專利名稱：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置及移動(dòng)儲(chǔ)存裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于 一 種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(Operating System)及使用該操作系統(tǒng)的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，此操作系統(tǒng)將 依據(jù)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所提供的裝置驅(qū)動(dòng)訊息來(lái)完成操作系統(tǒng) 的安裝及工作，因此提出了一個(gè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)，在此架 構(gòu)下可以構(gòu)成 一 個(gè)寄生操作系統(tǒng)(Parasitic Operating System, POS)的環(huán)境，此架構(gòu)迥異于目前現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)架構(gòu)， 主要目的為達(dá)到操作系統(tǒng)可攜式的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
背景技術(shù)：
目前的操作系統(tǒng)不論為分時(shí)系統(tǒng)、平行系統(tǒng)或是桌上型 個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，均必須取得對(duì)各個(gè)計(jì)算機(jī)硬件裝置的詳細(xì) 工作程序，而這部份的軟件組件必須由各個(gè)裝置供貨商針對(duì) 不同的操作系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)完成，也就是一般所稱的驅(qū)動(dòng)程序 (Driver)。透過(guò)驅(qū)動(dòng)程序的安裝，操作系統(tǒng)才能正確地使周 邊裝置正常工作。也因此在面對(duì)各種計(jì)算機(jī)內(nèi)部各式各樣的 硬件裝置，也就大大地增加了操作系統(tǒng)可攜式的困難度，就 早期針對(duì)IBM-PC所開(kāi)發(fā)出來(lái)的微軟磁盤操作系統(tǒng)(MS-DOS) 而言，雖然具備了可攜式的特性，但其仍須具備適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng) 程序來(lái)工作，只不過(guò)當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)接口設(shè)備單純、功能簡(jiǎn)單， 所以使用者大都可以經(jīng)由MS-DOS操作系統(tǒng)使用大部分計(jì) 算機(jī)的功能。
但是目前的操作系統(tǒng)已具備分時(shí)多任務(wù)的能力，同時(shí)具 備處理大量訊息的能力，例如多媒體信息等，依據(jù)使用者 需要而必須協(xié)同多種不同周邊裝置來(lái)完成工作，因此已經(jīng)喪 失了可移植性的特色，使用者必須于計(jì)算機(jī)中先安裝完成操 作系統(tǒng)于硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)后，才能開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了完成一個(gè)適當(dāng)?shù)钠脚_(tái)來(lái)發(fā)展可攜式操作系統(tǒng)，本實(shí) 用新型的目的是揭露了一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件及軟件架構(gòu)，利用這 個(gè)架構(gòu)就可以提供程序設(shè)計(jì)師發(fā)展不同功能的可攜式操作 系統(tǒng)，而此操作系統(tǒng)可以工作于現(xiàn)行不同的操作系統(tǒng)上，例
如Windows XP、 Windows 2000、 Windows Vista等，本實(shí)
用新型提供一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置及使用其操作系統(tǒng)的移動(dòng) 儲(chǔ)存裝置。
本實(shí)用新型提供的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其由下列元件構(gòu)
成 一中央處理單元、 一芯片組、 一主存儲(chǔ)器、 一非揮發(fā)性
內(nèi)存、 一內(nèi)存控制器，其特征在于該非揮發(fā)性內(nèi)存是經(jīng)由 內(nèi)存控制器與芯片組相連接，該非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部的數(shù)據(jù)提
供一操作系統(tǒng)運(yùn)作并經(jīng)由芯片組加載到主存儲(chǔ)器內(nèi)部，并且 該內(nèi)存控制器對(duì)非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部做必要區(qū)塊管理及區(qū)域 定義，以增進(jìn)內(nèi)存的使用效率及提供數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存位置， 同時(shí)前述的內(nèi)存控制器可以進(jìn)一步嵌入于芯片組內(nèi)或是將 內(nèi)存控制器的部份功能嵌入于非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)。其進(jìn)一步包 括一可分離的儲(chǔ)存存儲(chǔ)元件，該儲(chǔ)存存儲(chǔ)元件儲(chǔ)存操作系統(tǒng) 并與計(jì)算機(jī)主機(jī)相連接，連接后并將該操作系統(tǒng)加載到主存 儲(chǔ)器內(nèi)部，提供計(jì)算機(jī)工作所需的操作系統(tǒng)。其中儲(chǔ)存于非 揮發(fā)性內(nèi)存中的數(shù)據(jù)為計(jì)算機(jī)周邊裝置所需的驅(qū)動(dòng)程序，該
