減少總存儲器使用量的微電腦系統與方法
2023-07-26 06:30:51
專利名稱：減少總存儲器使用量的微電腦系統與方法
技術領域：
本發明是提供一種減少總存儲器使用量的微電腦系統及其方法，尤指一種可減少非易失性存儲器使用量的微電腦系統及其方法。
隨著集成電路科技的日益進步，已有越來越多的微電腦系統被設計出來，以輔助日常一些裝置的操作，如行動電話、空調、掃描器、路由器等。而與個人電腦系統相較之下，微電腦系統所包含的電晶體數目較少，故其耗電量小，且因其較為容易設計，所以其應用上也較個人電腦更多樣化。而為了讓微電腦系統的運行能符合不同使用者的需求，通常微電腦系統會被設計成允許使用者可依其需求來作個別設定，而這類允許使用者設定的微電腦系統則尚須利用一存儲裝置來存儲使用者的各項設定。在眾多可用來存儲數據的裝置當中，快閃記憶體(flash memory)因其非易失性(nonvolatile)記憶以及運行穩定等特性，而常被用來當作這類微電腦系統的存儲裝置。此外，微電腦系統內的快閃記憶體除了如上所述可用來存儲使用者的各項設定之外，通常還可用來存儲各種控制微電腦系統的作業程序，例如開機程序、快閃記憶體驅動程序等，其中快閃記憶體驅動程序是用來控制數據寫入快閃記憶體時的各項操作。需特別說明的，快閃記憶體在使用上有一項限制，那就是不能在將數據寫入至快閃記憶體時，同時對該快閃記憶體進行數據讀取的動作，因為如果同一時間對快閃記憶體進行數據寫入及讀取動作的話，很可能造成快閃記憶體的誤動作，而使數據毀損。然而，因微電腦系統在執行快閃記憶體驅動程序以將數據寫入快閃記憶體時，須於進行寫入數據的動作時讀取快閃記憶體驅動程序的程序碼來執行，故為了確保所寫入的數據的正確性，熟知的微電腦系統的作法是將快閃記憶體中的所有程序複製至另一存儲裝置存儲，之後再從該存儲裝置讀取並執行其中的快閃記憶體驅動程序，以避免上述的問題。
請參考
圖1，圖1為熟知微電腦系統(microcomputer)10的功能方塊圖。微電腦系統10是明棋電通公司(Acer Communications Multimedia Inc.)於該公司型號為FCD E320/E321的網絡數據設備中所採用，其包含有一處理器(centra1 processing unit，CPU)12用來控制微電腦系統10的操作，一第一晶片(chip)16其內形成有一快閃記憶體24，一地址總線(addressbus)18用來傳遞存儲器地址信號，以及一數據總線(data bus)22用來傳遞存儲於快閃記憶體26及存儲器24的數據。其中，快閃記憶體26內存儲有一系統程序28用來控制微電腦系統10的操作，一數據文件36用來存儲微電腦系統10的相關設定數據，以及一快閃記憶體驅動程序32用來控制快閃記憶體26的操作以使數據得以寫到數據文件36內。另外，存儲器24是一非易失性存儲器(volatile memory)，例如動態隨機存取存儲器(DRAM)，處理器12可將數據暫存於存儲器24內。
當微電腦系統10啟動後，處理器12會將快閃記憶體26中所存儲的系統程序28以及快閃記憶體驅動程序32載入至存儲器24中存儲。請參考圖2，圖2為圖1存儲器24及快閃記憶體26的存儲器地址及區域分配圖。如圖2所示，快閃記憶體2 6是對應至存儲器地址區域0×80000～0×FFFFF，而存儲器24則對應至存儲器地址區域0×00000～0×7FFFF。其中，快閃記憶體驅動程序32存儲於快閃記憶體26的存儲器地址區域0×80400～0×8FFFF中，系統程序28存儲於快閃記憶體26的存儲器地址區域0×90000～0×F7FFF中，而數據文件36則存儲於快閃記憶體26的存儲器地址區域0×7F800～0×7FAFF之中。當微電腦系統10開始運行時，處理器12會將快閃記憶體26中所有的程序(如系統程序28及快閃記憶體驅動程序32等)載入至存儲器24裡。如圖2所示，處理器12會將系統程序28載入至存儲器24的存儲器地址區域0×10000～0×78000中，並將快閃記憶體驅動程序32載入至存儲器24的存儲器地址區域0×00400～0×0FFFF中存儲，而當處理器12欲執行相關程序碼時，皆會由存儲器24相對的存儲器區域來讀取。