CN106775609A - 用于减少休眠及恢复时间的***及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于减少休眠及恢复时间的***及方法，用于计算设备节电，计算设备具有易失性***存储器、非易失性存储设备以及执行操作***并包括内部非易失性存储器(NVM)的处理器。方法包括在处理器接收使计算设备进入休眠模式的请求，由处理器暂停操作***的执行，由处理器将易失性***存储器的全部内容充分复制入非易失性存储设备，在处理器的内部NVM中存储休眠标记，并关断向计算设备的供电。

Description

用于减少休眠及恢复时间的***及方法
背景技术
本发明针对用于计算设备的低功率状态，尤其是针对减少休眠及从休眠恢复操作所需的时间的休眠模式。
例如个人计算机(PC)、膝上型计算机、笔记本电脑、平板电脑、蜂窝电话等的计算设备经常使用操作***，其提供一个或多个低功率状态以允许用户基本上“关断”设备，从而节电，无需下次上电时完整且完全的重新引导。例如，计算设备可以利用允许整个设备掉电的常规“休眠”模式。
为了实现这一状态，计算设备的处理器将停止所有活动的过程并保存其状态，接着创建操作***状态的“快照”。在关闭供电之前，将快照保存到非易失性存储(例如，硬盘驱动等)。假如计算设备随后被拔出或失去其电源(例如，电池完全耗尽)，用户仍然能够恢复到与启动休眠状态时相同的状态。
为了从休眠恢复，处理器运行只读存储器(ROM)中存储的引导程序，以启动合适的硬件及软件组件。然后，运行引导加载程序以将操作***载入处理器用于执行。之后，初始化操作***的核。将之前存储在非易失性存储中的快照载入操作***，其接着从之前保存的状态运行。
为了加载快照，操作***基本上就像从冷引导那样重启。结果，尽管恢复时间优于冷引导，但仍然相当长。因此，这一模式通常不会用在例如蜂窝电话或平板电脑的计算设备上。
为了能够较快恢复操作***，一般提供“睡眠”或“暂停”模式。在此模式中，操作***在易失性***存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))中保持活动，简单地在保存活动过程的状态后暂停。处理器和某些其它硬件组件至少部分维持通电。尤其是，为了保留数据，DRAM必须保持通电。在从暂停模式的恢复时间可能几乎是瞬时的同时，实现了电池消耗方面的重要权衡。
因此，想要提供一种用于计算设备的低功率模式，允许实质(如果不完全地)终止提供供电，同时最小化恢复到活动状态的时间。
附图说明
通过举例说明本发明，其不受限于附图所示的其实施例。图中类似的附图标记指示相似的元件。为简单清晰起见示出附图中的元件，其不必按比例绘制。
附图中：
图1为用于本发明的实施例的示例性计算设备的示意性框图；
图2为根据本发明的优选实施例的休眠过程的流程图；以及
图3为根据本发明的优选实施例的恢复过程的流程图。
具体实施方式
在一个实施例中，本发明提供一种用于计算设备节电的方法，该计算设备具有易失性***存储器、非易失性存储设备和执行操作***并包括内部非易失性存储器的处理器。方法包括在处理器接收使计算设备进入休眠模式的请求，由处理器暂停操作***的执行，由处理器将易失性***存储器的全部内容实质地复制入非易失性存储设备，在处理器的内部非易失性存储器中存储休眠标记，并关断向计算设备的供电。
在另一实施例中，本发明提供一种计算设备，包括易失性***存储器、非易失性存储设备和执行操作***并包括内部非易失性存储器的处理器。处理器被配置为接收使计算设备进入休眠模式的请求，暂停操作***的执行，将易失性***存储器的全部内容充分复制入非易失性存储设备，在内部非易失性存储器中存储休眠标记，并关断向计算设备的供电。
现在参考图，其中纵观数个附图，相同的附图标记用于指示相同的组件，图1示出了根据本发明的优选实施例的计算设备10的实施例。计算***10优选地包括处理器12、易失性***存储器14和非易失性存储设备16。处理器12优选地包括一个或多个中央处理单元(CPU)内核18，其配置为执行计算设备10的大多数编程，包括基本操作***以及计算设备10的各种硬件组件(未示出)(例如显示器、用户接口、扬声器、麦克风、通信模块等)的控制操作。
处理器12优选地进一步包括只读存储器(ROM)20，其被配置为至少存储引导程序和与***初始化相关的其它编程。处理器12还优选地包括内部易失性存储器22(例如，随机存取存储器(RAM))。内部易失性存储器22优选地被配置为接收和存储用于启动或恢复操作的程序和处理器12不使用易失性***存储器14执行的其它基本功能。处理器12还优选地包括内部非易失性存储器24，其优选地用于存储与配置或选择相关的标记或其它数据，该配置或选择涉及启动或恢复操作或其它基本功能。
