一种节能计算机系统及其应用方法
【专利摘要】本发明公开了一种节能计算机系统及其应用方法，属于计算机状态切换【技术领域】，系统包括基础信息单元，连接南桥芯片；第一控制单元，连接在北桥芯片与南桥芯片之间；第二控制单元，连接在南桥芯片与基础信息单元之间；基础信息单元包括：第一存储模块；第二存储模块；数据传输接口，连接第二控制单元；微处理模块，分别连接第一存储模块和第二存储模块，并通过数据传输接口连接第二控制单元。方法包括：获取外部输入的转换指令；将节能计算机系统设置为处于一主工作状态下；将节能计算机系统设置为处于一备用工作状态下。上述技术方案的有益效果是：不影响局域网数据共享的前提下降低计算机系统功耗，增加系统安全性，系统实现成本较低。
【专利说明】一种节能计算机系统及其应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机状态切换【技术领域】，尤其涉及一种节能计算机系统及其应用方法。
【背景技术】
[0002]传统的计算机系统中，其主板架构如图1所示，在一块电脑主板A上，靠近处理器Al (CPU)插槽的一个起连接作用的芯片被称为“北桥芯片”A2 (North Bridge)。北桥芯片A2是主板A的芯片组中起主导作用的组成部分，也称为主桥(Host Bridge)。北桥芯片A2是主板A芯片组中两枚大规模芯片中的一枚，通常被用来处理高速信号，例如处理处理器(CPU)与内存(Dynamic Random Access Memory，DRAM)，加速图形接口 (Accelerated GraphicPorts，AGP)或串行总线(Peripheral Component Interconnect Express，PCI Express)和南桥芯片(South Bridge)之间的通信。而另外一枚大规模芯片即为南桥芯片A3 (SouthBridge)，南桥芯片A3负责I/O总线之间的通信，处理速度相对较慢，如PCI总线、通用串行中线(Universal Serial Bus, USB)、局域网总线(Local Area Network, LAN)、硬盘接口技术(Advanced Technology Attachment，ATA)、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment, SATA)、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。南桥芯片A3通过一定方式与北桥相连，而北桥芯片A2与处理器Al直接相连。主板上的基本输入输出芯片A4(Basic Input Output System, B1S)通过某种总线连接到南桥芯片A3上。基本输入输出系统是一组固化到计算机内主板上的一个芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序，其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，使用B1S设置程序还可以排除系统故障或者诊断系统问题，传统的B1S芯片为只读存储器(Read-Only Memory,ROM)或者闪存(Flash)制成。传统的主板架构还连接外部的内部存储器A5(例如通过ATA或者SATA连接系统硬盘)，并通过局域网总线(LAN)等连接一网络接口 A6。
[0003]现有技术中，当多个具有上述结构的计算机系统连接在一个局域网B中时(如图2所示)，各个计算机系统之间在共享功能开启时应该能够实现互相访问。例如计算机系统BI访问计算机系统B2和计算机系统B3中的内部存储器，并实现相互之间的数据传输功能。同样地，计算机系统B2和计算机系统BI也能够访问其他计算机系统BI的内部存储器。但是当某个计算机系统关闭时其内部存储器就无法被局域网内的其他计算机访问。例如当计算机系统BI关闭时，计算机系统B2和计算机系统B3就无法获取计算机系统BI中的内部存储器的信息，即无法与之通信。假设计算机系统BI长期不使用，而计算机系统B2和计算机系统B3又要随时访问计算机系统BI中内部存储器的数据，那么就必须保持计算机系统BI开启，这样就造成了不必要的功耗浪费。
[0004]另一方面，传统的计算机系统中，通常采用高性能的处理器芯片作为处理核心，而市面上的高性能处理器芯片通常被垄断在几个具有最先进制造技术的大公司手中，因此一般采购到的处理器芯片，其内部架构以及内部预设的可执行指令并不为使用者所知，这导致在其中增加“安全后门”的风险非常大。这类“安全后门”在平时的应用中并不会被发现，只有在一些特殊的外部指令激活“安全后门”时，才会对正在运行的计算机系统造成破坏，或者在使用者无察觉的时候窃取隐私信息等。
[0005]中国专利(CN101923382A)公开了一种计算机系统的节能方法及计算机系统。所述方法包括:监视操作系统中活动窗口的切换；在监视到第一窗口由活动窗口切换为非活动窗口时，判断所述第一窗口对应的线程是否属于预定进程，并输出判断结果，其中，所述预定进程包括维持所述操作系统正常运行所必须的操作系统进程；在所述判断结果表明所述第一窗口对应的线程不属于所述预定进程时，冻结所述第一窗口对应的线程。上述技术方案仅提到了如何节省计算机系统的功耗，且具体在于在计算机系统运行的时候通过冻结线程的方式节省功耗，与现有技术中存在的问题属于不同的【技术领域】，因此无法解决现有技术中存在的问题。