故當處理器12執行快閃記憶體驅動程序32以將數據寫入快閃記憶體26的數據文件36時，處理器12是由存儲器地址區域0×00400～0×0FFFF中讀取快閃記憶體驅動程序32的程序碼來執行，因此，微電腦系統10即不需於數據寫入至數據文件36時從快閃記憶體26來讀取快閃記憶體驅動程序32的程序碼，進而可確保將數據寫入至快閃記憶體26時的正確性。然而，因處理器12是將快閃記憶體26中所有的程序碼皆載入至存儲器24中存儲，故當快閃記憶體26中的程序碼過多時，微電腦系統10將因而相對地須具有較大的總存儲器容量(total memory capacity)。
因此本發明的主要目的即在於提供一種可減少微電腦系統總存儲器容量的方法，以解決上述的問題。
該微電腦系統包含有一快閃記憶體、一非易失性存儲器以及一處理器。該方法是將存儲於該快閃記憶體中、但會於快閃記憶體數據寫入時影響其數據寫入正確性的相關程序載入至該非易失性存儲器中，並使該處理器於讀取這些相關程序的程序碼時由該非易失性存儲器中讀取，以避免當處理器執行該快閃記憶體驅動程序以將數據寫入該快閃記憶體時，該處理器會從該快閃記憶體中讀取任何相關的程序數據。
圖1為熟知微電腦系統的功能方塊圖。
圖2為圖1存儲器及快閃記憶體的存儲器地址及區域分配圖。
圖3為本發明微電腦系統的功能方塊圖。
圖4為圖3存儲器及快閃記憶體的存儲器地址及區域分配圖。
請參考圖3，圖3為本發明微電腦系統100的功能方塊圖。微電腦系統100包含有一處理器112用來控制微電腦系統100的操作，一第一晶片116其內形成有一快閃記憶體126，一第二晶片114其內形成有一存儲器124，一地址總線118用來傳遞存儲器地址信號，以及一數據總線122用來傳遞存儲於快閃記憶體126及存儲器124的數據。其中，快閃記憶體126內存儲有一系統程序128用來控制微電腦系統100操作，一數據文件136用來存儲微電腦系統100相關的設定數據，以及一快閃記憶體驅動程序132用來控制快閃記憶體126操作以將數據寫入數據文件136內。系統程序128包含有一系統函數庫(system library)138，其包含有各種公用程序，系統程序128及快閃記憶體驅動程序132需要以呼叫的方式來執行系統函數庫138的部分公用程序。另外，存儲器124是一非易失性存儲器，例如動態隨機存取存儲器(DRAM)，處理器112可將數據暫存於存儲器124內。
微電腦系統100可用來控制一網絡數據設備(未顯示)的操作，當該網絡數據設備開機時，處理器112會將快閃記憶體126中所存儲的快閃記憶體驅動程序132載入至存儲器124中存儲。請參考圖4。圖4為圖3存儲器124及快閃記憶體126的存儲器地址及區域分配圖。如圖4所示，快閃記憶體126是對應至存儲器地址區域0×80000～0×FFFFF，而存儲器124則對應至存儲器地址區域0×00000～0×7FFFF。其中，快閃記憶體驅動程序132存儲於快閃記憶體126的存儲器地址區域0×80400～0×8FFFF中，系統程序128存儲於快閃記憶體126的存儲器地址區域0×90000～0×F7FFF中，而數據文件136則存儲於快閃記憶體126的存儲器地址區域0×F8000～0×FAFFF之中。當微電腦系統100開始運行時，處理器112會將快閃記憶體驅動程序132載入至存儲器124的存儲器地址區域0×00400～0×0FFFF中存儲，因此當處理器112執行快閃記憶體驅動程序132以將數據寫入數據文件136時，處理器112即可從存儲器地址區域0×00400～0×0FFFF中讀取快閃記憶體驅動程序132的程序碼來執行，而如此一來，微電腦系統100即不需於數據文件136數據寫入時從快閃記憶體126來讀取快閃記憶體驅動程序132的程序碼，進而可確保將數據寫入至數據文件136時的正確性。另外，因處理器112於執行快閃記憶體驅動程序132時，快閃記憶體驅動程序132會呼叫一些系統程序128的函數，而為避免因呼叫快閃記憶體126內的系統程序128的函數而造成於進行快閃記憶體126數據寫入動作時發生誤寫數據的情況，故處理器112會將包含有系統程序128的公用程序的系統函數庫138載入至存儲器124的存儲器地址區域0×10000～0×17FFF中存儲。