CN1436330A - 存储在非易失可重新编程半导体存储器中的文件数据的访问 - Google Patents

Abstract

用于一个操作系统的文件数据可能以一种压缩格式存储在某一个可重新编程的半导体存储器中。对于一个或多个均以一种压缩格式存储的文件系统，为存储器提供一个头部和数据。可以利用也存储在该存储器中的某一设备驱动程序对该数据进行解压缩并将其转换成适合某一种特殊文件系统或者操作系统的格式。

Description

存储在非易失可重新编程半导体存储器中的文件数据的访问

                         背景

本发明总体上涉及基于处理器的系统，这些系统使用半导体存储器做为其基本的、非易失的、可重新编程的存储媒体。

所谓嵌入式的基于处理器的系统的重要性在不断地提高。这些系统经常以简化的功能运行，以在相当低的成本下提供所需的性能。在许多情形中，这些嵌入式系统可能是电池供电的。这样，可以限制其容量来改善电池的寿命。

由于包括保持电池寿命，减少成本以及提供一个紧凑的形状因数等多种的原因，可以提供基于处理器的系统，该系统不使用硬盘驱动器做为其非易失存储媒体。在许多基于处理器的系统中，硬盘驱动器提供了一种常规的非易失存储媒体，该媒体存储了大多数用户希望永久维持的信息。其中可能包括如操作系统，应用软件，文件以及数据等等。被存储在硬盘驱动器中的信息可能被传输到系统存储器来执行，该系统存储器一般来说是一种易失存储器。

在许多系统中，硬盘驱动器提供了一种具有很高的容量、相对快速的存储媒体。但是，硬盘驱动器比非易失半导体存储器占用了更多的空间和使用了更多的能量。在许多嵌入式系统中，使用可重新编程的、非易失的半导体存储器做为基于处理器系统的一种基本存储系统。这些半导体存储器存储了包括操作系统在内的通常存储在硬盘驱动器中的全套信息。

在许多情形中，用作基于处理器系统的主要非易失存储媒体的半导体存储器是闪速存储器。这些闪速存储器可以在无用户干预的情况下使用众所周知的播件性能被重新编程。通常使用行和列寻址来访问这些存储器。这样，由于文件和其它数据在存储器中的位置是存储在该存储器之处，因此这些存储器通常是单片的。

因此，一直需要有一种方法，使一个操作系统能够在一种非易失可重新编程半导体存储器之上存储更多信息以及有效地访问那些信息。

                      附图描述

图1是一个概要显示了依照本发明的一个实施方案所使用的软件模块；

图2是一个概要显示了依照本发明的一个实施方案把原始未压缩的多个文件分成多个块；

图3是一个概要显示了依照本发明的一个实施方案的一个压缩文件系统映象中的地址分配；

图4是一个实现本发明的一个实施方案的系统的框图；以及

图5是一个根据本发明的一个实施方案的可使用的软件流程图；

图6是一个根据本发明的一个实施方案的可使用的软件的流程图；和

图7是一个根据本发明的一个实施方案的用于压缩数据块的软件流程图。

                       详细描述

参照图1，某一个客户端基于处理器的系统可能包括一个软件结构10，该结构具有与一个文件系统驱动程序14通信的一个操作系统内核12。该文件系统驱动程序14接收来自某一个半导体存储器40的原始数据并在一个逻辑布局中安排这些数据。该驱动程序14与某一个高速缓冲存储器16通信，该高速缓冲存储器缓冲存储原始数据，以使之能够被该驱动程序14有效利用。根据本发明的一个实施方案，该设备驱动程序18访问来自某一个非易失可编程半导体存储器40，诸如一个闪速存储器的文件数据块。该设备驱动程序18不需要有关在该存储器40之上的该数据格式的信息，以某种与该文件系统驱动程序14兼容的格式来组织该数据。

因此，该存储器40可以存储一个客户操作系统42和一个客户操作系统出错时存取的恢复操作系统。根据本发明的一个实施方案，也可存储一个基本输入/输出系统46(BIOS)。

该客户操作系统42可以包括一个循环恢复检查(CRC)字段22，指示分配表条目个数的一个字段24，包括该分配表的一个字段26，包括一个加载程序的一个字段28，以及包括操作系统内核的一个字段30。字段30也包括该驱动程序14和18。

客户操作系统42还可以有一个或多个文件系统数据存储区34，36和38。这些区域34，36和38包括可被该操作系统内核12利用的原始压缩数据。

该设备驱动程序18可以根据来自于某个文件系统驱动程序14的请求，访问任何数据区34，36或38。因此，在该半导体存储器40上可以以压缩的格式访问信息，而且可以用某种非压缩格式把信息装载到该快速缓冲存储器16中，以便由设备驱动程序14访问。设备驱动程序18解压存储器40中的压缩数据，并将其提供给高速缓冲存储器16。

