專(zhuān)利名稱(chēng)：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其涉及一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)。
技術(shù)背景今日各種電子裝置須依賴(lài)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算及/或處理信息及數(shù)據(jù)，如手機(jī) 與個(gè)人數(shù)字助理等無(wú)線通訊裝置及數(shù)字相機(jī)等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的速度決定整個(gè) 電子裝置處理信息的性能，其必須快至符合實(shí)用性需求。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi) 嵌于電子裝置中，故被稱(chēng)作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以下將對(duì)其基本架構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，其為一傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊示意圖。如圖所示，該嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10的架構(gòu)為一中央處理器11、 一揮發(fā)性存儲(chǔ)器12及一 非揮發(fā)性閃存13。非揮發(fā)性閃存13中存儲(chǔ)開(kāi)機(jī)程序、經(jīng)壓縮的操作系統(tǒng)程 序與系統(tǒng)程序映像文件、應(yīng)用軟件程序、及可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)及設(shè)定，且不具有 文件結(jié)構(gòu)。揮發(fā)性存儲(chǔ)器12存儲(chǔ)這些操作系統(tǒng)程序在根據(jù)該程序映像文件解 壓縮后的版本及這些操作系統(tǒng)程序的文件結(jié)構(gòu)，并有一部份提供為運(yùn)算所使 用。當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10執(zhí)行一開(kāi)機(jī)程序，該開(kāi)機(jī)程序的步驟為 (1)中央處理器11讀取并執(zhí)行非揮發(fā)性閃存13中的開(kāi)機(jī)程序，(2)中央處 理器11將揮發(fā)性存儲(chǔ)器的部份仿真為具文件結(jié)構(gòu)，(3)中央處理器11將存 放于非揮發(fā)性閃存13中的操作系統(tǒng)與程序映像文件及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序解壓 縮到揮發(fā)性存儲(chǔ)器12的文件結(jié)構(gòu)中，(4)中央處理器11執(zhí)行揮發(fā)性存儲(chǔ)器 12中的解壓縮后的操作系統(tǒng)程序與開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序，(5)中央處理器11將 非揮發(fā)性閃存13中的部份可讀寫(xiě)區(qū)塊模擬成可存取管理的文件結(jié)構(gòu)或指針， 及(6)中央處理器11繼續(xù)執(zhí)行揮發(fā)性存儲(chǔ)器12中的程序。至此，該開(kāi)機(jī)程 序便被完成。請(qǐng)參閱圖2，為目前的高階嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊示意圖。如圖所示，
該高階嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的架構(gòu)與圖1所示的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)異，即具有一中央處理器21、 一揮發(fā)性存儲(chǔ)器22及一非揮發(fā)性閃存23，但另增加 一輔助型大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)24，用以存儲(chǔ)通用應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)。在輔助型大容 量存儲(chǔ)系統(tǒng)24中， 一存取管理控制單元24，被內(nèi)嵌其中，用以管理外部對(duì)其 的存取動(dòng)作的進(jìn)行，故其本身不需再被加以結(jié)構(gòu)的初始化，且大容量存儲(chǔ)動(dòng) 作的控制復(fù)雜度較低，其數(shù)據(jù)可靠度較高，并有較佳的存儲(chǔ)維護(hù)效果。
雖然高階嵌入式系統(tǒng)20因有輔助型大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)24的存在而便于大 量數(shù)據(jù)的處理，且因存取管理控制單元24'被內(nèi)嵌存儲(chǔ)系統(tǒng)24中而使存儲(chǔ)系 統(tǒng)24不需再被結(jié)構(gòu)初始化而增快整體處理速度，但中央處理器21在系統(tǒng)20 被開(kāi)機(jī)時(shí)需要至其外部讀取并執(zhí)行非揮發(fā)性閃存23中的開(kāi)機(jī)程序，如此較為 耗時(shí)。又，揮發(fā)性存儲(chǔ)器22須先被仿真為具文件結(jié)構(gòu)，再為非揮發(fā)性閃存 23中操作系統(tǒng)與程序映像文件及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序的被解壓縮后所存儲(chǔ)占用， 且還須為運(yùn)算數(shù)據(jù)所存放，如此使得揮發(fā)性存儲(chǔ)器22所需的存儲(chǔ)容量需求大 為增加，在使用上不合理且成不經(jīng)濟(jì)。又，當(dāng)使用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(如 DRAM、 SDRAM及DDR等)作為系統(tǒng)的揮發(fā)性存儲(chǔ)器22時(shí)，因其存儲(chǔ)容 量較大(如上所描述的那樣)而有較大的漏電量，而且需要被更新的存儲(chǔ)空 間較大，故所需的更新電流亦較大，這對(duì)于通常以電池工作的手機(jī)、個(gè)人數(shù) 字助理及數(shù)字相機(jī)等的運(yùn)作極為不利。此外，系統(tǒng)20的系統(tǒng)程序、數(shù)據(jù)與設(shè) 定因存儲(chǔ)在非揮發(fā)性閃存23中而無(wú)法被加以直接與單獨(dú)更新，整個(gè)非揮發(fā)性 存儲(chǔ)器21中的經(jīng)壓縮程序映像文件的更新必須利用特殊方法或甚至停機(jī)的 條件下方能達(dá)成。