當快閃記憶體驅動程序132呼叫系統程序132的函數時，即可由存儲於存儲器地址區域0×10000～0×17FFF中的系統函數庫138取得相關的函數，而如此一來即可以避免發生數據誤寫的情況。與熟知微電腦系統10不同的是，微電腦系統100的處理器112於執行系統程序128以控制微電腦系統100的操作時，是由快閃記憶體126的存儲器地址區域0×A0000～0×F7FFF中讀取相關程序數據。因此，比較於熟知的微電腦系統10將所有的系統程序28的程序碼載入至存儲器24存儲，本發明的微電腦系統100隻會將系統程序128中部分會於數據寫進快閃記憶體126時被處理器112所讀取的程序碼(如系統函數庫138)載入至存儲器124存儲，因此微電腦系統100即可在與微電腦系統10具有相同功能的前提下，使用數據存儲空間較存儲器24小的存儲器124，如此一來即可達到減少微電腦系統100總存儲器容量的目的。
由上述可知，根據本發明用以減少微電腦系統100的總存儲器容量的方法，一般而言包含以下步驟；(A)當微電腦系統100啟動後，將快閃記憶體驅動程序132以及系統函數庫138載入至存儲器124中存儲；(B)當處理器110欲將數據寫入快閃記憶體126中的數據文件136時，使處理器122從存儲器124中讀取快閃記憶體驅動程序132，以執行快閃記憶體驅動程序132；
(C)當快閃記憶體驅動程序132呼叫系統函數庫138時，使快閃記憶體驅動程序132呼叫存儲於存儲器124中的系統函數庫138；以及(D)當處理器110執行系統程序128時，使處理器110從快閃記憶體126中讀取系統程序128。
請再參考圖3及圖4，當處理器112執行系統程序128前，處理器112會藉由地址總線118傳送相關的地址信號至快閃記憶體126，以從快閃記憶體地址區域0×A0000～0×F7FFF讀取系統程序128，而當快閃記憶體126接收到相關的地址信號後即會經由數據總線122傳送系統程序128的程序碼至處理器112。同理，當處理器112執行快閃記憶體驅動程序132前，處理器112藉由地址總線118傳送相關的地址信號至存儲器124，以從存儲器地址區域0×00400～0×0FFFF讀取快閃記憶體驅動程序132，當存儲器124接收到相關的地址信號後即會經由數據總線122傳送快閃記憶體驅動程序132的碼式碼至該處理器。
另外，如圖3所示，系統程序128另包含一業界稱為「看門狗(watchdog)」的監控程序134。當處理器112執行系統程序128時，處理器112會周期性地執行監控程序134，以確定其所執行的系統程序128是否正確。而因監控程序134是周期性地經由處理器112所執行，故處理器112相對的會周期性地讀取監控程序134，而為了避免處理器112於執行快閃記憶體驅動程序132以將數據寫入快閃記憶體126時，會從快閃記憶體126讀取監控程序134，因此當微電腦系統100開啟後，處理器112須將監控程序134從快閃記憶體126複製到存儲器124的存儲器地址區域0×18000～0×1FFFF，之後再由存儲器地址區域0×18000～0×1FFFF中讀取監控程序134來執行。
在此需特別說明的，上述的各項程序皆是經由一編譯器(compiler)編譯後產生，在編譯器產生各項程序之前，程序設計人員須事先對各項程序作連結(link)及定位(locate)的處理，以使微電腦系統100開機時，處理器112會將快閃記憶體驅動程序132、系統函數庫138及監控程序134載入至存儲器124相對的存儲器地址區域，並且使處理器112於執行相關程序時，可經由事先規劃好的存儲器地址區域讀取到相關的程序碼。另外，編譯器除了可分別產生快閃記憶體驅動程序132及系統函數庫138外，編譯器亦可將快閃記憶體驅動程序132與其所有將會呼叫到的函數編譯在一起，而如此一來，快閃記憶體驅動程序132即可不須從系統函數庫138呼叫相關的函數，而處理器112亦不須事先將系統函數庫138載入至存儲器124存儲。
