在轉換至低功率狀態時在低等待時間持久性存儲器設備中存儲系統信息的製作方法

2023-08-11 16:34:16

專利名稱：在轉換至低功率狀態時在低等待時間持久性存儲器設備中存儲系統信息的製作方法
背景處理系統在工作時消耗功率。例如，與移動計算機相關聯的處理系統可能消耗來自電池的功率。隨著處理系統性能的改進(例如，通過提高處理器速度、允許無線通信、提供更大的顯示器和/或執行更複雜的應用程式)，處理系統的耗電量也隨之增加。結果就需要更頻繁地為電池再充電，而這可能給用戶帶來不便。注意到增加電池大小是不可行的(例如，因為這會讓移動計算機過大)。
為了保存功率，處理系統可以具有多種不同的功率狀態。例如，處理系統可以在其被活動地使用時處於較高功率狀態，而在相對不活動期間處於較低功率狀態。然而在某些情況下，處理系統在從較低功率狀態轉換至較高功率狀態時(例如，可能需要20秒來完成該轉換)是不可用的。這一延遲會給用戶帶來不便。此外，此種延遲對於諸如經網際網路協議的語音(VoIP)電話之類的某些應用來說是不相宜的(例如，因為用戶可能不想在他或她能夠打電話之前等上10秒鐘)。
附圖簡述

圖1是處理系統的框圖。
圖2是根據某些實施例的處理系統的框圖。
圖3是根據某些實施例的與轉換至較低功率狀態相關聯的方法的流程圖。
圖4是根據某些實施例的與轉換回到較高功率狀態相關聯的方法的流程圖。
圖5是根據某些實施例的處理系統的框圖。
圖6是根據某些實施例的硬體和軟體功率管理組件的框圖。
圖7示出了根據某些實施例的計算機系統。
詳細描述在此討論的某些實施例涉及「處理系統」。在此使用的短語「處理單元」指的是包括一個或多個處理器的任何裝置。處理系統的示例包括臺式個人計算機(PC)、移動計算機、工作站、伺服器、(例如，與數位電視接收機相關聯的)機頂盒、無線電話、消費電子設備和遊戲系統等。
例如，圖1是處理系統100的框圖。更具體地，處理系統100包括處理器110，諸如INTELPENTIUMIV處理器。處理器110例如可以執行作業系統和/或多個應用程式。作為示例，處理器110可以執行MICROSOFTWINDOWSXP作業系統、MICROSOFTINTERNET EXPLORER 5.0web瀏覽器以及適用於提供符合由國際標準化組織(ISO)/國際電工技術委員會(IEC)的題為″InformationTechnology-Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital StorageMedia″(1993)的文檔號11172-1所定義的運動圖像專家組(MPEG)1的音頻層3(MP3)協議的音頻輸出的媒體播放器。應該注意到除了web瀏覽器和MP3播放器之外或者作為其替代，還可以執行任何數量的其他應用程式。
處理器110在其執行作業系統和應用程式時在易失性存儲器設備120中存儲系統信息。易失性存儲器設備例如可以是系統隨機存取存儲器(RAM)設備。注意到處理系統100在處於「空閒」狀態時需要周期性地「刷新」該易失性存儲器以確保信息未被丟失。處理器110還可以向硬碟驅動器130存儲信息並從中檢索信息(例如，處理器110可以從硬碟驅動器130中檢索MP3文件)。
為保存功率，處理系統100能夠在各種不同的功率狀態下工作。例如，處理系統100可以在其被活動使用時處於較高功率狀態，而在相對不活動期間處於較低功率狀態。當處於較低功率狀態時，可以關閉例如處理器110、各總線和/或其他設備。
為了降低較低功率狀態下的功耗，處理系統100可能會停止對易失性存儲器120的刷新。即，當處理系統100轉換至較低功率狀態時，存儲在易失性存儲器120內的任何信息都有可能會丟失。結果，處理系統100在返回到較高功率狀態時可能無法再回到當最初進入較低功率狀態時存在的同一狀態。
作為示例，假設用戶在移動計算機上執行文字處理應用程式並開始創建一文檔。如果用戶離開移動計算機一段延長的時間，則該移動計算機就進入較低功率狀態(例如，在已有五分鐘未接收到用戶輸入之後)。當用戶返回時，移動計算機可轉換回到較高功率狀態。然而，因為系統RAM在較低功率狀態下不被刷新，所以移動計算機無法重新執行該文字處理應用程式和/或該文檔內的信息會丟失。