由于無(wú)線通訊裝置中的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源不象通用計(jì)算機(jī)那樣豐 富，故其整體性能的提升須在有限資源的條件下進(jìn)行，因此一種能節(jié)省開(kāi)機(jī) 時(shí)間、使內(nèi)部存儲(chǔ)器的使用更經(jīng)濟(jì)、及使系統(tǒng)升級(jí)更新容易的嵌入式計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的架構(gòu)確有被提出的必要，從而增快其整體信息處理速度，并節(jié)省信息 處理設(shè)備成本及用電量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所遭遇的困難與問(wèn)題，本發(fā)明的目的即在于提出一種 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其足以克服上述的現(xiàn)有技術(shù)中所存缺陷。本發(fā)明提出的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)包含一中央處理器、 一大容量存 儲(chǔ)器及一運(yùn)算存儲(chǔ)器，該中央處理器包含一內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊，用以存 儲(chǔ)一開(kāi)機(jī)程序；該大容量存儲(chǔ)器用以存儲(chǔ)操作系統(tǒng)程序、應(yīng)用軟件程序及通 用數(shù)據(jù)；該運(yùn)算存儲(chǔ)器在該系統(tǒng)開(kāi)機(jī)且必要時(shí)為該中央處理器控制從該大容量存儲(chǔ)器加載該操作系統(tǒng)程序及通用應(yīng)用軟件程序，并在執(zhí)行該開(kāi)機(jī)程序后 直接執(zhí)行該操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序以完成一開(kāi)機(jī)程序，或在非系統(tǒng) 開(kāi)機(jī)時(shí)為該中央處理器控制從該大容量存儲(chǔ)器加載應(yīng)用軟件程序、指令及通 用數(shù)據(jù)，以執(zhí)行通用運(yùn)算。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施，使用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架 構(gòu)的應(yīng)用裝置可具有較快開(kāi)機(jī)速度、較低存儲(chǔ)器成本、節(jié)省存儲(chǔ)器用電量、 及系統(tǒng)升級(jí)更新容易的優(yōu)點(diǎn)，并能以各種低廉大容量的泛用存儲(chǔ)器隨時(shí)選作 為該大容量存儲(chǔ)器。本發(fā)明上述及其它目的、特性、態(tài)樣及優(yōu)點(diǎn)將在以下的詳細(xì)說(shuō)明加以所 附圖例的說(shuō)明后變得更為明顯，其中這些圖式構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部份，用以 說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的范例，并配合說(shuō)明內(nèi)容說(shuō)明本發(fā)明的原理。


圖1為一種傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊示意圖； 圖2為一種現(xiàn)有髙階嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊示意圖；及圖3為本發(fā)明的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊示意圖。圖中10 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)12 揮發(fā)性存儲(chǔ)器20 高階嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22 揮發(fā)性存儲(chǔ)器24 大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)30 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 31'內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊33 大容量存儲(chǔ)器11 中央處理器13 非揮發(fā)性閃存21 中央處理器23 非揮發(fā)性閃存24， 存取管理控制單元31 中央處理器32 運(yùn)算存儲(chǔ)器33，存取管理控制單元