驅(qū)動(dòng)程序系提供操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)周邊裝置所必需的軟 件程序。其中操作系統(tǒng)為一暫駐操作系統(tǒng)，提供使用者短期 使用計(jì)算機(jī)。其進(jìn)一步包括一混合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器，該混 合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)并包括 一 非揮發(fā)性內(nèi)存。其中位于混 合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器中的非揮發(fā)性內(nèi)存為 一 閃存元件所構(gòu) 成。其與芯片組相連接的非揮發(fā)性內(nèi)存接口是采用ONFI接
口 。其與芯片組相連接的非揮發(fā)性內(nèi)存是采用閃存元件或相 變內(nèi)存元件所構(gòu)成。
本實(shí)用新型型提供的使用其操作系統(tǒng)的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置， 其包括有一 內(nèi)存控制器及一非揮發(fā)性內(nèi)存單元，該內(nèi)存單元 內(nèi)部?jī)?chǔ)存一操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)讀取及加載儲(chǔ)存于計(jì) 算機(jī)內(nèi)部的裝置驅(qū)動(dòng)程序后工作于該計(jì)算機(jī)平臺(tái)。其中非揮 發(fā)性內(nèi)存單元是由閃存元件或相變內(nèi)存元件所構(gòu)成。其中該 操作系統(tǒng)為一暫駐操作系統(tǒng)，提供使用者短期使用計(jì)算機(jī)。 其中該操作系統(tǒng)于連接計(jì)算機(jī)主機(jī)后，獨(dú)立執(zhí)行計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī) 的程序，并讀取及加載儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的裝置驅(qū)動(dòng)程序
者。其采用USB為接口的非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置或是
采用智能棒接口及其規(guī)格的非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置。其
采用PCI Express接口及PCI Express卡做為該移動(dòng)儲(chǔ)存裝置。
本實(shí)用新型型的有益效果
本實(shí)用新型基于發(fā)展計(jì)算機(jī)的可移動(dòng)性操作系統(tǒng)的需 要，必須先解決計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件裝置的依賴 性。本實(shí)用新型便揭露出一個(gè)嶄新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，可 以提供經(jīng)過(guò)定義的裝置驅(qū)動(dòng)方式可以發(fā)展成獨(dú)立于硬件條 件的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，結(jié)合可攜式儲(chǔ)存裝置便完成具備可
攜式特性的移動(dòng)操作系統(tǒng)。


圖l為示意圖，其繪示Intel 975X芯片組計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架 構(gòu)圖。
圖2為示意圖，其會(huì)g示本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的計(jì)算
機(jī)架構(gòu)方塊圖。
圖3為示意圖，其纟會(huì)示本實(shí)用新型的內(nèi)存檔案系統(tǒng)方塊圖。
圖4為示意圖，其纟:l示本實(shí)用新型的軟件層之架構(gòu)示意圖。
圖5為示意圖，其1纟示本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)暫駐操作系
統(tǒng)植入流程示意圖。
圖6為'示意圖，其纟:會(huì)示本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)原始操作系
統(tǒng)回復(fù)流程示意圖。
圖7為示意圖，其會(huì)會(huì)示本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以Intel 975X計(jì)算機(jī)架構(gòu)為例說(shuō)明，請(qǐng)參考圖l，圖l 為以Intel 975X系統(tǒng)芯片組為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖。 其主要由下列部份所形成，依序分別為中央處理單元(CPU) 101、北橋芯片(Intel 975) 102、南橋芯片(ICH) 1 03 、主存儲(chǔ) 器(DDR) 104、硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD) 105、基本輸入/輸出
系統(tǒng)(Basic Input Output System,簡(jiǎn)稱BIOS)106、顯示器107
及各種輸出入設(shè)備108等。