【发明内容】
[0006]根据现有技术中存在的问题，现提供一种节能计算机系统及其应用方法的技术方案，具体包括:
[0007]一种节能计算机系统，所述节能计算机系统中包括处理器芯片、连接所述处理器芯片的北桥芯片、连接所述北桥芯片的南桥芯片以及连接所述南桥芯片的内部存储器；所述南桥芯片还连接一网络接口 ；其中，所述处理器芯片采用一主操作系统正常工作；
[0008]所述节能计算机系统还包括:
[0009]基础信息单元，连接所述南桥芯片，用于提供实现所述计算机系统的底层系统操作的基础系统信息；
[0010]第一控制单元，连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，用于控制所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路的通断；
[0011]第二控制单元，连接在所述南桥芯片与所述基础信息单元之间，用于设置所述南桥芯片和所述基础信息单元的主从控制模式；
[0012]所述基础信息单元包括:
[0013]第一存储模块，其中保存有所述基础系统信息；
[0014]第二存储模块，其中保存有一备用操作系统；
[0015]数据传输接口，连接所述第二控制单元，供所述基础信息单元与所述南桥芯片之间传输数据；
[0016]微处理模块，分别连接所述第一存储模块和所述第二存储模块，并通过所述数据传输接口连接所述第二控制单元，用于向所述南桥芯片发送所述基础系统信息，并在所述第二控制单元控制所述基础信息单元向所述南桥芯片发送控制指令时调用所述备用操作系统并输出相应的控制指令。
[0017]优选的，该节能计算机系统，其中，还包括:
[0018]模式转换单元，分别连接所述基础信息单元，所述第一控制单元和所述第二控制单元，用于根据外部输入的转换指令，将所述节能计算机系统设定为处于不同的工作状态下:
[0019]所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一主工作状态下:所述处理器芯片采用所述主操作系统正常工作，所述第一控制单元接通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路；
[0020]所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一备用工作状态下:所述第一控制单元切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路，所述第二控制单元将所述基础信息单元设置为主控制模式，以及将所述南桥芯片设置为从控制模块，以支持所述基础信息单元向所述南桥芯片发送相应的控制指令；
[0021]所述基础信息单元中还包括一供所述基础信息单元与所述模式转换单元连接的模式转换接口，所述模式转换接口连接所述微处理模块。
[0022]优选的，该节能计算机系统，其中，所述第一控制单元和所述第二控制单元均集成于一多路选择器中；
[0023]所述多路选择器分别连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，以及所述南桥芯片与所述基础信息单元之间，并连接所述模式转换单元，用于根据所述模式转换单元设置的所述工作状态接通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路，或者所述南桥芯片与所述基础信息单元之间的数据传输线路。
[0024]优选的，该节能计算机系统，其中，所述基础信息单元中还包括:
[0025]通信接口，连接所述多路选择器，用于通过所述多路选择器与所述南桥芯片之间建立通信连接。
[0026]优选的，该节能计算机系统，其中，还包括:
[0027]检测单元，分别连接在所述南桥芯片与所述网络接口的数据传输线路上，以及所述南桥芯片与所述内部存储器的数据传输线路上，并连接所述模式转换单元，用于检测发往所述处理器芯片的数据或指令是否安全，并拦截被检测为不安全的数据或指令；
[0028]所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一检测工作状态下，并启动所述检测单元。
[0029]优选的，该节能计算机系统，其中，还包括:
[0030]第一电源，分别连接所述处理器芯片和所述北桥芯片，用于对所述处理器芯片和所述北桥芯片供电；
[0031]第二电源，分别连接所述南桥芯片、所述内部存储器、所述检测单元和所述基础信息单元，用于为所述南桥芯片、所述内部存储器、所述检测单元和所述基础信息单元供电；
[0032]所述第一电源与所述第二电源相互独立。
[0033]优选的，该节能计算机系统，其中，还包括:
[0034]安全输入单元，连接所述模式转换单元，供通过安全验证的使用者输入所述转换指令。