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)一種嵌入式計(jì)算器架構(gòu)，其將配合較佳實(shí)施例說(shuō)明如下，并 將同時(shí)配合以圖例的輔助說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其為本發(fā)明的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)方塊圖。該嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)30在架構(gòu)上包含一中央處理器31 、 一運(yùn)算存儲(chǔ)器32及一大容量 存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33。該中央處理器31包含一內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊31'，用以存 儲(chǔ)開(kāi)機(jī)程序。該大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33用以存儲(chǔ)操作系統(tǒng)程序、開(kāi)機(jī)及通用用 應(yīng)用軟件程序及通用數(shù)據(jù)與指令，并具有一內(nèi)嵌管理控制單元33'，該單元 33'具有內(nèi)建的文件結(jié)構(gòu)，用以使中央處理器31對(duì)其所做的存取更為簡(jiǎn)易可 靠。該運(yùn)算存儲(chǔ)器32為中央處理器31在系統(tǒng)32開(kāi)機(jī)時(shí)控制從大容量存儲(chǔ)器 33加載該操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序，中央處理器31在執(zhí)行該開(kāi)機(jī)程 序后直接執(zhí)行這些經(jīng)加載的操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序，從而完成開(kāi)機(jī) 程序，其中操作系統(tǒng)的常駐程序以外程序所占用的存儲(chǔ)空間在開(kāi)機(jī)程序完成 后會(huì)為操作系統(tǒng)回收利用，故平時(shí)不占用運(yùn)算存儲(chǔ)器32的存儲(chǔ)空間。在非開(kāi) 機(jī)的通用運(yùn)算時(shí)，中央處理器31自中提取運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)與指令至運(yùn)算存儲(chǔ) 器32中，并在必要時(shí)從大容量存儲(chǔ)器33加載通用應(yīng)用軟件程序，藉以執(zhí)行 通用運(yùn)算工作。上面的描述中，大容量存儲(chǔ)器33可為硬盤(pán)、固態(tài)硬盤(pán)機(jī)及固接或可攜式 存儲(chǔ)卡等，運(yùn)算存儲(chǔ)器32可為SRAM、 DRAM、 SDRAM、 DDR、 MRAM及 OUM等。此外，內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊31，與中央處理器31可共同形成于一 同一芯片上或封裝成同一芯片包裝中，中央處理器31、運(yùn)算存儲(chǔ)器32及大 容量存儲(chǔ)器33可各形成于不同的芯片上。此外，上述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)30可嵌入于手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理及數(shù)字相 機(jī)等無(wú)線通訊裝置或各式需要計(jì)算處理的電子裝置中。在利用本發(fā)明的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并開(kāi)機(jī)時(shí)，中央處理器31至其內(nèi)嵌開(kāi) 機(jī)管理程序區(qū)塊31，中讀取并執(zhí)行開(kāi)機(jī)程序，接著從大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33中 將所需的操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序逐一加載至運(yùn)算存儲(chǔ)器32中，并執(zhí) 行這些經(jīng)加載的操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序等以完成開(kāi)機(jī)程序。由于中 央處理器31不需對(duì)作業(yè)程序再做解壓縮工作，故能進(jìn)一步提升開(kāi)機(jī)速度。又 由于操作系統(tǒng)系以未經(jīng)壓縮的形式存儲(chǔ)于大容量存儲(chǔ)器33中，故無(wú)常用技術(shù)
的文件映像文件的存在，因此運(yùn)算存儲(chǔ)器32中不需提供中央處理器31執(zhí)行 開(kāi)機(jī)程序所需的文件映像文件存放空間。且，在操作系統(tǒng)程序被執(zhí)行完畢后，操作系統(tǒng)能釋放并回收運(yùn)算存儲(chǔ)器32為這些操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程 序的常駐程序以外使用過(guò)的存儲(chǔ)空間，故能大大節(jié)省運(yùn)算存儲(chǔ)器32的大小及 成本。又因運(yùn)算存儲(chǔ)器32在為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)時(shí)所須受到更 新的存儲(chǔ)空間較小，故較省電。此外，因大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33中設(shè)有一內(nèi)嵌 管理控制單元33'，其內(nèi)建文件結(jié)構(gòu)可降低存儲(chǔ)的復(fù)雜性，并能提升存儲(chǔ)中數(shù) 據(jù)的可靠度。此外，大量存儲(chǔ)器33可為任意形式的存儲(chǔ)器，其類(lèi)型可隨時(shí)更 換，且容量大增，足使電子裝置在存儲(chǔ)功能上滿(mǎn)足使用者的需求。在通用運(yùn)算處理時(shí)，中央處理器31至大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33中提取數(shù)據(jù) 及指令至運(yùn)算存儲(chǔ)器32中，或直接使用運(yùn)算存儲(chǔ)器32中的數(shù)據(jù)及指令，在 必要時(shí)并自大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33加載通用應(yīng)用軟件程序，以此進(jìn)行所需運(yùn)算 動(dòng)作的執(zhí)行，此時(shí)因運(yùn)算存儲(chǔ)器32的存儲(chǔ)空間在相同成本下較為充裕，故其 執(zhí)行效能亦較佳。