計(jì)算機(jī)在電源幵啟后，先由BIOS 106執(zhí)行對(duì)中央處理 單元101及各控制器裝置的檢查工作并初始化內(nèi)存、主機(jī)板 芯片組、顯示卡及外圍裝置等，完成后再將操作系統(tǒng)依序從 硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105加載到主存儲(chǔ)器104中，中央處理單元 101再?gòu)闹鞔鎯?chǔ)器104讀取數(shù)據(jù)加以執(zhí)行操作系統(tǒng)，當(dāng)操作 系統(tǒng)完成所有硬件裝置驅(qū)動(dòng)程序的加載及必要的軟件注冊(cè) 程序后，便將控制權(quán)交給使用者，等待使用者的后續(xù)命令。 而前述過(guò)程中所涉及的驅(qū)動(dòng)程序必須在使用者于第一次安 裝操作系統(tǒng)時(shí)便加以輸入安裝，或于使用者增添擴(kuò)充額外硬 件裝置時(shí)，告訴操作系統(tǒng)安裝，操作系統(tǒng)無(wú)法自行安裝驅(qū)動(dòng) 程序，當(dāng)然可以利用事先預(yù)置的方式來(lái)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng) 安裝，但仍無(wú)法對(duì)所有的硬件裝置及未來(lái)新的硬設(shè)備來(lái)完成 安裝。同時(shí)這樣的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，對(duì)于發(fā)展一個(gè)移動(dòng)式操作系 統(tǒng)而言，除非對(duì)硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器的作業(yè)方式另外進(jìn)行技術(shù)規(guī) 范，否則基于目前的技術(shù)是無(wú)法從計(jì)算機(jī)的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器 105中的操作系統(tǒng)直接取得原本常駐在該計(jì)算機(jī)內(nèi)的所有裝 置驅(qū)動(dòng)程序，因此增加了發(fā)展移動(dòng)式操作系統(tǒng)的困難度。
為解決此一困境，計(jì)算機(jī)架構(gòu)必須加以改變。請(qǐng)參考圖 2，本實(shí)用新型所提出的計(jì)算機(jī)架構(gòu)如圖2，其中與圖l明 顯不同的地方，便是在南橋芯片103上設(shè)計(jì)了一個(gè)閃存模塊 (Flash memory module)l 10，該模塊IIO連接一個(gè)閃存控制 器(Flash memory controller)l 11 。其中該內(nèi)存控制器111除 了提供管理閃存的數(shù)據(jù)存取外，還需負(fù)責(zé)與南橋芯片103作 命令的溝通及必要的訊號(hào)聯(lián)系，當(dāng)然該控制器也可以集成化
于南橋芯片103上而簡(jiǎn)化該非揮發(fā)性內(nèi)存模塊110的設(shè)計(jì)。 當(dāng)然也可以利用其它不同技術(shù)的非揮發(fā)性內(nèi)存實(shí)現(xiàn)與閃存
相同白勺功能，例如相變內(nèi)存(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)等。因此廣義而言，此處實(shí)為一非揮發(fā)性 的內(nèi)存模塊no，而為了避免冗長(zhǎng)的贅述及便于閱讀，于圖 二及后文說(shuō)明中，僅舉閃存模塊作為說(shuō)明例。
而該閃存模塊110最主要的任務(wù)便是加載及儲(chǔ)存計(jì)算 機(jī)內(nèi)所有硬件裝置的驅(qū)動(dòng)程序，這樣的架構(gòu)便可以提供一個(gè) 夕卜咅卩暫駐操作系統(tǒng) (Transient Resident Operating System, 簡(jiǎn)稱TROS )提取該計(jì)算機(jī)內(nèi)所有裝置的驅(qū)動(dòng)程序，也因此 該暫駐操作系統(tǒng)(T R O S)得以正確執(zhí)行計(jì)算機(jī)各種硬件周邊 工作。而為了協(xié)助暫駐操作系統(tǒng)有效及正確地提取驅(qū)動(dòng)程 序，必須對(duì)閃存模塊110內(nèi)的數(shù)據(jù)作一個(gè)檔案系統(tǒng)來(lái)管理， 以便于暫駐操作系統(tǒng)能快速地依據(jù)使用條件安裝系統(tǒng)必要 的資源。
另請(qǐng)參考圖3，圖3所示為一個(gè)檔案系統(tǒng)的范例，其中 載明了驅(qū)動(dòng)程序的種類、相對(duì)應(yīng)的硬件裝置、程序的大小、 版本的紀(jì)錄、使用者模式、程序起始位置及程序代碼區(qū)等， 這些數(shù)據(jù)均分別儲(chǔ)存于事先規(guī)劃好的內(nèi)存區(qū)域，這些區(qū)域包 括有檔案表頭(File Allocation Table,簡(jiǎn)稱FAT)、程序代碼 區(qū)等，這些規(guī)格均可經(jīng)由工業(yè)界共同制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如此， 暫駐操作系統(tǒng)就可以依據(jù)此檔案系統(tǒng)快速有效地安裝硬件
裝置工作所需的驅(qū)動(dòng)程序。
在圖2中的內(nèi)存控制器111除了完成接口訊號(hào)的協(xié)議工 作外并透過(guò)接口完成對(duì)芯片組的工作響應(yīng)，同時(shí)也負(fù)責(zé) 1.處理及規(guī)劃內(nèi)存內(nèi)部之內(nèi)存區(qū)塊(Memory blocks)的管 理；2.配合前述的檔案系統(tǒng)來(lái)分配適當(dāng)?shù)膬?nèi)存區(qū)域位置來(lái)儲(chǔ) 存及讀取數(shù)據(jù)。
前者可以維護(hù)內(nèi)存單元(Memory cells)的可靠度及內(nèi)存模塊 的使用年限；而后者可以增進(jìn)資料的的使用效率，此點(diǎn)與目 前在主機(jī)板上僅用于存放BIOS的PROM技術(shù)是有所不同 的。