处理器12还包括至少一个用于从主电源(未示出)接收电力的输入，主电源一般为电池，但还可以是其他直流(DC)电源或交流(AC)电源。计算设备10还可以包括用于给次要电路供电(例如实时时钟(RTC)等)的替代电源(未示出)。处理器12还优选地包括用于替代电源的输入28。根据本发明的实施例，如果功耗相对低，在休眠模式中可以或可不关闭替代电源。
尽管也可以使用其它类型的易失性存储器，但是易失性***存储器14优选为动态随机存取存储器(DRAM)，其充当用于操作***和处理器12运行的应用的存储和工作空间。处理器12优选地包括***存储器接口30，以允许(一个或多个)CPU内核18控制易失性***存储器14。
尤其在PC或膝上型计算机中，非易失性存储设备16可以是硬盘驱动(HDD)。然而，在例如平板电脑或蜂窝电话的较小设备中，非易失性存储设备16优选为闪存存储器的类型，例如安全数字(SD)卡、嵌入式微媒体卡(eMMC)等。处理器12优选地包括非易失性存储接口32，以允许(一个或多个)CPU内核18控制非易失性存储设备16。
现在将参考图2描述根据本发明的实施例提出的休眠流程100。在正常操作中，处理器12将运行操作***内核，在此期间处理器12可以在操作***内执行应用程序。当在步骤102接收使计算设备10进入休眠模式的请求时，在步骤104处理器12优选地在操作***内终止执行任意程序，并将各活动程序的状态保存入易失性***存储器14。例如通过选择显示的休眠等选项，计算设备10的用户可以明确地选择该请求。或者，响应于特定的用户动作(例如按下电源按钮、关闭汽车等)可以自动接收请求。在步骤106，处理器12优选地暂停操作***的执行，类似于好像将计算设备10置于“暂停”模式。尤其是，如在常规休眠流程中出现的，处理器12不创建操作***的快照。因此，在易失性***存储器14中操作***保持“活动”。
在步骤108，将易失性***存储器14的全部内容充分复制入非易失性存储设备16。虽然旨在将整个易失性***存储器14复制过去，但出于休眠目的忽略复制不相关的数据还是在本发明的范畴内。至少是，将与暂停的操作***相关的数据和保存的活动程序的状态复制到非易失性存储设备16。优选地，复制程序存储在内部易失性存储器22中，并由处理器12执行以行使复制功能。
在步骤110，休眠标记存储在内部非易失性存储器24中，而在步骤112，处理器12将关断对计算设备10的供电，并进入休眠。
现在将参考图3描述根据本发明的实施例提出的恢复流程200。计算设备10维持休眠，直至在步骤202接收到唤醒请求，此时恢复对计算设备10的供电。唤醒请求可以具有用户按下电源按钮、开启汽车等的形式。如常见的，在步骤204，处理器12从其内部ROM 20执行引导程序。在步骤206，处理器12检查是否在内部非易失性存储器24中设置休眠标记。如果不是，在步骤207，处理器12使用引导程序执行冷引导。假如设置了休眠标记，继续从休眠恢复。
这一实践明显不同于之前的休眠恢复流程，其中直至已经执行了引导加载程序并且已经启动了操作***内核之后处理器才会检查休眠标记。根据本发明的实施例，不必从初始状态启动操作***内核。
具体地，在步骤208，将非易失性存储设备16中的复制的内容恢复到易失性***存储器14。这可以由内部易失性存储器22中存储的复制程序或类似程序执行。在步骤210，恢复操作***从其暂停状态的执行。也就是说，因为休眠期间操作***在非易失性存储设备16中保持“活动”，所以处理器12能够在从“暂停”模式的正常恢复之后恢复用户的会话，并恢复到易失性***存储器14。
相较于以400MB/s总线速度采用256MB DRAM和8比特eMMC的***中的标准的LINUX休眠方法，能够看到基于上面描述的休眠和恢复流程100、200，在恢复时间方面的显著减少。在休眠之后的标准LINUX恢复流程中，大约需要50ms执行初始引导，约1秒执行引导加载程序，以及约2秒启动内核和从eMMC恢复内核状态的快照。因此，恢复时间略多于3秒。
相比之下，尽管上面描述的实施例的恢复流程仍然以50ms执行初始引导，但避免了启动引导加载程序和操作***。将复制的数据从eMMC恢复到DRAM仅需要大约640ms，再需要50ms恢复硬件和驱动器状态。因此，在不到1秒，***就返回到用户之前的会话。
本发明的实施例对于许多计算应用是有用的。在一个示例中，电子阅读器一般不提供休眠模式，用于暂停模式的功耗很高。用不到1秒的恢复时间，根据本发明的实施例的休眠模式可以用于使电子阅读器中的电池寿命增加10倍，或允许电池的尺寸大大减小。
在另一示例中，基于ANDROID的汽车信息娱乐***采集为静态图像的操作***的快照，针对偏好或收藏的用户设置必须保存在其它地方，并在引导后同步。利用根据本发明的实施例的休眠模式，引导时间少于1秒，最后“引擎熄火”的时刻操作***的所有状态能够被自动恢复。
