《計算機快速啟動方法》是聯想（北京）有限公司於2001年8月22日申請的專利，該專利的公布號為CN1545654，授權公布日為2004年11月10日，發明人是張建輝。
《計算機快速啟動方法》公開了一種計算機啟動方法，利用計算機系統的內部和外部部件的配置信息以及執行各部件初始化所需信息，對系統各部件進行快速檢測和初始化，所述的這些信息預先存儲在計算機系統內部。該發明能夠對計算機進行快速啟動，大幅度降低計算機的啟動時間，提高計算機的啟動效率，節省用戶的等待時間。
2014年11月6日，《計算機快速啟動方法》獲得第十六屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《計算機快速啟動方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：計算機快速啟動方法
- 公布號：CN1545654
- 公布日：2004年11月10日
- 申請號：018235689
- 申請人：聯想(北京)有限公司
- 地址：中國北京市海淀區上地創業路6號
- 發明人：張建輝
- 代理機構：永新專利商標代理有限公司
- Int. Cl.：G06F9/445
- 代理人：夏青
- 類別：發明專利
- 申請日：2001年8月22日
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2001年8月，計算機技術發展十分迅速，無論是在CPU速度、匯流排速度、存儲設備容量、元器件的集成度、部件的成本等各方面都得到了極大的改善。軟體技術也有了突飛猛進的發展，從剛開始的DOS，發展到幾代WINDOWS作業系統，還有各種各樣功能強大的套用軟體。但是個人計算機系統的啟動時間卻是越來越長，沒有根本性的突破。傳統的BIOS在系統啟動時需要做許多工作，它首先要對系統內的核心部件進行檢測，對周邊設備進行初始化，最後對電腦的硬碟進行"熱身——Warm-up"，而這一過程往往需要40秒到1分鐘左右。系統啟動時間之所以較長，原因是多方面的，在個人電腦各種部件速度提高、容量增大的同時，集成在一起的器件也越來越多，導致計算機系統的BIOS（基本輸入輸出系統）需要對各個部件進行管理，工作量也越來越大，要求也越來越高；比如要進行大量的電源管理的初始化，以及對各部件的初始化，BIOS本身要進行壓縮及解壓縮等任務繁重的工作。客戶研究表明PC使用者經常希望系統啟動速度再快一些，不論是冷啟動還是從等待狀態和休眠狀態喚醒。
在用戶一般配置的系統都較為穩定、不會經常更換系統部件的實際情況下，這樣每次啟動時都重新檢測這些部件是否存在、如何配置實在沒有必要，由於等待計算機的啟動而浪費用戶大量的時間。計算機系統的啟動要經過一系列的檢測和初始化工作，例如在個人計算機中的POST（Power-OnSelfTest）過程中，需進行記憶體的檢測和初始化、CPU的檢測和初始化、硬碟、光碟機的檢測和初始化、PCI插卡的檢測和初始化、主控晶片的初始化以及一系列外圍設備的檢測和初始化工作。這些部件的正確初始化是計算機系統工作的基礎，因而是必須的。但對於特定用戶的一台特定的計算機來說，每一天開機檢測和初始化的都是同一組記憶體，同一組主控晶片，同一個CPU，同樣的光碟機和硬碟，同樣的PCI插卡，同樣的外圍設備，也就是說，每天計算機系統開機時進行的檢測工作時工作內容是相同的，用戶每天開機時都在等系統一個部件接一個部件地處理，而在浪費用戶時間的是重複性的工作，因為一般計算機的配置是不經常變化的。
發明內容
專利目的
《計算機快速啟動方法》的目的在於為計算機提供一種快速啟動方法，從而能夠大幅度降低計算機的啟動時間，提高計算機的啟動效率，節省用戶的等待時間。