此外，針對(duì)未來(lái)不同暫駐操作系統(tǒng)間對(duì)裝置驅(qū)動(dòng)程序的 兼容性考慮，也必須對(duì)驅(qū)動(dòng)程序與暫駐操作系統(tǒng)間的接口制 定統(tǒng)一的軟件層界面。請(qǐng)參考圖4，圖4所示即為一軟件層 示意圖，其中暫駐操作系統(tǒng)(TROS)200透過(guò)驅(qū)動(dòng)規(guī)劃接口 (Driver Programming Interface,簡(jiǎn)稱DPI)21 0來(lái)完成對(duì)裝置 驅(qū)動(dòng)程序220的登記及嵌入動(dòng)作，其中的驅(qū)動(dòng)規(guī)劃接口可以 視為軟件開(kāi)發(fā)工具(Software Development Kit,簡(jiǎn)稱SDK)的 一部分，但是與傳統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)工具不同的是，其所針對(duì)發(fā)展 的是一個(gè)與硬件裝置230有關(guān)的低階驅(qū)動(dòng)程序而不是架構(gòu) 于操作系統(tǒng)上的高階應(yīng)用程序，如此對(duì)撰寫裝置驅(qū)動(dòng)程序的 工程師而言，便不需理會(huì)未來(lái)市場(chǎng)上各式各樣針對(duì)特定任務(wù) 所開(kāi)發(fā)出來(lái)的暫駐操作系統(tǒng)(T R O S)其細(xì)部設(shè)計(jì)，而只需要取 得該暫駐操作系統(tǒng)(TROS)所提供的驅(qū)動(dòng)規(guī)劃接口 (DPI)服務(wù) 來(lái)開(kāi)發(fā)裝置驅(qū)動(dòng)程序即可，因此可以快速撰寫完成裝置的驅(qū) 動(dòng)程序。同理，對(duì)于暫駐操作系統(tǒng)(TROS)開(kāi)發(fā)工程師而言， 也無(wú)需煩惱市面上為數(shù)眾多的計(jì)算機(jī)周邊裝置及其驅(qū)動(dòng)程 序，只需針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)規(guī)劃接口 (DPI)處理軟件程序的規(guī) 劃與撰寫適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)規(guī)劃接口服務(wù)程序即可，而簡(jiǎn)化了暫駐 操作系統(tǒng)(TROS)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)輸入，同時(shí)也確保了暫駐操作系 統(tǒng)(TROS)與驅(qū)動(dòng)程序間的兼容性。
經(jīng)由上述的方法，即可以解決暫駐操作系統(tǒng)(TROS)對(duì)驅(qū) 動(dòng)程序搜尋及加載的問(wèn)題，在此必須加以說(shuō)明的是經(jīng)由驅(qū) 動(dòng)規(guī)劃接口 (DPI)所發(fā)展的驅(qū)動(dòng)程序不必然相同于主機(jī)原本
原始操作系統(tǒng)(Intrinsic Operating System,簡(jiǎn)稱IOS)中的驅(qū)
動(dòng)程序。
因此，本實(shí)用新型提出了一個(gè)基于非揮發(fā)性內(nèi)存模塊設(shè) 計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)并利用此非揮發(fā)性內(nèi)存模塊110作為儲(chǔ)存 該計(jì)算機(jī)內(nèi)部裝置的驅(qū)動(dòng)程序的記憶媒體。比較目前既有的 計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)而言，請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D1，因?yàn)樵撚?jì)算機(jī)缺乏一個(gè)非 揮發(fā)性記憶模塊，所以該裝置驅(qū)動(dòng)程序只能儲(chǔ)存于同樣具有 非揮發(fā)性記憶特性的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105內(nèi)，但是這樣的計(jì) 算機(jī)架構(gòu)，將提供暫駐操作系統(tǒng)(TROS)侵入原本己安裝于硬 式磁盤驅(qū)動(dòng)器105內(nèi)的原始操作系統(tǒng)(IOS)的機(jī)會(huì)，而形成 信息安全管理上的后門及漏洞，因此不是最佳的解決方案。 同時(shí)利用本實(shí)用新型所提出的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，可以充分發(fā)揮該 非揮發(fā)性內(nèi)存模塊的特性來(lái)發(fā)展各種應(yīng)用程序，其特性具備 有
1. 電路系統(tǒng)獨(dú)立于硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105的作業(yè)環(huán)境；
2. 斷電后數(shù)據(jù)依然存在于內(nèi)存內(nèi)部；
3. 不占用主存儲(chǔ)器104的資源；
4. 經(jīng)由內(nèi)存控制器儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，并管理記憶區(qū)塊。
然而為了將所開(kāi)發(fā)的暫駐操作系統(tǒng)(T R O S)達(dá)到可攜式 的目的，仍然需要一個(gè)外置式的移動(dòng)儲(chǔ)存器件，除了使用傳 統(tǒng)的光盤片或磁盤片外，若考慮數(shù)據(jù)加密程序及可能來(lái)自主 機(jī)端指令的處理要求，具有內(nèi)存控制器(Memory controller) 的儲(chǔ)存器件應(yīng)為較佳的選擇，因此可以采用目前廣為消費(fèi)者 所使用的USB行動(dòng)碟，該USB行動(dòng)碟便是 一 種以USB為接