另外，為了讓使用者操作方便，微電腦系統100可設計成可讓使用者存儲不同的設定值，以符合其在不同環境操作時的需要，而為達到這樣的目的，則需將數據文件136分成多個區段來存儲使用者的不同設定值。如圖4所示，數據文件136可區分為多個數據區段142、144、146，其中每一數據區段可存儲一組使用者的設定值，而每一組設定值則分別對應於不同的使用者操作模式。使用者可事先將其最常用的幾組設定值存儲於數據區段142、144、146中，當需切換微電腦系統10的操作模式時，處理器112再從數據區段142、144、146中讀取相關的設定值即可。此外需特別說明的，大部分的快閃記憶體包含有多個存儲器區段(sectors)，而快閃記憶體是以存儲器區段為單位來進行數據寫入的動作，當有數據要寫進一記憶區段時，該記憶區段所存儲的數據會先遭到完全的抹除(erase)，之後改變後的數據才會寫進該記憶區段中。然而微電腦系統100的每一組使用者的設定值其數據量通常不會太大，因此若微電腦系統100所使用的快閃記憶體126其每一存儲器區段的存儲空間較所欲寫入的數據量大很多的話，不但會造成微電腦系統100於存儲數據時所需花費的時間較長，且會造成可存儲存儲器空間的浪費。因此，在設計微電腦系統100時通常會選用存儲器區段存儲空間較小的快閃記憶體，如SST公司(Silicon Storage Technology，Inc)所生產的型號SST28SF040A/SST28VF040A的快閃記憶體。
比較於熟知微電腦系統未經規劃而將快閃記憶體中所有程序碼載入至存儲器中，以避免誤寫數據至快閃記憶體的方式，本發明僅將快閃記憶體中會影響快閃記憶體數據寫入動作的相關程序載入存儲器，因此利用本發明的方法，即可設計出存儲器容量較小但功能與熟知微電腦系統相同的微電腦系統。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種減少一微電腦系統的總存儲器容量的方法，該微電腦系統包含有一快閃記憶體，其內存儲有一數據文件，用來存放該微電腦系統的相關設定數據；一快閃記憶體驅動程序，用來控制該快閃記憶體的操作以將數據寫入該數據文件；以及一系統程序，用來控制該微電腦系統的操作；一存儲器，用來存儲程序及數據；以及一處理器，用來執行該系統程序以控制該微電腦系統的操作；該方法包含下面步驟當該微電腦系統啟動後，將該快閃記憶體驅動程序載入至該存儲器中存儲；當該處理器欲將數據寫入該快閃記憶體的數據文件時，使該處理器從該存儲器中讀取該快閃記憶體驅動程序，以執行該快閃記憶體驅動程序；以及當該處理器執行該系統程序時，使該處理器從該快閃記憶體中讀取該系統程序。
2.如權利要求1所述的方法，其中該快閃記憶體另存儲一監控程序，當該處理器執行該系統程序時，該處理器會周期性地執行該監控程序，以確定其所執行的系統程序的正確性，該方法另包含下面步驟當該微電腦系統啟動後，將該監控程序載入至該存儲器中存儲；以及當該處理器執行該監控程序時，使該處理器從該存儲器中讀取該監控程序。
3.如權利要求1所述的方法，其中該系統程序包含有一系統函數庫，當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序時，該快閃記憶體驅動程序會呼叫該系統函數庫，該方法另包含下面步驟當該微電腦系統啟動後，將該系統函數庫載入至該存儲器中存儲；以及當該快閃記憶體驅動程序呼叫該系統函數庫時，使該快閃記憶體驅動程序呼叫存儲於該存儲器中的系統函數庫。
4.如權利要求1所述的方法，其中該存儲器是一非易失性存儲器。
5.如權利要求1所述的方法，其中該系統程序是存儲於該快閃記憶體的一第一存儲器地址區域，而該處理器是將該快閃記憶體驅動程序存儲於該存儲器的一第二存儲器地址區域。
6.如權利要求5所述的方法，其中該微電腦系統另包含一地址總線，用來傳遞存儲器地址信號，該方法另包含下面步驟當該處理器執行該系統程序前，使該處理器藉由該地址總線傳送相關的地址信號至該快閃記憶體，以從該第一存儲器地址區域讀取該系統程序；以及當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序前，使該處理器藉由該地址總線傳送相關的地址信號至該存儲器，以從該第二存儲器地址區域讀取該快閃記憶體驅動程序。