為了防止這一結果，可以在進入較低功率狀態時(例如，恰好在進入較低功率狀態並且停止易失性存儲器120刷新之前)將系統信息從易失性存儲器120複製到硬碟驅動器130。在此情況下，當重新進入較高功率狀態時可以將系統信息從硬碟驅動器130複製回易失性存儲器120(例如，並且處理系統100的狀態可被保留)。
注意到本方法會增加處理系統100轉換回較高功率狀態所需的時間。例如，可能需要20秒的時間來將系統信息從硬碟驅動器130複製回易失性存儲器120。這一延遲會給用戶帶來麻煩和不便。此外，該延遲會導致處理系統100不適於某些應用(例如，VoIP電話)。
圖2是根據某些實施例的處理系統200的框圖。如前所述，處理系統100包括處理器210，諸如INTELPENTIUMIV處理器。處理器210可以執行例如作業系統和/或多個應用程式(例如，web瀏覽器和MP3播放器)，並將系統信息存儲在諸如系統RAM等易失性存儲器設備220中。處理器210還可以向硬碟驅動230存儲信息並從中檢索信息。
為保存功率，處理系統200能夠在多種不同的功率狀態下工作。例如，處理系統200可以在其被活動地使用時處於較高功率狀態，而在相對不活動期間處於較低功率狀態。
根據某些實施例，處理系統200依據高級配置和電源接口(ACPI)規範版本2.0b(2002年10月)來工作。更具體地，處理系統200能夠在以下多種不同的「睡眠」狀態下工作S0(完全工作的並消耗最大功率)；S1(其後無系統上下文丟失的低覺醒等待時間睡眠狀態)；S2(其後需要恢復處理器和系統高速緩存上下文的低覺醒等待時間睡眠狀態)；以及S3(在其中需要恢復除了存儲在易失性存儲器設備220中的系統信息之外的所有上下文的低覺醒等待時間睡眠狀態)。除了這些較高功率狀態之外，ACPI還定義了在其中丟失存儲在易失性存儲器設備220中的所有系統信息的較低功率狀態S4。
根據某些實施例，當進入這一較低功率狀態時(例如，進入S4的前一刻)，可將系統信息從易失性存儲器220複製到持久性存儲器設備240。持久性存儲器設備240例如可以包括電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)設備，諸如快閃記憶體設備(例如，NOR或NAND快閃記憶體設備)。注意到持久性存儲器設備240是固態設備(例如，沒有移動部分)，並且與從硬碟驅動器230中檢索相比，可以顯著更快地從中檢索信息。
持久性存儲器設備的其他示例包括基於聚合物的存儲器設備、磁阻RAM(MRAM)設備、雙向統一存儲器(OUM)設備、鐵電RAM(FeRAM)設備、鐵電聚合物RAM(FePRAM)設備以及電阻RAM(RRAM)設備。
圖3是根據某些實施例的一種與轉換至較低功率狀態相關聯的方法的流程圖。圖3的方法例如可與處理系統(諸如參考圖2描述的處理系統)相關聯。在此描述的流程圖並不暗示固定的動作順序，並且各實施例能夠用任何可行的順序來執行。注意到在此描述的任何方法都可由硬體、軟體(包括微碼)或者硬體和軟體的組合來執行。例如，存儲介質可以在其上存儲在由機器執行時導致根據在此描述的任何實施例的執行的指令。
在302處，確定處理系統要從較高功率狀態轉換至較低功率狀態。在ACPI系統中，例如可以在一段相對不活動的時間之後確定將進入睡眠狀態S4。根據某些實施例，較低功率狀態與不同的睡眠狀態(例如，S3)或不同類型的功率狀態(諸如，全局狀態)、設備功率狀態、處理器功率狀態和/或性能狀態相關聯。注意到ACPI規範定義了全局狀態G0到G3、設備功率狀態D0到D3(以及D0內的設備性能狀態P0至Pn)、以及處理器功率狀態C0到C3。
在304處，將系統信息從易失性存儲器設備複製到持久性存儲器設備。例如，可以將一作業系統映像從系統RAM複製到快閃記憶體。此外，任何用戶數據(例如，應用程式、應用程式數據和應用程式狀態)也可位於系統RAM中並將被存儲至低等待時間持久性快閃記憶體。
在306處，安排處理系統從較高功率狀態轉換至較低功率狀態。例如，可以進入較低功率狀態並暫停對系統RAM的刷新。注意到可以保留持久性存儲器設備內的信息而無需消耗功率。
圖4是根據某些實施例的一種與轉換回到較高功率狀態相關聯的方法。在402處，確定處理系統要從較低功率狀態轉換回較高功率狀態。例如，可能檢測到按鍵並可確定處理系統應該從較低功率狀態轉換至(完全工作的)ACPI睡眠狀態S0。