[0035]优选的，该节能计算机系统，其中，所述基础信息单元中还包括:
[0036]加解密模块，连接所述微处理模块，用于对所述微处理模块处理的数据进行加密或解密操作。
[0037]优选的，该节能计算机系统，其中，所述处理器芯片中预设有多个可执行指令；
[0038]所述处理器芯片调用所述主操作系统将需要被屏蔽的所述可执行指令对应的存储地址信息设定为可疑存储地址信息；
[0039]所述节能计算机系统中还包括:
[0040]指令屏蔽单元，连接在所述南桥芯片与所述网络接口之间，以及所述南桥芯片与内部存储器之间，用于获取发往所述处理器芯片并要求所述处理器芯片调用相应的所述可执行指令的寻址请求，将所述寻址请求中包括的存储地址信息与所述可疑存储地址信息进行匹配，并拦截匹配于所述可疑存储地址信息的所述寻址请求；
[0041]所述指令屏蔽单元还连接所述模式转换单元，所述模式转换单元根据外部输入的所述转换指令将所述计算机系统设置为处于一指令屏蔽工作状态下，并启动所述指令屏蔽单元。
[0042]一种节能计算机系统的应用方法，适用于一节能计算机系统中，所述节能计算机系统中包括处理器芯片、连接所述处理器芯片的北桥芯片、连接所述北桥芯片的南桥芯片以及连接所述南桥芯片的内部存储器；所述南桥芯片还连接一网络接口 ；其中，所述节能计算机系统进一步包括:
[0043]基础信息单元，连接所述南桥芯片；所述基础信息单元内预设有一备用操作系统，以及实现所述计算机系统的底层系统操作的基础系统信息；
[0044]第一控制单元，连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间；
[0045]第二控制单元，连接在所述南桥芯片与所述基础信息单元之间；
[0046]所述应用方法具体包括:
[0047]步骤Al，获取外部输入的转换指令；
[0048]步骤A2，根据相应的所述转换指令，将节能计算机系统设置为处于一主工作状态下:
[0049]所述处理器芯片调用一主操作系统工作；
[0050]步骤A3，根据相应的所述转换指令，将所述节能计算机系统设置为处于一备用工作状态下:
[0051]所述第一控制单元切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路；
[0052]所述第二控制单元将所述基础信息单元设置为主控制模式，并将所述南桥芯片设置为从控制模式；
[0053]所述基础信息单元调用所述备用操作系统工作，并向所述南桥芯片发送相应的控制指令。
[0054]优选的，该节能计算机系统的应用方法，其中，所述第一控制单元和所述第二控制单元均集成于一多路选择器中，所述多路选择器分别连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，以及所述基础信息单元与所述南桥芯片之间，所述南桥芯片直接连接所述基础信息单元;
[0055]所述步骤A2中，当所述节能计算机系统被设置为处于所述主工作状态下时，所述多路选择器选通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路；
[0056]所述步骤A3进一步包括:
[0057]步骤A31，将所述节能计算机系统设置为处于所述备用工作状态下；
[0058]步骤A32，所述多路选择器切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路；
[0059]步骤A33，所述基础信息单元通过所述多路选择器与所述南桥芯片之间建立通信连接；
[0060]步骤A34，所述基础信息单元调用所述备用操作系统向所述南桥芯片发送相应的控制指令。
[0061]优选的，该节能计算机系统的应用方法，其中，还包括一安全输入单元；
[0062]所述步骤A3中，所接收的所述转换指令为经过所述安全输入单元验证的所述转换指令。
[0063]优选的，该节能计算机系统的应用方法，其中，所述处理器芯片中预设有多个可执行指令；
[0064]所述步骤A2中，根据相应的所述控制指令，控制所述处理器芯片调用所述主操作系统将多个需要被屏蔽的所述可执行指令对应的存储地址信息设置为可疑存储地址信息，随后拦截发往所述处理器芯片的包含有所述可疑存储地址信息的寻址请求。
[0065]优选的，该节能计算机系统的应用方法，其中，进一步包括:
[0066]步骤BI，获取外部输入的所述转换指令；
[0067]步骤B2，根据所述转换指令，将所述节能计算机系统设置为处于一检测工作状态下；
[0068]步骤B3，检测发往所述处理器芯片的数据或指令的安全性:
[0069]若数据或指令是不安全的，则转至步骤B4 ;
[0070]若数据或指令是安全的，则返回所述步骤B3 ;
[0071]步骤B4，拦截被检测为不安全的数据或指令，并返回所述步骤B3。
[0072]上述技术方案的有益效果是:在不影响局域网内数据共享服务的前提下降低计算机系统的功耗，同时增加计算机系统的安全性，结构简单，实现成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0073]图1-2是现有技术中的计算机系统的结构示意图；