此外，在本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)30中，系統(tǒng)程序、數(shù)據(jù)與設(shè)定系直接存儲(chǔ)在 大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器33中，故可在未來(lái)整個(gè)系統(tǒng)30被升級(jí)時(shí)接受直接與單獨(dú) 的更新，完全改善常用系統(tǒng)架構(gòu)的系統(tǒng)程序、數(shù)據(jù)與設(shè)定的更新問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)及其原理已詳述如上，不過(guò)上述實(shí)施例的提出僅為說(shuō)明目 的而為，非所有可能實(shí)施例都已被列出，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員自可通過(guò)對(duì) 上述說(shuō)明的分析及推理而得知其它可能的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)際范圍的大小 應(yīng)當(dāng)由權(quán)利要求書(shū)的范圍而定。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，包含一中央處理器，包含一內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊，用以存儲(chǔ)一開(kāi)機(jī)程序；一大容量存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)操作系統(tǒng)程序、應(yīng)用軟件程序及通用數(shù)據(jù)；及一運(yùn)算存儲(chǔ)器，在該系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)為該中央處理器控制從該大容量存儲(chǔ)器加載該操作系統(tǒng)程序及應(yīng)用軟件程序，并在執(zhí)行該開(kāi)機(jī)程序后直接執(zhí)行該操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序以完成一開(kāi)機(jī)程序，或在非系統(tǒng)開(kāi)機(jī)且必要時(shí)為該中央處理器控制從該大容量存儲(chǔ)器加載通用應(yīng)用軟件程序、指令及通用數(shù)據(jù)，以執(zhí)行通用運(yùn)算。
2. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該大容 量存儲(chǔ)器中具有一內(nèi)嵌管理控制單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該內(nèi)嵌 開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊為一非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，該大容量存儲(chǔ)器選自下列存儲(chǔ)器構(gòu) 成的群組:硬盤(pán)、固態(tài)硬盤(pán)機(jī)及存儲(chǔ)卡，且該運(yùn)算存儲(chǔ)器選自下列存儲(chǔ)器構(gòu)成 的群組:SRAM、 DRAM、 SDRAM、 DDR、 MRAM及OUM。
4. 如權(quán)利要求l所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該內(nèi)嵌 開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊與該中央處理器位于一相同芯片上。
5. 如權(quán)利要求l所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該內(nèi)嵌 開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊與該中央處理器位于一相同芯片封裝體上。
6. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該嵌入 式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成于一相同芯片上。
7. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于，該嵌入 式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中央處理器、大容量存儲(chǔ)器及運(yùn)算存儲(chǔ)器分別形成于不同的芯 片上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，包含一中央處理器、一大容量存儲(chǔ)器及一運(yùn)算存儲(chǔ)器，該中央處理器包含一內(nèi)嵌開(kāi)機(jī)管理程序區(qū)塊，用以存儲(chǔ)一開(kāi)機(jī)程序；該大容量存儲(chǔ)器用以存儲(chǔ)操作系統(tǒng)程序、應(yīng)用軟件程序及通用數(shù)據(jù)；該運(yùn)算存儲(chǔ)器在該系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)為該中央處理器控制從該大容量存儲(chǔ)器加載該操作系統(tǒng)程序及應(yīng)用軟件程序，并在執(zhí)行該開(kāi)機(jī)程序后直接執(zhí)行該操作系統(tǒng)程序及開(kāi)機(jī)用應(yīng)用程序以完成一開(kāi)機(jī)程序，或在非系統(tǒng)開(kāi)機(jī)且必要時(shí)為該中央處理器控制自該大容量存儲(chǔ)器加載通用應(yīng)用軟件程序、指令及通用數(shù)據(jù)，以執(zhí)行通用運(yùn)算。
文檔編號(hào)G06F9/445GK101158904SQ200610142050
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2006年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月8日
發(fā)明者張榮達(dá) 申請(qǐng)人:友鑫科技股份有限公司