在404處，將系統信息從持久性存儲器設備複製回易失性存儲器設備。例如，可以將系統映像(例如，包括作業系統、應用程式上下文和用戶數據)從快閃記憶體複製回系統RAM。隨後在406處安排作業系統從較低功率狀態轉換到較高功率狀態。注意到因為已將系統信息恢復至易失性存儲器設備，所以就能保存系統上下文信息(例如，處理系統能夠在當先前做出向較低功率狀態的轉換時存在的同一狀態下重新開始工作)。
圖5是根據某些實施例的處理系統500的框圖。在此情況下，隨著從較低功率狀態到較高功率狀態的轉換，將系統信息從持久性存儲器設備540(例如，快閃記憶體)複製到易失性存儲器設備520(例如，系統RAM)。注意到這一轉換與從硬碟驅動器530中的轉換相比能夠被更快地執行。此外，在能夠訪問任何信息之前還需初始化硬碟驅動器530。結果，與從硬碟驅動器530中的轉換所需的20秒耗時相比，從持久性存儲器設備540中複製系統信息僅耗時1秒。因此，本方法可允許更頻繁地進入較低功率狀態(例如，因為它給用戶帶來的煩擾更少)。
圖6是根據某些實施例的與ACPI系統600相關聯的硬體和軟體功率管理組件的框圖。系統600包括平臺硬體610，諸如處理器、主板和相關組件。系統600還包括便於啟動操作的基本輸入/輸出系統(BIOS)620。平臺硬體610可以經由ACPIBIOS 630、ACPI寄存器632和/或ACPI表634(而這些可以是BIOS數據的一部分並且與BIOS一起被包含在諸如快閃記憶體等持久性存儲元件內)與ACPI驅動程序640交換信息。ACPI驅動程序640(例如，作業系統的集成部分)又可以與作業系統(OS)內核650以及一個或多個設備驅動程序642通信。內核650可以與OS功率管理(OSPM)代碼以及在系統600上執行的一個或多個應用程式670交換信息。
為了節省功率，ACPI系統600可以進入多種不同的功率狀態。各種功率狀態可以表示例如在其中系統600消耗的功率量逐漸降低並且平臺硬體610內的處理器不執行應用程式670的指令的狀態(例如，ACPI睡眠狀態S1或S2)。在其他功率狀態中，系統600可以看似對用戶「關閉」，諸如當處於亦被稱為「掛起至RAM」的ACPI睡眠狀態S3時，以及亦被稱為「冬眠」的ACPI睡眠狀態S4時。
根據某些實施例，定義較低功率狀態以使得系統「掛起至快閃記憶體「(或掛起至另一持久性存儲器設備)。注意到在圖6中示出的一個或多個元件(或某些其他元件)可以用作「功率管理器」，以便(i)確定裝置要從較高功率狀態轉換至較低功率狀態，(ii)將作業系統映像從易失性存儲器設備複製到持久性存儲器設備，(iii)安排該裝置從較高功率狀態轉換至較低功率狀態。根據某些實施例，功率管理器與諸如作業系統和平臺固件之間的接口等可擴展固件接口(EFI)相關聯。注意到在BIOS和/或EFI中實現這一方法能在不顯著改變現有作業系統的情況下允許經修改的S3和/或S4 ACPI睡眠狀態。
根據某些實施例，可使用以下軟體算法來提供功率狀態轉換if(系統進入較低功率狀態){作業系統經歷預掛起進程；//應用程式停止，設備和總線關閉，系統RAM的內容被複製到持久性存儲器；}if(系統退出較低功率狀態)
{BIOS將RAM映像從持久性存儲器複製到系統RAM；BIOS將控制交給作業系統；//如在典型的重新開始中一樣，作業系統從其停止處重新開始；}圖7示出了根據某些實施例的計算機系統700。計算系統700可以消耗來自電池740的功率並且可依據在此描述的任何實施例來工作。例如，計算系統可以包括處理器710、系統RAM 720、硬碟驅動器730以及快閃記憶體設備740。此外，可以隨著從第一功率狀態向第二功率狀態的轉換而將系統信息從系統RAM 720複製到快閃記憶體設備740。根據其他實施例，也可使用不同類型的低等待時間持久性存儲器(例如，基於聚合物的存儲器)。
以下示出各種其他實施例。它們並不構成對所有可能實施例的限定，並且本領域普通技術人員將理解，還可以有許多其他的實施例。此外，雖然為了明晰起見簡要地描述了以下實施例，但是本領域普通技術人員將理解如何在需要時對以上描述做出任何改變以適應這些和其他的實施例和應用。