口的非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置，其中即包括一內(nèi)存控制器(Memory controller),因此符合上述的設(shè)計(jì)需求。另外，如 要進(jìn) 一 步達(dá)到移動(dòng)儲(chǔ)存器件具備輕薄短小及薄型卡片化的 結(jié)構(gòu)要求，則可以采用智能棒(Intelligent Stick)接口及符合 其工作規(guī)格的非揮發(fā)性記憶卡，其除了多媒體接口 ( M M S ) 外，同樣也具備了 USB接口的功能可與標(biāo)準(zhǔn)USB接口做連 接，與傳統(tǒng)的USB非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置相比較，智 能棒(Intelligent Stick)可以提供 一 個(gè)較佳的解決方案；當(dāng)然 工作接口的選擇是多樣化的，例如PCIExpress、 SATA、 IEEE 1394等這些目前在計(jì)算機(jī)平臺(tái)中普遍存在的高速接 口，也可以用來(lái)做為發(fā)展上述移動(dòng)式操作系統(tǒng)的儲(chǔ)存載具， 例如PCI Express Card等。至于其它廣泛使用于數(shù)字相機(jī)、 行動(dòng)電話等多媒體產(chǎn)品中所使用的記憶卡，例如SD卡、 MMC卡、micro SD卡等，由于其工作接口并非傳統(tǒng)計(jì)算機(jī) 平臺(tái)中所使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，因此在學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界尚未將這 些接口整合進(jìn)計(jì)算機(jī)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)前，并不適用于作為一個(gè)計(jì)算 機(jī)移動(dòng)式操作系統(tǒng)的儲(chǔ)存載具。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，圖5所示為計(jì)算機(jī)暫駐操作系統(tǒng)(TROS)植入工作流程圖。首先當(dāng)主機(jī)偵測(cè)到外部?jī)?chǔ)存媒體連接后 (步驟301)，中央處理單元101偵測(cè)該儲(chǔ)存媒體是否具有暫 駐操作系統(tǒng)200(步驟302)，若具有暫駐操作系統(tǒng)200則將 對(duì)主機(jī)的工作進(jìn)行必要的中斷程序，也就是除了必要的裝置 外，如顯示卡等，將清除不必要的周邊裝置的工作，并將 主存儲(chǔ)器內(nèi)原始操作系統(tǒng)(IOS)的數(shù)據(jù)釋放出來(lái)到閃存模塊 110或硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105中(步驟303)，其中可依據(jù)暫駐 操作系統(tǒng)200及原始操作系統(tǒng)(IOS)的需求釋放一定比例的
主存儲(chǔ)器空間成為自由加載內(nèi)存區(qū)域(Free-load memory zone)，該區(qū)域中應(yīng)保留一部份作為回復(fù)記憶區(qū)域(Memory zone for recovery)使用，而原先被儲(chǔ)存的內(nèi)存內(nèi)部數(shù)據(jù)及 中央處理單元101內(nèi)部的相應(yīng)的快取及旗標(biāo)數(shù)據(jù)則被暫時(shí) 地儲(chǔ)存在閃存模塊110內(nèi)或主機(jī)的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD) 中，接著將暫駐操作系統(tǒng)200加載到自由加載內(nèi)存區(qū)域(步 驟304)，并且將一回復(fù)程序指令程序(Recovery program) 加載到前述的回復(fù)記憶區(qū)域，其中的回復(fù)程序指令程序可由 暫駐操作系統(tǒng)200提供也可以設(shè)計(jì)由原始操作系統(tǒng)(IOS)提 供，接著中央處理單元101開(kāi)始執(zhí)行暫駐操作系統(tǒng)200對(duì)驅(qū) 動(dòng)程序的要求及加載工作(步驟305)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序自非揮發(fā) 性內(nèi)存模塊110內(nèi)加載完成后暫駐操作系統(tǒng)200即將使用權(quán) 交給使用者進(jìn)入待命狀態(tài)(步驟306)。如此即完成將計(jì)算機(jī) 操作系統(tǒng)更換成為暫駐操作系統(tǒng)200的程序，使用者便可以 利用這部計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行使用者自己的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序， 同時(shí)由于暫駐操作系統(tǒng)200已經(jīng)正確安裝各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)程序，因 此使用者也可以使用連接于該計(jì)算機(jī)的各種周邊裝置，如 顯示卡、聲卡、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)卡等，如此的系統(tǒng)設(shè)計(jì)便可以 幫助使用者利用輕薄短小的儲(chǔ)存媒體來(lái)隨手?jǐn)y帶操作系統(tǒng) 及數(shù)據(jù)，而大幅減少攜帶筆記型計(jì)算機(jī)的次數(shù)，同時(shí)也具備 與筆記型計(jì)算機(jī)相同甚至優(yōu)越的計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D6，圖6所示為一計(jì)算機(jī)原始操作系統(tǒng)(IOS) 回復(fù)的流程示意圖。當(dāng)移除暫駐操作系統(tǒng)200后(步驟401)， 中央處理單元100首先將從主存儲(chǔ)器之回復(fù)記憶區(qū)域中執(zhí) 行操作系統(tǒng)回復(fù)程序，并依該程序開(kāi)始清除暫駐操作系統(tǒng) 200留存于主存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)(步驟402)，然后將原本儲(chǔ)存
于閃存模塊110內(nèi)或主機(jī)的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105中數(shù)據(jù)重新