可以通过形成一个单一的二进制文件，按图2中48所示的原始形式包含原始的未压缩文件系统数据，来初始创建一个压缩文件系统映像。然后，该包含了原始未压缩文件系统的文件被划分成许多同等大小的数据块50a-50c。在本发明的一个实施方案中，该块大小对每个压缩文件系统映像来说是相同的，并且是在构建时设置的。

如图3中所示，该未压缩数据然后被压缩成可变长度的压缩数据块58，并被串连在一起。因此，这些未压缩块被压缩以组成该压缩文件系统映像20的压缩块58a-58c。

如图3中所示，在本发明的一个实施方案中，区域34，36和38中的每一个(图1)都包括具有一个标题节(52-56)的一个映像以及存储该文件系统数据的一系列压缩块58。该压缩文件系统映像的标题节包括具有循环恢复检查信息的一个字段52。这个字段可以有一个零区距和两个字节的长度。在一个数据块的分配表长度上计算该循环恢复检查值。该标题节还包括用于块分配表条目个数的一个字段54。它有一个两字节的区距和四个字节的长度。块分配表中条目的个数可以存储为一个无符号的长值。该实际块分配表(BAT)56有六字节区距以及与字节数BAT记录个数相等的长度。该BAT56描述每个压缩块58的起始区距和长度。

该设备驱动程序18使用BAT56在半导体存储器40中找出每个压缩数据块58的起始和终止位置。设备驱动程序18通过把数据的这些压缩块实时解压缩并且根据操作系统内核12在运行时的请求而把该压缩数据映射到该文件系统中来运行的。该设备驱动程序18可以对存储为压缩文件系统映象20的文件系统一无所知。

因此，根据本发明的某些实施方案，一个操作系统可以访问存储在某个半导体存储器之上的压缩文件系统数据。半导体存储器与硬盘驱动器相比，不易发生电气和机械故障。在本发明的某些实施方案中，在该操作系统上的文件系统接口可以由应用层面的程序所使用和操纵。由于存储在该半导体存储器中的数据是压缩的，可以需要更少的存储器，形成一种低成本的解决方案。

任何文件系统都可独立于内核文件系统的种类而被存储在半导体存储器之中。因此，该设备驱动程序18可以不了解存储在半导体存储器40之中的文件系统。在发明的某些实施方案里，客户系统10可以从一个远程服务器(未图示)来访问另外的文件。该客户可以是一个基于处理器的系统，如一个台式计算机系统，一个手持计算机系统，一个基于处理器的电视系统，一个机顶盒，一个仪表，一个瘦客户机，一部蜂窝电话等等。在某些实施方案中，该系统10可以不是一个连接到网络的系统。

实现该可重新编程半导体存储器40的一个存储设备可以被电重新编程。在本发明的一个实施方案中，该存储设备也可用作客户端的BIOS存储器。而BIOS存储器一般为只读存储器(ROM)，通过使用可重新编程存储器40，操作系统以及BIOS可以在损坏时被更新或者替代。在本发明的其它一些实施方案中，除了存储器40之外，可以使用一个常规BIOS ROM。

多种闪速存储器可以实现存储器40，诸如Intel的StrataFlashTM牌存储器。一种便利的存储器是由Intel公司提供的28F64OJ58M闪速阵列。这种存储器包括多个128K块。每块都可以被数据保护，使其可被擦除或者覆盖。换句话说，可以有选择地对存储器中的一个或多个块施加数据保护。

可以针对内核12采用多种操作系统，例如，包括Linux，MicrosoftWindows@98，Windows2000或者WindowsCE和BE操作系统。该基本操作系统也可是一个实时操作系统(RTOS)诸如由3Com公司提供的PalmOS@Software3.5。

在基本操作系统42损坏或需要更新的情况下，恢复操作系统44投入运行。该恢复操作系统44可以是一个缩小规模的操作系统，包括基本的功能和获得一个基本操作系统所需的有限的软件。因此，正如在本文所使用的那样，恢复操作系统是负责更新和/或替代某个基本操作系统的一种操作系统。

在理想情况下，该恢复操作系统44可以被尽可能地剥离以节省存储。如有可能，其内核可被减少到仅有实现其恢复和更新功能所需的编码。一个特别适合的内核是Linux内核。Linux内核包括一个被称为MakeXConfig的基于X的内核应用程序。这个应用程序提供一个图形用户界面以便于选择内核和操作系统的组件。即，Linux操作系统允许其用户回答一系列问题，这些问题由一个图形用户接口提出并指示是否希望特别的功能。

在出现一些系统错误或者事故的情形中，该客户系统可以重新引导来消除错误。如果重新引导的次数超出某个临界级，则该恢复操作系统可被激活。当该系统试图重新引导时，它可以检查一个CMOS存储器重新引导计数标志，如果超出该重新引导计数临界值则自动重新引导该恢复操作系统。启动恢复操作系统44。以便获取基本操作系统42的一个新版本。