7.如權利要求1所述的方法，其中該微電腦系統另包含一數據總線，用來傳遞存儲於該快閃記憶體及該存儲器中的數據，該方法另包含下面步驟當該處理器執行該系統程序前，使該快閃記憶體經由該數據總線傳送該系統程序的程序碼至該處理器；以及當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序前，使該存儲器經由該數據總線傳送該快閃記憶體驅動程序的程序碼至該處理器。
8.如權利要求1所述的方法，其中該微電腦系統另包含有一第一晶片及一第二晶片，而該快閃記憶體是形成於該第一晶片之上，該存儲器則形成於該第二晶片之上。
9.如權利要求1所述的方法，其中該微電腦用來控制一網絡數據設備的操作。
10.一種微電腦系統，該微電腦系統包含有一快閃記憶體，其內存儲有一數據文件，用來存放該微電腦系統的相關設定數據；一快閃記憶體驅動程序，用來控制該快閃記憶體的操作以將數據寫入該數據文件；以及一系統程序，用來控制該微電腦系統的操作；一存儲器，用來存儲程序及數據；以及一處理器，用來執行該系統程序以控制該微電腦系統的操作；其中當該微電腦系統啟動後，該處理器會將該快閃記憶體驅動程序載入至該存儲器中存儲，當該處理器欲將數據寫入該快閃記憶體的數據文件內時，該處理器會從該存儲器中讀取該快閃記憶體驅動程序並執行該快閃記憶體驅動程序，而當該處理器停止執行該快閃記憶體驅動程序且欲執行該系統程序以控制該微電腦系統的操作時，該處理器會從該快閃記憶體中讀取該系統程序。
11.如權利要求10所述的微電腦系統，其中該快閃記憶體另存儲一監控程序，當該微電腦系統啟動後，該處理器會將該監控程序載入至該存儲器中存儲，而當該處理器執行該系統程序時，該處理器會周期性地從該存儲器中讀取並執行該監控程序，以確定其所執行的系統程序的正確性。
12.如權利要求10所述的微電腦系統，其中該系統程序包含有一系統函數庫，當該微電腦系統啟動後，該處理器會將該系統函數庫載入至該存儲器中存儲，而當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序時，該快閃記憶體驅動程序會呼叫存儲於該存儲器中的系統函數庫。
13.如權利要求10所述的微電腦系統，其中該存儲器是一非易失性存儲器。
14.如權利要求10所述的微電腦系統，其中該系統程序是存儲於該快閃記憶體的一第一存儲器地址區域，而該處理器是將該快閃記憶體驅動程序存儲於該存儲器的一第二存儲器地址區域。
15.如權利要求14所述的微電腦系統，其另包含一地址總線，用來傳遞存儲器地址信號，當該處理器執行該系統程序前，會經由該地址總線傳送相關的地址信號至該快閃記憶體以從該第一存儲器地址區域讀取該系統程序，而當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序前，會經由該地址總線傳送相關的地址信號至該存儲器以從該第二存儲器地址區域讀取該快閃記憶體驅動程序。
16.如權利要求10所述的微電腦系統，其另包含一數據總線，用來傳遞存儲於該快閃記憶體及該存儲器中的數據，當該處理器執行該系統程序前，該快閃記憶體會經由該數據總線傳送該系統程序的程序碼至該處理器，而當該處理器執行該快閃記憶體驅動程序前，該存儲器會經由該數據總線傳送該快閃記憶體驅動程序的程序碼至該處理器。
17.如權利要求10所述的微電腦系統，其包含有一第一晶片及一第二晶片，該快閃記憶體是形成於該第一晶片之上，而該存儲器則形成於該第二晶片之上。
18.如權利要求10所述的微電腦系統，其中該微電腦系統是用來控制一網絡數據設備的操作。
全文摘要
一種減少總存儲器使用量的微電腦系統與方法,該微電腦系統包含有:一快閃記憶體、一非易失性存儲器以及一處理器。其中該快閃記憶體存儲有一快閃記憶體驅動程序,用來控制該快閃記憶體的操作以將數據寫入該快閃記憶體。本方法是將快閃記憶體驅動程序以及存儲於該快閃記憶體中的相關程序事先載入至該非易失性存儲器中,以避免當處理器執行該快閃記憶體驅動程序以將數據寫入該快閃記憶體時,該處理器會從該快閃記憶體中讀取任何相關的程序數據。
文檔編號G06F9/30GK1388445SQ01119549
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月29日 優先權日2001年5月29日
發明者陳培超 申請人:明碁電通股份有限公司