技術方案
《計算機快速啟動方法》的一種計算機啟動方法是利用計算機系統的內部和外部部件的配置信息以及執行各部件初始化所需信息，對系統各部件進行快速檢測和初始化，所述的這些信息預先存儲在計算機系統內部。
這些信息可以通過在計算機系統正常的啟動過程中對各部件進行檢測和初始化而獲取，也可以通過其它方式獲取並預先存儲於計算機內。對於固定配置的計算機設備，這些信息也是固定的，對於需要改變配置的計算機，通過檢測而獲得的這些信息被改變。
根據《計算機快速啟動方法》的另一種計算機啟動方法，包括以下步驟：
（1）第一檢測步驟，由計算機檢測當前啟動是否為快速啟動方式或正常啟動方式，該啟動方式是由用戶在一個設定步驟中預先設定的，如果當前啟動是快速啟動方式，則執行步驟（3），如果是正常啟動方式，則執行步驟（2）；
（2）正常啟動步驟，對系統部件進行全面的檢測和初始化；
（3）第二檢測步驟，由計算機檢測當前啟動是否是設定為快速啟動方式後的第一次啟動，如果當前啟動是第一次啟動，執行步驟（4），否則執行步驟（5）；
（4）正常啟動及存儲步驟，執行正常啟動步驟，獲得所述的計算機系統內部和外圍部件的配置信息和對執行部件初始化所需信息，並存儲在計算機內的非易失性存儲器內；
（5）快速啟動步驟，利用由步驟（4）所獲取並存儲在該計算機內部的所述信息，快速實現系統部件的檢測和初始化。
在《計算機快速啟動方法》中，所述的設定步驟可以是由用戶在計算機開機或復位後的一段預定時間內按鍵盤上一個預設的熱鍵而執行的，按該熱鍵即可進入啟動方式之設定界面；當該熱鍵在預定時間內未被按下時，該計算機按上次所設定的啟動方式啟動。也可採用除熱鍵外的其它方式進入設定界面，例如在計算機運行的過程中的任意時間執行一個設定軟體以進入啟動方式設定界面。
該設定步驟也可以是在CMOS設定界面中設定一個關於啟動方式的選項，這樣，用戶按CMOSSETUP的熱鍵即可設定啟動方式。也可採用其它方式設定啟動方式。用戶不需每次啟動時都設定啟動方式，每次設定啟動方式後，計算機則按該方式啟動，直到設定新的啟動方式。
在《計算機快速啟動方法》中，用於信息存儲的非易失性存儲器可採用系統BIOS晶片，即可直接將實現該發明的軟體與BIOS軟體組合併寫入系統BIOS晶片。優選的是，該非易失性存儲器晶片或BIOS晶片可以採用FLASH晶片或非動態刷新RAM存儲器晶片。FLASH晶片即快速擦寫存儲器，也稱為閃爍存儲器，它是一種可以整體或分區擦除、按位元組重新編程寫入的非易失性存儲器。
根據《計算機快速啟動方法》的一個實施例，在計算機啟動過程中，所述的第一檢測步驟包括檢測一個根據所述設定步驟而預先設定在計算機內的快速啟動標誌，當該標誌表示按正常啟動步驟啟動時，按正常的啟動過程進行啟動。
在《計算機快速啟動方法》的一個實施例中，所述的第二檢測步驟包括檢測一個預先設定在計算機內的首次啟動標誌，當該首次啟動標誌表示當前啟動為該計算機被設定為快速啟動步驟後的非第一次啟動時，利用存儲於非易失性存儲器中的數據信息進行快速啟動。該標誌是在所述設定步驟後而被設定的。該標誌一般是由計算機自動設定的，當第一次啟動完成後，該標誌被修改，下一次啟動時則可根據該標誌識別當前啟動為非第一次啟動。
在《計算機快速啟動方法》的一個實施例中，在啟動過程中，所述的正常啟動及存儲步驟包括：
（1）檢測部件的多個配置參數；
（2）將檢測出的該部件之配置參數寫入計算機主機板上的非易失性存儲器晶片，並寫入該部件之控制器中的暫存器中。
在此實施例中，所述的快速啟動步驟包括：
（1）從非易失性存儲器晶片中讀出部件的配置參數；