分配表(AT)26把该存储器40分区并允许将多个编码和数据的变化存储在该存储器40中。这就允许多个引导加载程序存在于该存储器之中以引导不同的操作系统映像。在引导时，BIOS46可以基于一个恢复位的状态，选择将装载和执行哪个引导装入程序。

用于装载该基本操作系统的某一个引导装入程序28可以被存储在该分配表26之上。在该引导装入程序28之上的是核30或该基本操作系统42的内核。该基本操作系统42可以是相同于或者不同于该恢复操作系统44。

在核30之上是文件系统。该分配表26包括存储在该存储器40中的每个项的一个条目，该存储器又包括存储在该文件系统中的多个项。该文件系统包括文件、目录以及用于定位和访问操作系统文件和目录的信息。

包含在该分配表26中的每个项包括有关该软件版本、标志、该数据区距、该数据的长度以及其装入地址的信息。该版本号可以记录哪个版本的软件被装入在某一个特别的存储器中。该数据区距决定某一个记录被定位在该存储器40中何处。该标识字段具备有关相应条目的种类的信息。该标识字段的最低有效位可以包括有关该循环恢复检查状态的信息。事实上，这就告诉BIOS是否必须计算一个CRC。下一个最高有效位包括块类型。该块类型包括指示某一个引导装载程序“引导”、“核”或者“文件系统”。如果该块类型是引导装入程序，则该标识字段指出在随机存取存储器中何处装入出自该存储器40的引导装载程序。某一个引导装入程序或引导捆绑装载程序装入，并将控制传送给装载一个操作系统的另一个装载程序。

本发明可适用于多种基于处理器系统，而图4中说明了一个用一个机顶盒作为该客户系统60的一项应用。一个机顶盒与一个电视接收机一起工作。该客户端60可以包括与某个图形加速端口(AGP)芯片组66相连的一个处理器65。可以从加利福尼亚州圣塔克拉那的Intel公司获得该图形加速端口2.0版说明书。该芯片组66可在其图形加速接口总线70中连接到系统存储器68。该总线70又可到某一个图形加速器72，而该图形加速器也是连接到某一个视频或者电视接收机73。

系统存储器的某一部分75，被称为CMOS存储器，可由适于保存系统数据的集成电路中的存储器所实现。该CMOS一般包括计时的一个实时时钟。恢复和更新位被存储在该CMOS存储器中的预定的位置。

该芯片组66也可连接总线74并接收某一块电视频道选择/捕捉卡76。该卡76可以连接到一根电视天线78，做为另一个实例，该天线也可是一个卫星或者电缆接头。也可提供一个与网络16的接口，如一个与因特网连接的调制解调器，或为一个计算机网络提供一个网络接口控制器。

一个桥80又可连接到另一个总线84，支持一个串行输入/输出接口86以及一个存储器接口94。该接口86可连接到一个调制解调器88或者一个键盘92。该接口94可以连接存储恢复操作系统的存储器40BIOS，以及基本操作系统。该桥80是由Intel公司提供的82371BPCIISA IDE Xcelerator(PIIX4)芯片组。因此，它可以包括通用输入/输出引脚(GP[I，O])。

关于多个用来实现计算机系统的芯片组，可以对芯片组进行设置，使其一次只能观察到一定数量的BIOS编码线。在基本操作系统和恢复操作系统被存储在闪速存储器中的实施方案中，可以与访问BIOS存储器的方式相同的方式来对其进行访问一样被访问。因此，由于被访问的闪速存储器比BIOS存储器大得多，最好允许其它技术来访问存储在该闪速存储器中的所有数据。Intel公司的一项用于在处理器中进行该操作的技术是在诸如PIIX4装置上使用GP[I，O]引脚。可将这些引脚连接到那些负责产生读取BIOS的信号的引脚。当提供这些合适GP[I，O]信号时，闪速存储器读出过程可以成组切换以顺序读出整个存储器。

该系统60可以创建压缩文件系统映像从而将其存储在存储器中。例如，该系统可以从另一个存储设备引导，创建该文件系统映像以及把该映像存储在存储器40之上。另一方面，可通过一个基于处理器的外部系统创建映像并将其存储在该存储器40之上。

现在参照图5，根据一个实施方案，软件108开始于开机或者系统复位，BIOS执行和完成系统初始化和加电自检(模块110)。该存储器40的内容可以通过检查存储在闪速存储器字段96中的CRC来验证，正如模块112中所指示。在这点上，通过扫描该分配表和选择一个标记的记录作为引导装入程序，BIOS选择引导装入程序(模块114)来执行。然后，该引导装入程序使用该分配表以找出该基本操作系统被定位在该闪速存储器何处(模块116)，在系统存储器中的适当地址装入该基本操作系统(模块118)并且开始其运行(模块120)。