雖然ACPI功率狀態在此作為一示例使用，但是本發明的實施例可以與任何類型的較低功率狀態相關聯。此外，雖然已描述了特定組件執行特定功能，但是在此描述的任何功能都可由軟體應用程式、硬體設備、作業系統、驅動程序和/或BIOS來執行。
在此描述的各實施例僅出於說明的目的。本領域普通技術人員將從本描述中認識到可用僅受權利要求書限制的修改和變化來實踐其他實施例。
權利要求
1.一種方法，包括確定處理系統要從較高功率狀態轉換至較低功率狀態；將系統信息從易失性存儲器設備複製到持久性存儲器設備；以及安排所述處理系統從所述較高功率狀態轉換至所述較低功率狀態。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述較高功率狀態是高級配置和電源接口規範功率狀態。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述較高功率狀態與以下至少一種狀態相關聯(i)全局狀態；(ii)設備功率狀態；(iii)睡眠狀態；(iv)處理器功率狀態；或者(v)性能狀態。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述持久性存儲器設備包括以下的至少一種(i)電可擦除可編程只讀存儲器設備；(ii)快閃記憶體設備；(iii)基於聚合物的存儲器設備；(iv)磁阻隨機存取存儲器設備；(v)雙向統一存儲器設備；(vi)鐵電隨機存取存儲器設備；(vii)鐵電聚合物隨機存取存儲器設備；或者(viii)電阻隨機存取存儲器設備。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述易失性存儲器是系統隨機存取存儲器設備，並且所述系統信息包括作業系統映像。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括確定處理系統要從所述較低功率狀態轉換回所述較高功率狀態；將系統信息從所述持久性存儲器設備複製到所述易失性存儲器設備；以及安排所述處理系統從所述較低功率狀態轉換至所述較高功率狀態。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述處理系統包括以下的至少一種(i)臺式個人計算機；(ii)移動計算機；(iii)工作站；(iv)伺服器；(v)機頂盒；(vi)無線電話；(vii)消費者電子設備；或者(viii)遊戲系統。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述確定由以下的至少一個執行(i)軟體應用程式；(ii)硬體設備；(iii)作業系統；(iv)驅動程序；或者(v)基本輸入/輸出系統。
9.一種裝置，包括處理器；當所述裝置處於較高功率狀態時存儲作業系統映像信息的易失性存儲器；以及當所述裝置處於較低功率狀態時存儲所述作業系統映像信息的持久性存儲器設備。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，還包括功率管理器，用於(i)確定所述裝置要從所述較高功率狀態轉換至所述較低功率狀態；(ii)將所述作業系統映像信息從所述易失性存儲器設備複製到所述持久性存儲器設備；以及(iii)安排所述裝置從所述較高功率狀態轉換至所述較低功率狀態。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述功率管理器還用於(i)確定所述裝置要從所述較低功率狀態轉換回到所述較高功率狀態；(ii)將所述作業系統映像信息從所述持久性存儲器設備複製到所述易失性存儲器設備；以及(iii)安排所述裝置從所述較低功率狀態轉換至所述較高功率狀態。
12.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述功率管理器與以下的至少一個相關聯(i)軟體應用程式；(ii)硬體設備；(iii)作業系統；(iv)驅動程序；或者(v)基本輸入/輸出系統。
13.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述較高功率狀態是高級配置和電源接口規範功率狀態。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述較高功率狀態與以下至少一種狀態相關聯(i)全局狀態；(ii)設備功率狀態；(iii)睡眠狀態；(iv)處理器功率狀態；或者(v)性能狀態。