（2）將讀出的配置參數寫入該部件之控制器中的暫存器中；
（3）對該部件完成必要的初始化處理。
在該發明的一個實施例中，所述的正常啟動及存儲步驟包括：
（1）從部件內讀出配置參數，根據配置參數進行配置；
（2）將配置參數寫入非易失性存儲器晶片。
在該實施例中，所述的快速啟動步驟包括：
（1）從系統的非易失性存儲器晶片內讀出部件的配置參數；
（2）根據配置參數對該部件進行配置。
在該發明的一個實施例中，在計算機啟動過程中，所述的正常啟動及存儲步驟包括：
（1）對部件進行標準檢測，即在正常啟動步驟時所完成的檢測；
（2）判定該部件的狀態，根據其狀態執行相應的初始化程式；
（3）保存該部件的狀態標誌位，並將該狀態標誌位存入非易失性存儲器晶片。
在該實施例中，所述的快速啟動步驟包括：
（1）從非易失性存儲器晶片中讀取部件的狀態標誌位，根據該狀態標誌位可調用相應的初始化程式；
（2）執行該初始化程式，對該部件進行初始化。
以上列出了在啟動過程中三種對計算機之部件進行檢測和（或）初始化的過程。一般來說，計算機中的各部件都可以採用這三種方式之一。但某些部件可能更適合於採用其中的某一種方式。
改善效果
《計算機快速啟動方法》對硬體、軟體設備均無任何兼容要求，性能穩定可靠。
《計算機快速啟動方法》為用戶帶來了革命性的開機方式，節省了大量的啟動時間，提高了計算機啟動效率。
附圖說明
圖1是《計算機快速啟動方法》的基本流程圖；
圖2a和圖2b是《計算機快速啟動方法》之一實施例的流程圖；
圖3是《計算機快速啟動方法》之實施例在八種配置的計算機中的正常方式啟動與快速方式啟動的啟動時間比較圖。
技術領域
《計算機快速啟動方法》涉及一種計算機啟動方法，特別是一種在計算機啟動過程中對系統部件進行快速檢測和初始化的方法。
權利要求
1、一種計算機啟動方法，利用計算機系統的內部和外部部件的配置信息以及執行各部件初始化所需信息，對系統各部件進行快速檢測和初始化，所述的這些信息預先存儲在計算機系統內部。
2、一種計算機啟動方法，包括以下步驟:
（1）第一檢測步驟，由計算機檢測當前啟動是否為快速啟動方式或正常啟動方式，該啟動方式是由用戶在一個設定步驟中預先設定的，如果當前啟動是快速啟動方式，則執行步驟（3），如果是正常啟動方式，則執行步驟（2）；
（2）正常啟動步驟，對系統部件進行全面的檢測和初始化；
（3）第二檢測步驟，由計算機檢測當前啟動是否是設定為快速啟動方式後的第一次啟動，如果當前啟動是第一次啟動，執行步驟（4），否則執行步驟（5）；
（4）正常啟動及存儲步驟，執行正常啟動步驟，獲得所述的計算機系統內部和外圍部件的配置信息和對執行部件初始化所需信息，並存儲在計算機內的非易失性存儲器內；
（5）快速啟動步驟，利用由步驟（4）所獲取並存儲在該計算機內部的所述信息，快速實現系統部件的檢測和初始化。
3、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的設定步驟是由用戶在計算機開機或復位後的一段預定時間內按鍵盤上一個預設的熱鍵而執行的；當該熱鍵在預定時間內未被按下時，該計算機按上次所設定的啟動方式啟動。
4、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的第一檢測步驟包括檢測一個根據所述設定步驟而預先設定在計算機內的快速啟動標誌。
5、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的第二檢測步驟包括檢測一個預先設定在計算機內的的首次啟動標誌，該標誌是在所述設定步驟後而被設定的。
