[发明专利]使用BPRAM来布局和执行软件应用

说明书

背景

各计算机系统在它们被打开时都会经历引导阶段，该引导阶段为使用准备计算机并接管硬件对操作系统的控制。一般来说，硬件包括一些初始化该硬件的固件，诸如基本输入/输出系统(BIOS)和扩展固件接口(EFI)。固件随后一般关注盘驱动器以标识要运行的主引导记录(MBR)或其他第一指令集。这些指令可调用引导加载器，该引导加载器随后加载并初始化操作系统(或潜在地提供操作系统的从其引导计算机系统的菜单)。类似地，一旦操作系统被加载，应用就也经历初始化阶段，在初始化阶段期间，与应用相关联的软件和数据模块被加载、存储器状态被(例如用资源或其他数据)初始化等等。

这些引导和初始化过程通常是耗时的。不仅复杂的硬件可花费时间来初始化并到达操作状态，而且软件也要花费时间来从盘加载并花费时间来运行以执行各种初始化任务。计算机系统的用户无法使用系统或应用，直到该过程完成，因此时间被浪费了。此外，在诸如将计算机从睡眠状态、低功率状态或休眠唤醒之类的其他时段期间，系统可执行相似的类引导过程，该类引导过程延迟了用户对计算机系统的使用。对于移动设备、游戏控制台、路由器和其他设备(它们被内部地实现为计算机系统，虽然消费者可能将它们看成为集成的消费者电子设备)而言，用于引导的时间可显著地降低该设备的可用性。

在标准操作系统中，诸如内核之类几乎不被更新的恒定代码以与用户应用代码相同的方式从传统驱动器中被读出。这导致小于优化引导时间，因为操作系统经由复杂的加载序列将其自身从硬盘驱动器或其他相对慢速的资源带入操作状态。即使使用现代的基于闪存的盘驱动器，用于加载软件代码并设置初始配置的读写数量也可消耗用户可察觉的时间量。这对于可涉及访问和加载许多库并随后用数据来初始化这些库所指定的存储器区域的应用而言同样正确。该数据中的大部分都是每次操作系统或应用加载时都相同的恒定数据。过去的技术已关注在现有的、字节不可寻址的硬盘驱动器上重新排列该数据的方式(该方式仍涉及可察觉的延迟)，或关注在应用被用户请求之前尽早执行普通初始化序列(参见例如微软^TM WINDOWS^TM Prefetch和SuperFetch特征)。

概述

本文中描述了通过以下方式来加速计算机系统引导时间和/或应用初始化时间的软件布局系统：将恒定数据和可执行代码移入非易失性的高性能存储器(例如，ReRAM或PCM)中，而将改变数据保留在易失性存储(诸如，DRAM)上。该系统确定操作系统或应用的哪些组件和方面是恒定的并且不遭受改变或遭受最少的改变。该系统从此信息构建高性能存储器ReRAM/PCM高速缓存以提供对这些被频繁使用的组件(包括内核)的更快速访问。结果是内核或应用代码和数据结构关于存储器取回具有高性能访问和执行时间。对于应用而言，该系统可执行类似的过程。软件应用还经历常见的启动序列来初始化可使用本文中描述的技术来预测和加速的过程数据结构、线程、资源等。在一些情况下，诸如在高性能高速缓存为字节直接可寻址的情况下，该系统甚至可直接从该高速缓存引导或执行。因此，该软件布局系统提供了更快的方式来为正常操作准备操作系统和应用，并降低了在初始化上所花的时间。

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念选择。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图简述

图1是示出一个实施例中的软件布局系统的各组件的框图。

图2是示出一个实施例中的软件布局系统用于检查操作系统内核以标识要预布局在BPRAM中的代码和数据的处理的流程图。

图3是示出一个实施例中的软件布局系统用于从BPRAM初始化操作系统内核的处理的流程图。

图4是示出一个实施例中的软件布局系统用于检查应用以标识要预布局在BPRAM中的代码和数据的处理的流程图。

图5是示出一个实施例中的软件布局系统用于从BPRAM初始化应用的处理的流程图。

图6是示出一个实施例中的各种类型的存储与软件布局系统所使用的数据的关系的框图。

详细描述