碟、唯讀記憶體等）中讀取所需的資料。故 而可由上述得知，在步驟303將快取記憶體致能之後，CPU 在初始化該晶片組與該記憶體時，便可得到該快取記憶體 之辅助。 當C P U到唯讀記憶體讀取資料時，即可將所讀取的資 料連同该筆資料後續的數筆資料一併儲存到快取記憶體内 。如此，CPU在進行晶片組及系統記憶體的初始化^作時 ’可直接在快取記憶體中讀取所需的資料，而不必重複地 透過IS A匯流排去唯讀記憶體内尋找所需之資料，因此可 有效縮減資料傳輸所必須耗費之時間，進而大幅加速電腦 系統開機之速率。 其次，凊參閱第4圖，係本發明一較佳實施例初始化 系統記憶體之流程圖。一般電腦系統中所使用的系統記憶 體係為隨機存取記憶體（Randoni Access Memory; RAM)， 例如：動態隨機存取記憶體（Dynamic RAM; drAM)、靜態

'1270818 五、發明說明（7) 隨機存取記憶體（Static RAM; SRAM)、同步動態隨機存取 呂己憶體（Synchronous DRAM; SDRAM)、雙倍資料傳輪率（ Double Date Rate ; DDR)的隨機存取記憶體、第二代雙倍 資料傳輪率（DDR Π )的隨機存取記憶體等，及其他類型的 隨機存取記憶體。 當電腦系統之系統記憶體係採用雙倍資料傳輸率隨機 存取冗憶體（如DDR-SDRAM)或第二代雙倍資料傳輸率隨機 存取$憶體（如DDR Π -SDRAM)時，則系統記憶體的初始化 動作尚需包含如圖所示之實施步驟，其主要包含右：偵測 關參數 data ；輸入 量資料 择式的 r周㈣ &開機 A匯流 IOS t ”匕it 卜、統之 卜明之 i率可 \ 1270818 五、發明說明（8) — 較傳統開機方法提高約6到4〇倍 ^ 機技術的一大突破。 。工右，貫可謂電腦系統開 在本發明之開機方法中，1 選擇為第一級快取記情邮rT彳/、所運用之快取記憶體係可 (L2 cache)、帛=@ Cache)、第二級快取記憶體 其中之-，皆Μ 憶體““則及其組合式之 综上所述，當Ϊ2: 統之功效。 方法，尤指一種可快速啟叙：有關於-種電腦系統之開機 •先致能快取記，：=電腦系統之開機方法，藉由預 所需的時間， 短初始化晶片組與系統記憶體 本發明實二統快速開機之目的。故 者，應符合專利中請要 進步及可供產業利用功效 ，懇請貴審查委員早^ ^犮依法提請發明專利申請 以上所述者，僅為本：：本：明”，實感德便。 發=施:r方:凡r發明申請專利= 與修飾，均應=於=明之方::專其::::?均_ 1270818 -圖式簡單說明 第1圖：係一電腦系統之主要元件方塊示意圖； 第2圖：係習知電腦系統之開機流程圖； 第3圖：係本發明一較佳實施例之電腦系統開機作業流程 圖；及 第4圖：係本發明一較佳實施例初始化系統記憶體之流程 圖。 【主要元件符號說明】 10 電腦系統 11 CPU 13 BIOS 131 ISA匯流排線 15 晶片組 151 北橋晶片 153 南橋晶片 17 系統記憶體 18 快取記憶體 191 AGP 192 串列匯流排 193 輸入輸出裝置 194 硬碟機 195 光碟機 196 音效裝置

第13頁

Claims (1)

1. -1270818 六、申請專利範圍 1 · 一種可快速啟動電腦系統之開機方法，其中該電腦系 統包含有一中央處理單元、一快取記憶體、一晶片組 、一系統記憶體、一包含有基本輪入輸出系統之唯讀 記憶體及複數個週邊設備，該開機方法之主要實施步 驟係包括有： 開啟電源； 致能該快取記憶體； 執行該晶片組之初始化動作； 執行該系統記憶體之初始化動作；

   1270818

   第15頁