6、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，用於信息存儲的非易失性存儲器為系統BIOS晶片。
7、根據權利要求2或6所述的計算機啟動方法，其中，所述的非易失性存儲器晶片為FLASH晶片或者非動態刷新RAM晶片。
8、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的正常啟動及存儲步驟包括:
（1）檢測部件的多個配置參數；
（2）將檢測出的該部件之配置參數寫入計算機主機板上的非易失性存儲器，並寫入該部件之控制器中的暫存器中。
9、根據權利要求2或8所述的計算機啟動方法，其中，所述的快速啟動步驟包括:
（1）從非易失性存儲器中讀出部件的配置參數；
（2）將讀出的配置參數寫入該部件之控制器中的暫存器中；（3）、對該部件進行必要的初始化處理。
10、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的正常啟動及存儲步驟包括:
（1）從部件內讀出配置參數，根據配置參數進行配置；（2）、將配置參數寫入非易失性存儲器。
11、根據權利要求2或10所述的計算機啟動方法，其中，所述的快速啟動步驟包括:
（1）從系統的非易失性存儲器內讀出部件的配置參數；（2）、根據配置參數對該部件進行配置。
12、根據權利要求2所述的計算機啟動方法，其中，所述的正常啟動及存儲步驟包括:
（1）對部件進行標準檢測；
（2）判定該部件的狀態，根據其狀態執行相應的初始化程式；
（3）保存該部件的狀態標誌位，並將該狀態標誌位存入非易失性存儲器。
13、根據權利要求2或12所述的計算機啟動方法，其中，所述的快速啟動步驟包括:
（1）從非易失性存儲器中讀取部件的狀態標誌位，根據該狀態標誌位調用相應的初始化程式；
（2）執行該初始化程式，對該部件進行初始化。
14、根據權利要求1至6中任一項所述的計算機啟動方法，其中，所有部件的配置信息或初始化所需信息在被寫入非易失性存儲器前，都被集中寫在計算機的記憶體中的一段區域中，當所有部件的配置參數或初始化程式標誌都被寫入記憶體中的這一段區域時，再統一寫入非易失性存儲器中的一段區域。
15、根據權利要求1至6中任一項所述的計算機啟動方法，其中所述的計算機部件包括中央處理器（CPU）、內部存儲器、鍵盤、滑鼠器、IDE設備、SCSI設備、軟碟驅動器、串列通信口、並行通信口、USB設備，以及外接插卡式或計算機主機板內置的聲音接口卡、網路接口卡、顯示接口卡、數據機。
16、根據權利要求1至6中任一項所述的計算機啟動方法，其中，該方法是在計算機加電自檢過程中被執行的。
實施方式
在正常的啟動過程中，計算機的啟動首先必須經歷基本設備自檢的過程，習慣上稱為POST自檢過程。這個過程是由計算機系統的基本輸入輸出系統（BIOS）來完成的。BIOS會依次對系統的各個部件進行必要的檢測和初始化，並採用常規的算法，使它們從上電時的不確定狀態處於正常的工作狀態，然後啟動作業系統，至此，POST過程完成。該發明通過硬體本身記錄啟動過程（如POST過程）所需的所有信息，把這部分信息存儲在專用的存儲空間裡面，然後在每一次啟動的時候直接從專用的存儲器中調用這部分信息。這樣的話，原來需要經過硬體檢測的過程就變成了讀取存儲器的過程，速度被大大提高。圖1反映了計算機的啟動過程，該發明則是通過將每一部件的檢測或初始化過程所獲取的信息保存、而在下一次啟動時調用已保存的信息，並採用相應的並行處理算法，以加快各部件的檢測或初始化過程。