加載到主存儲(chǔ)器104內(nèi)(步驟403)完成主存儲(chǔ)器104數(shù)據(jù)回 復(fù)動(dòng)作。完成回復(fù)程序后，中央處理單元104開(kāi)始執(zhí)行原始 操作系統(tǒng)(IOS)并恢復(fù)各緩存器(Register)的狀態(tài)，同時(shí)重新 呼叫并檢查周邊裝置(步驟404)，最后將指揮權(quán)重新交由原 始操作系統(tǒng)(IOS)并恢復(fù)成為暫駐操作系統(tǒng)200接管計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)前的操作狀況并進(jìn)入待命狀態(tài)(步驟405)，等待下一位 使用者使用。
綜上所述，本實(shí)用新型所揭露者乃為一計(jì)算機(jī)架構(gòu)及其 工作方法，其在操作系統(tǒng)運(yùn)行下可以隨時(shí)接受一個(gè)外部的臨 時(shí)操作系統(tǒng)，并將計(jì)算機(jī)控制權(quán)暫時(shí)交予這一臨時(shí)操作系 統(tǒng)，前者操作系統(tǒng)我們稱為原始操作系統(tǒng)(IOS)，而后者的 臨時(shí)操作系統(tǒng)我們稱為暫駐操作系統(tǒng)(TROS)。然對(duì)于這 一 個(gè) 計(jì)算機(jī)架構(gòu)與開(kāi)機(jī)作業(yè)流程中，只要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)便可以 直接由暫駐操作系統(tǒng)(TROS)完成開(kāi)機(jī)作業(yè)，并不一定必須由 原始操作系統(tǒng)(IOS)來(lái)啟動(dòng)暫駐操作系統(tǒng)(TROS)，如此可以 增加暫駐操作系統(tǒng)(TROS)的使用靈活度，此外，如果該暫駐 操作系統(tǒng)(TROS)是針對(duì)特定功能而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，例如會(huì)議簡(jiǎn) 報(bào)操作系統(tǒng)、郵電操作系統(tǒng)(Email、 MSN)、網(wǎng)絡(luò)電話操作系 統(tǒng)、遠(yuǎn)程安全監(jiān)控操作系統(tǒng)等，只要經(jīng)由妥當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，該暫 駐操作系統(tǒng)(TROS)可以更有效地利用系統(tǒng)的裝置，而不需使 用額外不必要的系統(tǒng)資源，例如需要海量存儲(chǔ)器處理的絢 麗3D窗口顯示等，而達(dá)到比原始操作系統(tǒng)(IOS)更快的計(jì)算 機(jī)運(yùn)算及數(shù)據(jù)作業(yè)處理速度以及更短的開(kāi)機(jī)作業(yè)時(shí)間，因此 由暫駐操作系統(tǒng)(TROS)服務(wù)所形成的寄生操作系統(tǒng)(POS)工 作概念，可以提供給消費(fèi)者在操作系統(tǒng)的產(chǎn)品上有更多樣化
的選擇及滿足更高作業(yè)效率的要求。
請(qǐng)參考圖7，圖7所示即為此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)流程圖，
經(jīng)由此流程的安排便可由暫駐操作系統(tǒng)(TROS)執(zhí)行系統(tǒng)開(kāi) 機(jī)的作業(yè)。今說(shuō)明如后當(dāng)電源開(kāi)啟后(步驟501)， BIOS 106
于執(zhí)行完必要的裝置檢査后(步驟502)，將首先偵測(cè)計(jì)算機(jī) 外部?jī)?chǔ)存器件內(nèi)是否含有可供開(kāi)機(jī)作業(yè)的暫駐操作系統(tǒng)
200(步驟503)，若沒(méi)有則再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)原始操作系統(tǒng) (10S)執(zhí)行開(kāi)機(jī)作業(yè)步驟(504)，完成系統(tǒng)開(kāi)機(jī)任務(wù)(步驟 506);反之，若偵測(cè)計(jì)算機(jī)外部?jī)?chǔ)存器件內(nèi)含有一暫駐操作 系統(tǒng)200則由該暫駐操作系統(tǒng)200直接啟動(dòng)開(kāi)機(jī)程序(步驟 505)并自計(jì)算機(jī)的非揮發(fā)性內(nèi)存110內(nèi)取得并加載裝置的驅(qū) 動(dòng)程序，完成系統(tǒng)開(kāi)機(jī)任務(wù)(步驟506)。此方式與早期儲(chǔ)存 于軟式磁盤(Floppy Disk)的MS-DOS操作系統(tǒng)開(kāi)機(jī)作業(yè)類 似，但與MS-DOS不同的是這個(gè)暫駐操作系統(tǒng)200將會(huì)依據(jù)
前述技術(shù)方法自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加載周邊驅(qū)動(dòng)程序完成開(kāi)機(jī)作 業(yè)。雖然隨著后來(lái)硬式磁盤(HDD)的發(fā)明與普及，MS-DOS 也已直接隨著驅(qū)動(dòng)程序安裝于硬式磁盤(HDD)中而進(jìn)行開(kāi) 機(jī)作業(yè)，但一如前文所述，這同時(shí)也失去了一個(gè)操作系統(tǒng)可 攜式的特性，往后隨著操作系統(tǒng)不斷地發(fā)展，功能不斷地提 升，人們也就脫離不了隨身攜帶筆記型計(jì)算機(jī)的宿命，究其 根本原因，也就是操作系統(tǒng)早已與計(jì)算機(jī)硬件嵌入融合于 一 ，使得使用者必須同時(shí)攜帶計(jì)算機(jī)硬件與軟件才能完成工 作。
因此，利用本實(shí)用新型圖2的計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)，配合圖 5、圖6及圖7的軟件操作程序及前述相關(guān)的軟件接口規(guī)范， 便可以規(guī)劃出 一 個(gè)寄生操作系統(tǒng)(POS)的概念及其發(fā)展藍(lán)
圖。通過(guò)寄生操作系統(tǒng)(POS)的概念實(shí)現(xiàn)及暫駐操作系統(tǒng)