15.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述持久性存儲器設備包括以下的至少一種(i)電可擦除可編程只讀存儲器設備；(ii)快閃記憶體設備；(iii)基於聚合物的存儲器設備；(iv)磁阻隨機存取存儲器設備；(v)雙向統一存儲器設備；(vi)鐵電隨機存取存儲器設備；(vii)鐵電聚合物隨機存取存儲器設備；或者(viii)電阻隨機存取存儲器設備。
16.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述易失性存儲器是系統隨機存取存儲器設備。
17.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述裝置包括以下的至少一種(i)臺式個人計算機；(ii)移動計算機；(iii)工作站；(iv)伺服器；(v)機頂盒；(vi)無線電話；或者(vii)遊戲系統。
18.一種計算機系統，包括處理器；為所述處理器供電的電池；當所述計算機系統處於第一功率狀態時存儲上下文信息的易失性存儲器；以及當所述計算機系統處於第二功率狀態時存儲所述上下文信息的持久性存儲器設備。
19.如權利要求18所述的計算機系統，其特徵在於，還包括功率管理器，用於(i)確定所述計算機系統要從所述第一功率狀態轉換至所述第二功率狀態；(ii)將所述上下文信息從所述易失性存儲器設備複製到所述持久性存儲器設備；以及(iii)安排所述計算機系統從所述第一功率狀態轉換至所述第二功率狀態。
20.如權利要求19所述的計算機系統，其特徵在於，所述功率管理器還用於(i)確定所述計算機系統要從所述第二功率狀態轉換回所述第一功率狀態；(ii)將所述上下文信息從所述持久性存儲器設備複製到所述易失性存儲器設備；以及(iii)安排所述計算機系統從所述第二功率狀態轉換至所述第一功率狀態。
21.如權利要求19所述的計算機系統，其特徵在於，所述功率管理器與以下的至少一個相關聯(i)軟體應用程式；(ii)硬體設備；(iii)作業系統；(iv)驅動程序；或者(v)基本輸入/輸出系統。
22.如權利要求18所述的計算機系統，其特徵在於，所述第一功率狀態是高級配置和電源接口規範功率狀態。
23.如權利要求22所述的計算機系統，其特徵在於，所述第一功率狀態與以下至少一種狀態相關聯(i)全局狀態；(ii)設備功率狀態；(iii)睡眠狀態；(iv)處理器功率狀態；或者(v)性能狀態。
24.如權利要求18所述的計算機系統，其特徵在於，所述持久性存儲器設備包括以下的至少一種(i)電可擦除可編程只讀存儲器設備；(ii)快閃記憶體設備；(iii)基於聚合物的存儲器設備；(iv)磁阻隨機存取存儲器設備；(v)雙向統一存儲器設備；(vi)鐵電隨機存取存儲器設備；(vii)鐵電聚合物隨機存取存儲器設備；或者(viii)電阻隨機存取存儲器設備。
25.一種製品，包括其上存儲有指令的存儲介質，所述指令在由機器執行時引起以下動作確定處理系統要從較高功率狀態轉換至較低功率狀態；將系統信息從系統隨機存取存儲器複製到快閃記憶體；以及安排所述處理系統從所述較高功率狀態轉換至所述較低功率狀態。
26.如權利要求25所述的製品，其特徵在於，所述較高功率狀態是高級配置和電源接口規範功率狀態。
27.如權利要求26所述的製品，其特徵在於，所述較高功率狀態與以下至少一種狀態相關聯(i)全局狀態；(ii)設備功率狀態；(iii)睡眠狀態；(iv)處理器功率狀態；或者(v)性能狀態。
全文摘要
根據某些實施例，可以確定處理系統要從較高功率狀態轉換至較低功率狀態。隨後可將系統信息從易失性存儲器設備複製到低等待時間持久性存儲器設備，並且可以安排該處理系統從較高功率狀態轉換回較低功率狀態。
文檔編號G06F11/32GK101065734SQ200580029624
公開日2007年10月31日 申請日期2005年8月12日 優先權日2004年9月3日
發明者R·文卡塔查瑞, V·基尼, R·萊斯, P·塞巴斯蒂昂 申請人:英特爾公司