《計算機快速啟動方法》的一種最典型的實施例是該申請人在其產品，即聯想電腦上實現的快速啟動技術。這項技術是為了加快電腦的啟動速度而為用戶提供的一個新功能。它與傳統的BIOS啟動相比，能夠輕鬆實現快速啟動，並節省用戶時間，其功能簡便易用。在BIOS的上電自檢過程中，可按DEL鍵進入CMOSSETUP；若該BIOS支持快速啟動，則在"AdvancedBIOSFeatures，，中會提供一個選項以設定快速啟動；要啟用快速啟動功能，將該選項設為"Enabled"。重新啟動計算機，該BIOS會將當前的系統信息保存下來，並利用這些信息在以後的啟動中實現快速啟動。
以下具體說明該實施例的實施方案。
在《計算機快速啟動方法》的實施例中，實現快速啟動的軟體存儲在BIOS晶片內。在進行系統啟動時，即在POST過程中，如圖2a和圖2b所示，BIOS先判斷快速啟動功能是否被選用（Enable或Disable），—般來說，當用戶在修改系統配置之前最好將快速啟動功能設為Disable，關機，修改配置，再開機，將快速啟動功能設為Enable。當快速啟動功能被選用後，BIOS再判斷是否是選用快速啟動功能後的第一次啟動，如果不是，則執行快速啟動步驟；如果是第一次啟動時，先執行正常啟動步驟，系統會進行實現快速啟動功能所需的初始化，系統在完成對系統的檢測和初始化的同時，也已經完成實現快速啟動所需的所有數據採集，初始化完畢，以後每次啟動，只需將這些數據自動讀出使用即可。
以下舉例說明該發明之實施例中對系統各部件的檢測或初始化過程。
1、記憶體檢測舉例。首先，在正常啟動步驟中，BIOS依據一定的算法，對當前系統進行檢測，得到當前系統中安裝的記憶體的大小、類型、安裝位置等參數。完成了記憶體的檢測後，將這些參數轉換成相應的記憶體控制暫存器的內容的格式，寫到記憶體控制器中的暫存器中，並將這些轉換好的內容保存起來，例如寫入計算機主機板上的BIOS晶片。在快速啟動步驟時讀出這些保存的參數並直接把它們填到記憶體控制器中的暫存器內，並對記憶體進行相應的及必要的處理，使之達到正常的工作狀，以實現對記憶體的快速檢測。例如，當檢測出當前啟動是該計算機被設定為快速啟動步驟後的第一次啟動時，先檢測該記憶體的多個配置參數，例如記憶體的大小、類型和安裝位置；再將檢測出的記憶體之配置參數寫入計算機主機板上的BIOS晶片，並寫入該部件之控制器中的暫存器中。當檢測出當前啟動是該計算機被設定為快速啟動步驟後的非第一次啟動時，例如是第二次啟動時，先從BIOS晶片中讀出保存的記憶體配置參數；再將讀出的配置參數寫入該記憶體控制器中的暫存器中，對記憶體進行必要的處理。
2、硬碟檢測舉例：硬碟的初始化是根據硬碟的類型和大小以及它們的其它硬體特徵對硬碟控制邏輯進行配置。首先BIOS會從硬碟中讀出每一個硬碟的參數表（每一個硬碟的參數表為256個字，每一個字都有著不同的含義，表達了這個硬碟的硬體特性），BIOS根據讀出的參數進行分析，把各參數轉換成硬碟控制邏輯暫存器的格式，填到暫存器中去。BIOS會把從硬碟中讀到的參數表（對於沒有硬碟存在的情況下則存放一個空表）保存起來，快速啟動時不再從硬碟中讀出參數，而直接把保存的參數表讀出來，進行分析，然後把各參數轉換成硬碟控制邏輯暫存器的格式，填到暫存器中去。例如，當計算機檢測出當前啟動是該計算機被設定為快速啟動步驟後的第一次啟動時，先從硬碟內讀出配置參數，並將硬碟配置參數寫入BIOS晶片；這些參數可以通過記憶體轉存至FLASH存儲器；再根據配置參數對硬碟進行配置。當檢測出當前啟動是該計算機被設定為快速啟動步驟後的非第一次啟動時，先從系統的BIOS晶片內讀出配置參數，並放置在記憶體中；再根據讀出的配置參數對硬碟進行配置。或者，也可以將讀出的配置參數直接寫入硬碟控制器中的暫存器中。