(TROS)的完成，使用者不必再攜帶復(fù)雜的桌上型操作系統(tǒng)， 如Windows Vista，及筆記型計(jì)算機(jī)，同時(shí)也創(chuàng)造出開(kāi)發(fā) 各種特定用途、功能強(qiáng)大的微型操作系統(tǒng)的市場(chǎng)及商機(jī)，完 全跳脫了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的經(jīng)驗(yàn)及法則，充分具備了創(chuàng)新的 思維與技術(shù)手段。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D2，其中所示的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器105也可以 進(jìn)一步利用混合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器(Hybrid HDD),這是一種
將閃存元件置入機(jī)械式的硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器而形成的所謂混 合式硬盤機(jī)，將此種混合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器(Hybrid HDD) 使用于本計(jì)算機(jī)架構(gòu)中，可以將中央處理單元101內(nèi)部必要 的數(shù)據(jù)，如旗標(biāo)值、緩存器值等儲(chǔ)存于硬盤中的閃存內(nèi)部， 請(qǐng)參考圖5的(步驟304)流程，以增加操作系統(tǒng)切換工作的 速度與效率。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)閃存的讀寫速度達(dá)到高 速的要求，便可以將圖2所示的閃存模塊110及內(nèi)存控制器 111連接于北橋芯片102上，以增進(jìn)數(shù)據(jù)于閃存模塊10與 主存儲(chǔ)器104之間傳輸?shù)乃俣扰c效率，當(dāng)然此時(shí)的內(nèi)存控制 芯片111也可以利用半導(dǎo)體集成技術(shù)，整合于北橋芯片102 上，同理，該內(nèi)存控制器111也可以進(jìn) 一 步設(shè)計(jì)成嵌入于閃 存芯片內(nèi)，或是將部分功能整合進(jìn)閃存芯片內(nèi)，比如說(shuō)對(duì) 閃存區(qū)塊的管理機(jī)制，以簡(jiǎn)化內(nèi)存控制芯片本身的設(shè)計(jì)，如 此則可以進(jìn)一步采用由Intel、 Hynix、 Sony等公司所共同制 定的ONFI接口規(guī)格來(lái)設(shè)計(jì)內(nèi)存系統(tǒng)，其中ONFI為英文 『Open NAND Flash Interface』的縮寫。
由上述硬件架構(gòu)及軟件程序觀之，寄生操作系統(tǒng)(P O S)
中的暫駐操作系統(tǒng)(TROS)與原始操作系統(tǒng)(IOS)均為分時(shí)獨(dú) 立的作業(yè)，因此并不會(huì)彼此互相干擾，若考慮到雙方信息的 安全性，則必須在安全機(jī)制下進(jìn)行使用者身份的認(rèn)證與必要 的數(shù)據(jù)安全防護(hù)措施，此安全機(jī)制的建立也可以經(jīng)由適當(dāng)?shù)?設(shè)計(jì)來(lái)加以完成。
綜合而論，為了達(dá)到移動(dòng)操作系統(tǒng)的成功發(fā)展，必須先 就既有計(jì)算機(jī)架構(gòu)中的障礙加以克服，再對(duì)軟件程序的控制 做一個(gè)適當(dāng)?shù)囊?guī)劃。本實(shí)用新型便是針對(duì)上述特征要點(diǎn)進(jìn)行 技術(shù)改良與發(fā)展，最后揭露出一個(gè)全新的硬件架構(gòu)及軟件程 序的方法，而從計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展角度而言，寄生 操作系統(tǒng)(POS)的概念提出與相應(yīng)的移動(dòng)操作系統(tǒng)技術(shù)解決 之道，均顯示了本篇專利技術(shù)具有高度的新穎性與創(chuàng)造性， 實(shí)為發(fā)明人本于長(zhǎng)期的努力與竭力構(gòu)思所得。
本實(shí)用新型所揭示的，乃較佳實(shí)施例，舉凡局部之變更 或修飾而源于本實(shí)用新型的技術(shù)思想而為熟習(xí)該項(xiàng)技藝的 人所易于推知的，俱不脫本實(shí)用新型的專利權(quán)范疇。
權(quán)利要求1.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其由下列元件構(gòu)成一中央處理單元、一芯片組、一主存儲(chǔ)器、一非揮發(fā)性內(nèi)存、一內(nèi)存控制器，其特征在于該非揮發(fā)性內(nèi)存是經(jīng)由內(nèi)存控制器與芯片組相連接，該非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部的數(shù)據(jù)提供一操作系統(tǒng)運(yùn)作并經(jīng)由芯片組加載到主存儲(chǔ)器內(nèi)部，并且該內(nèi)存控制器對(duì)非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部做必要區(qū)塊管理及區(qū)域定義，以增進(jìn)內(nèi)存的使用效率及提供數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存位置，同時(shí)前述的內(nèi)存控制器可以進(jìn)一步嵌入于芯片組內(nèi)或是將內(nèi)存控制器的部份功能嵌入于非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于 其進(jìn)一步包括一可分離的儲(chǔ)存存儲(chǔ)元件，該儲(chǔ)存存儲(chǔ)元件儲(chǔ) 存操作系統(tǒng)并與計(jì)算機(jī)主機(jī)相連接，連接后并將該操作系統(tǒng) 加載到主存儲(chǔ)器內(nèi)部，提供計(jì)算機(jī)工作所需的操作系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于 其中操作系統(tǒng)為一暫駐操作系統(tǒng)，提供使用者短期使用計(jì)算 機(jī)。
4. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于 其進(jìn)一步包括一混合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器，該混合式硬式磁 盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)并包括一非揮發(fā)性內(nèi)存。
5. 如權(quán)利要求4項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于 其中位于混合式硬式磁盤驅(qū)動(dòng)器中的非揮發(fā)性內(nèi)存為一閃存元件所構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于 其與芯片組相連接的非揮發(fā)性內(nèi)存接口是采用ONFI接口。
7. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置，其特征在于- 其與芯片組相連接的非揮發(fā)性內(nèi)存是采用閃存元件或相變內(nèi)存元件所構(gòu)成。
8. —種移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于其包括有一內(nèi)存控制器及一非揮發(fā)性內(nèi)存單元，該內(nèi)存單元內(nèi)部?jī)?chǔ)存一操作系 統(tǒng)，該操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)讀取及加載儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的裝置驅(qū) 動(dòng)程序后工作于該計(jì)算機(jī)平臺(tái)。
9. 如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于 其中非揮發(fā)性內(nèi)存單元是由閃存元件或相變內(nèi)存元件所構(gòu) 成。
10. 如權(quán)利要求8所述的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于-其中該操作系統(tǒng)為一暫駐操作系統(tǒng)，提供使用者短期使用計(jì) 算機(jī)。
11. 如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于 其中該操作系統(tǒng)于連接計(jì)算機(jī)主機(jī)后，獨(dú)立執(zhí)行計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī) 的程序，并讀取及加載儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的裝置驅(qū)動(dòng)程序。
12. 如權(quán)利要求8項(xiàng)所述的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于 其采用USB為接口的非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置或是采用 智能棒接口及其規(guī)格的非揮發(fā)性內(nèi)存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置。
13. 如權(quán)利要求8所述的移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，其特征在于 其釆用PCI Express接口及PCI Express卡做為該移動(dòng)儲(chǔ)存裝 置。
專利摘要本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置及移動(dòng)儲(chǔ)存裝置，非揮發(fā)性內(nèi)存經(jīng)由內(nèi)存控制器與芯片組相連接，非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部的數(shù)據(jù)提供一操作系統(tǒng)運(yùn)作并經(jīng)由芯片組加載到主存儲(chǔ)器內(nèi)部，并且內(nèi)存控制器對(duì)非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)部做必要區(qū)塊管理及區(qū)域定義，以增進(jìn)內(nèi)存的使用效率及提供數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存位置，同時(shí)前述的內(nèi)存控制器進(jìn)一步嵌入于芯片組內(nèi)或是將內(nèi)存控制器的部份功能嵌入于非揮發(fā)性內(nèi)存內(nèi)。本實(shí)用新型基于發(fā)展計(jì)算機(jī)的可移動(dòng)性操作系統(tǒng)的需要，必須先解決計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件裝置的依賴性。本實(shí)用新型提供經(jīng)過(guò)定義的裝置驅(qū)動(dòng)方式可以發(fā)展成獨(dú)立于硬件條件的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，結(jié)合可攜式儲(chǔ)存裝置便完成具備可攜式特性的移動(dòng)操作系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F9/445GK201194106SQ200820007139
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者嚴(yán)圣舜, 瑋 沈 申請(qǐng)人:勁永國(guó)際股份有限公司