在之前的说明书中，参考本发明的实施例的具体示例描述了本发明。然而，在不偏离所附的权利要求中记载的本发明的更广泛精神和范畴的情况下，显然可以在其中进行各种修改和改变。
本领域技术人员会意识到上述操作之间的界限仅是说明性的。可以将多个操作合并为一个操作，一个操作可以分布在额外的操作中，并且可以在时间上至少部分重叠地执行操作。进一步地，替代实施例可以包括特定操作的多个例子，各种其它实施例中操作顺序可以改变。
在权利要求中，“包括”或“具有”这些词不排除除了权利要求中列出的之外还存在其它元件或步骤。进一步地，如本文所用的，术语“一个”或“某个”定义为一个或多个。而且，在权利要求中使用的例如“至少一个”和“一个或多个”这样的介绍性短语不该解释为暗示由不定冠词“一个”或“某个”介绍的另一权利要求会使包含此类介绍的权利要求要素的任意特定权利要求限于仅包含一个此类要素的发明，即使当相同的权利要求包括该介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一个”或“某个”的不定冠词。对于使用定冠词的使用同样适用。除非另有说明，例如“第一”和“第二”的术语用于随意区分此类术语描述的要素。因此，这些术语不一定指示此类要素的时间的或其它的优先。在互不相同的权利要求中记载某些措施这一事实不是指无法有利地使用这些措施的组合。

Claims (11)

1.一种用于在计算设备中节电的方法，所述计算设备具有易失性***存储器、非易失性存储设备和执行操作***并包括内部非易失性存储器的处理器，所述方法包括：
在所述处理器处接收使所述计算设备进入休眠模式的请求；
由所述处理器暂停所述操作***的执行；
由所述处理器将所述易失性***存储器的全部内容实质地复制入所述非易失性存储设备；
在所述处理器的所述内部非易失性存储器中存储休眠标记；以及
关断向所述计算设备的供电。
2.如权利要求1的所述方法，进一步包括：
恢复向所述计算设备的供电；
由所述处理器将所复制的内容恢复到所述易失性***存储器；以及
由所述处理器使所述操作***的执行从其暂停的状态继续。
3.如权利要求2的所述方法，其中所述处理器进一步包括存储引导程序的内部只读存储器，所述方法进一步包括：
在恢复向所述计算设备的供电之后，由所述处理器执行所述引导程序；
由所述处理器检查是否在所述内部非易失性存储器中设置了所述休眠标记；以及
假如设置了所述休眠标记，仅将所复制的内容恢复到所述易失性***存储器，其中假如未设置所述休眠标记，所述处理器使用所述引导程序执行冷引导。
4.如权利要求1的所述方法，其中所述处理器被配置为在所述操作***内执行至少一个程序，所述方法进一步包括：
在暂停所述操作***的执行之前，由所述处理器停止执行所述至少一个程序并将所述至少一个程序的状态保存入所述易失性***存储器。
5.如权利要求1的所述方法，其中所述处理器包括存储复制程序的内部易失性存储器，并且其中由所述处理器通过执行所述复制程序，来执行将所述易失性***存储器内容复制入所述非易失性存储设备。
6.一种计算设备，包括：
易失性***存储器；
非易失性存储设备；以及
处理器，执行操作***并包括内部非易失性存储器，所述处理器被配置为：
接收使所述计算设备进入休眠模式的请求，
暂停所述操作***的执行，
将所述易失性***存储器的全部内容充分复制入所述非易失性存储设备，
在所述内部非易失性存储器中存储休眠标记，以及
关断向所述计算设备的供电。
7.如权利要求6的所述计算设备，其中所述处理器进一步被配置为：
恢复向所述计算设备的供电，
将所复制的内容恢复到所述易失性***存储器，以及
使所述操作***的执行从其暂停的状态继续。
8.如权利要求7的所述计算设备，其中所述处理器进一步包括存储引导程序的内部只读存储器ROM，并且所述处理器进一步被配置为：
在恢复向所述计算设备的供电之后，执行所述引导程序，
检查是否在所述内部非易失性存储器中设置了所述休眠标记；以及
假如设置了所述休眠标记，仅将所复制的内容恢复到所述易失性***存储器，其中假如未设置所述休眠标记，所述处理器使用所述引导程序执行冷引导。
9.如权利要求6的所述计算设备，其中所述非易失性存储设备为闪存存储器，并且所述闪存存储器为安全数字SD卡或嵌入式多媒体卡eMMC之一，以及其中所述易失性***存储器为动态随机存取存储器DRAM。
10.如权利要求6的所述计算设备，其中所述处理器进一步被配置为：
在所述操作***内执行至少一个程序，以及
在暂停所述操作***的执行之前，停止执行所述至少一个程序并将所述至少一个程序的状态保存入所述易失性***存储器。
11.如权利要求6的所述计算设备，其中所述处理器进一步包括存储复制程序的内部易失性存储器，并且其中所述处理器进一步被配置为通过执行所述复制程序将所述易失性***存储器内容复制入所述非易失性存储设备。
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