3、滑鼠檢測舉例：滑鼠的檢測是這樣的：首先對滑鼠進行標準檢測，在檢測當中可能會出現幾種情況，在滑鼠狀態1的情況下會進行操作1（例如執行初始化程式1），在狀態2的情況下會進行操作2，在狀態3的情況下會進行操作3。該發明在計算機啟動的過程中會根據不同的情況保存不同的滑鼠程式的標誌位（如在滑鼠標誌位保存1、2、3），在快速啟動時，讀出滑鼠標誌位，若是1，則進行操作1，若是2則進行操2，若是3，則進行操作3，不再進行査滑鼠狀態的操作。例如，當檢測出當前啟動是該計算機被設定為快速啟動步驟後的第一次啟動時，先對滑鼠進行標準檢測；判定該滑鼠的狀態，根據其狀態執行相應的初始化程式；保存該滑鼠的狀態標誌位，並將該狀態標誌位存入BIOS晶片。當檢測出當前啟動被設定為快速啟動步驟後的非第一次啟動時，比如是第二次啟動，先從BIOS晶片中讀取該滑鼠的狀態標誌位，根據該標誌調用相應的初始化程式；再執行該初始化程式，對該滑鼠進行初始化。
圖3說明該發明之實施例在八種配置的計算機中的正常方式啟動與快速方式啟動的啟動時間比較。該發明可以實施在加電啟動（即冷啟動）、按RESET啟動及鍵盤復位啟動（即熱啟動）過程。可以看出，無論是哪一種啟動方式，在該實施例中的快速啟動步驟所耗時間明顯快於正常啟動步驟，特別是遠遠快於"按PowerON冷啟動"和"按Reset鍵熱啟動"兩種方式，其主要原因是正常方式要逐個檢查主機板上的很多部件設備，例如DIMM條、SIO等等，都要等待很長時間，而該實施例採用快速啟動方法，大大加快了這些部件的檢測速度，達到了又快又穩的目的。另外在熱起動時，該發明之實施例也有不俗的表現。當採用一些初始化時間較長的顯示卡時，該發明的技術發揮受到一定的限制，硬碟、光碟機等外圍設備的檢測等待時間也會影響該發明之技術優勢的發揮。
《計算機快速啟動方法》儘管在功能實現上非常複雜，但用戶在使用時卻非常簡單，只需對CMOSSETUP中的一個開關選項進行設定，就可以方便地進行快速啟動。用戶只需進入到CMOSSETUP中把相應的"快速啟動功能"選項設定成"Enabled"，保存並重新啟動計算機，計算機就會自動地完成實現快速啟動的初始化工作，這次啟動完成後，螢幕上會出現相應的提示，以表明快速啟動功能已成功初始化，以後的系統啟動就是令人神往的快速啟動了。它把計算機以往需要二十秒以上最少也要十幾秒的啟動時間縮短在3-5秒之內完成。當用戶需要更換計算機的配置或進行電腦升級時，比如說換一個硬碟，再增添一個網卡，把Modem卡也更新換代，則在升級之前，先到CMOSSETUP中把"快速啟動功能"設定成"Disabled"，保存，再關機；進行硬體升級工作；升級工作完成之後，再把該選項設定成"Enabled"，用戶就可以在新的設定下好好享受快速啟動所帶來的便捷。
在該實施例中，當用戶打開機箱更換配置時一定要將"快速啟動功能"設成Disabled，更換完畢後開機再將它設為Enabled，這樣使用快速啟動功能就不會有問題。但是如果用戶在"快速啟動功能"為Enabled的情況下關機，打開機箱更換記憶體，再開機時，由於保存在BIOS晶片中的快速啟動所需信息與計算機當前配置己不相符，可能出現無法開機的現象或者發現記憶體容量和板上所安裝的記憶體容量不符。若無法開機重複三次以上時，該實施例為處理這一問題，會自動採用非快速啟動的方式啟動系統，並重新對計算機的配置進行檢測，以後的快速啟動就是正常的了；若可以開機但記憶體容量和實際不符，那么系統會工作不正常，會出現當機等現象，此時用戶應在CMOSSETUP中把"快速啟動功能"設成Disabled，重新啟動後再把它設成Enabled，系統就會正常工作了。
榮譽表彰
2014年11月6日，《計算機快速啟動方法》獲得第十六屆中國專利獎優秀獎。