参照图6，设备驱动程序18可以开始接收数据块的请求，正如模块124所示。如模块126所示，从存储中访问请求的数据块。每个块都被解压缩，如模块128所示。然后，如模块130所示，该数据返到该文件系统模块。

如图7所示，用于压缩该文件系统映像的软件132在开始时把该文件系统映像划分成如模块134所示的相同大小的多个块50。该数据被压缩并组成如136所示的可变长度的串连的数据块。除了CRC(模块140)和BAT(模块142)，还确定了记录的数目(模块138)。

参照有限数量的实施方案，对本发明进行了描述，本领域熟练技术人员将会意识到可对本发明进行大量的适当修正和更改。附加的权利要求涵盖了所有属于本发明的真正宗旨和范围的修正和更改。

Claims (30)

1.一种方法，包含：

从一个操作系统接收对文件数据的一个请求；以及

访问某一个存储压缩文件数据的半导体存储器。

2.权利要求1的方法，进一步包括对所述压缩文件数据解压缩。

3.权利要求2的方法，包括使用一个设备驱动程序用一种与所述操作系统所用的文件系统兼容的格式来格式化该解压的数据。

4.权利要求3的方法，包括把该解压缩数存储在由一个文件系统驱动程序使用的某个缓冲区中。

5.权利要求1的方法，包括组成一个大小充分相同的数据块文件系统映像。

6.权利要求5的方法，包括压缩每个所述数据块以组成一个压缩文件系统映像，该压缩文件系统映像由不同大小的块组成。

7.权利要求6的方法，包括把一个文件头附到所述文件系统映像，该文件系统映像提供如何把每个块定位的有关信息。

8.权利要求7的方法，包括：在所述文件头中提供有关一个分配表中的条目个数信息以及在所述分配表中提供有关在所述文件系统映像中的每个所述压缩块的长度信息。

9.权利要求1的方法，包括访问存储在所述半导体存储器中的一个操作系统。

10.一种产品，包含一个存储指令的媒体，这些指令使一个基于处理器的系统：

从一个操作系统接收对文件数据的请求；以及访问一个存储压缩文件系统数据的半导体存储器。

11.权利要求10的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统对所述压缩文件数据解压缩的指令。

12.权利要求11的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统使用一个设备驱动程序以一种与所述操作系统使用的文件系统兼容的格式来格式化该解压缩数据的指令。

13.权利要求11的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统把该解压缩数存储在由某一个文件系统驱动程序使用的某个缓冲区中的指令。

14.权利要求13的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统形成上大小充分相同的数据块的文件系统映像的指令。

15.权利要求14的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统压缩上述每个数据块以组成一个不同大小的数据块的压缩文件系统映像的指令。

16.权利要求15的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统把一个文件头附到所述文件系统映像的指令，提供有关如何定位每个数据块的信息。

17.权利要求16的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统在所述文件头中提供包含有关所述文件系统映像中的每个压缩块的长度信息的块分配表的指令。

18.权利要求17的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统在文件头中提供有关分配表中的条目个数信息的指令。

19.权利要求10的产品，进一步存储使一个基于处理器的系统访问存储在半导体存储器中的一个操作系统的指令。

20.一个系统，包含：

一个处理器；以及一个连接到该处理器的可重新编程半导体存储器，该存储器存储了一个压缩的操作系统以及用于该操作系统的压缩数据。

21.权利要求20的系统，其中所述存储器是一种闪速存储器。

22.权利要求21的系统，包括以一个压缩格式存储在所述存储器之上的一个基本输入/输出系统。

23.权利要求22的系统，包括存储在所述存储器之上的，当失败的基本操作系统需要更新时使用的备份操作系统。

24.权利要求20的系统，包括某一个设备驱动程序，该设备驱动程序把存储器中的压缩数据解压缩，并且以该操作系统使用的一种格式提供所述数据。

25.权利要求24的系统，包括某一个文件系统驱动程序，该文件系统驱动程序将从设备驱动程序接收的数据组织成一个文件系统。

26.权利要求20的系统，其中所述半导体存储器存储一个分配表，该分配表指示被存储在所述存储器之中的条目的长度以及在所述分配表中的条目个数。

27.权利要求20的系统，其中将以压缩格式存储在所述半导体存储器之上的文件系统数据组成不相同长度的压缩数据块。

28.权利要求20的系统，包括用于存储在所述半导体存储器之上的一个以上的文件系统的数据。

29.权利要求27的系统，包括一个装入程序以及一个用于存储在所述存储器之上的一个操作系统的内核。

30.权利要求20的系统，包括一个用以从网络下载附加数据的网络联接。

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