[0074]图3-6是本发明的较佳的实施例中，一种节能计算机系统的结构示意图；
[0075]图7-9是本发明的较佳的实施例中，应用上述节能计算机系统的流程示意图。
【具体实施方式】
[0076]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0077]本发明的较佳的实施例中，如图3所示为在图1的基础上进行改造的一种节能计算机系统，该节能计算机系统具有与图1中所示的计算机系统相同的一些结构，例如处理器芯片Al、北桥芯片A2和南桥芯片A3，以及分别与南桥芯片A3连接的内部存储器A5和网络接口 A6。本发明的一个较佳的实施例中，节能计算机系统可以主要应用于局域网数据传输中，因此上述网络接口 A6连接局域网络。
[0078]进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述节能计算机系统还包括:
[0079]基础信息单元Cl，连接南桥芯片A3，用于提供实现计算机系统的底层系统操作的基础系统信息；本发明的较佳的实施例中，上述基础信息单元Cl实际承担了图1中所示的基本输入输出芯片(B1S芯片)的功能。
[0080]第一控制单元C2，连接在北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路上，用于控制北桥芯片A2和南桥芯片A3之间的数据传输线路的通断。具体而言，本发明的较佳的实施例中，在正常状态下，计算机系统正常运行，处理器芯片Al通过北桥芯片A2向南桥芯片A3发送指令，即数据或指令是从北桥芯片A2向南桥芯片A3传输的，随后再由南桥芯片A3调用相应的数据或指令并传回到处理器芯片Al中。
[0081]本发明的较佳的实施例中，若第一控制单元C2切断北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路，则处理器芯片Al和北桥芯片A2停止工作。
[0082]第二控制单元C3，连接在南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间，用于控制南桥芯片A3以及基础信息单元Cl的主从控制模式。
[0083]进一步地，本发明的较佳的实施例中，在正常工作状态下，南桥芯片A3处于主控制模式下，基础信息单元Cl处于从控制模式下，即南桥芯片A3向基础信息单元Cl发送指令，以调用基础信息单元Cl中预设的基础系统信息。
[0084]相反地，本发明的较佳的实施例中，当第一控制单元C2切断北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路时，第二控制单元C3翻转南桥芯片A3与基础信息单元Cl的主从控制模式，即将南桥芯片A3切换成从控制模块，将基础信息单元Cl设置成主控制模式，基础信息单元Cl向南桥芯片A3发送相应的控制指令，以控制南桥芯片A3执行相应操作。
[0085]具体地，本发明的较佳的实施例中，如图4所示，上述基础信息单元Cl中具体包括:
[0086]第一存储模块C11，其中保存有上述基础系统信息；
[0087]第二存储模块C12，其中保存有一备用操作系统；
[0088]微处理模块C13，分别连接上述第一存储模块Cll和第二存储模块C12，用于在正常状态下根据外部传来的指令(即从南桥芯片A3传来的指令)调取相应的基础系统信息并送回南桥芯片A3，以供处理器芯片Al调用并执行，并在将基础信息单元反转为主控制模式时，采用微处理模块C13调用备用操作系统工作，并向南桥芯片A3发送相应的控制指令，以控制南桥芯片A3执行相应操作，例如根据通过网络接口 A6发送的数据获取请求，从内部存储器A5中调取相应的数据并发送。
[0089]本发明的较佳的实施例中，在一个具体实施例中，如图3-4所示，即在南桥芯片A3与北桥芯片A2之间设置一第一控制单元C2，在南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间设置一第二控制单元C3，则如图4所示，在基础信息单元Cl中还包括:
[0090]数据传输接口 C14，通过上述第二控制单元C3连接南桥芯片A3，供基础信息单元Cl与南桥芯片A3传输数据。
[0091 ] 本发明的较佳的实施例中，该数据传输接口 C14可以为B1S接口，具体而言，为串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI 接口)或者低接脚数接口(Low PinCount, LPC接口)，该数据传输接口 C14连接微处理模块C13。
[0092]在上述具体实施例中，第二控制单元C3采用切换南桥芯片A3和基础信息单元Cl的主从控制模式，来控制南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间的数据流向。
[0093]本发明的较佳的实施例中，在另一个具体实施例中，如图5-6所示，即将第一控制单元C2和第二控制单元C3都集成于一多路选择器El中，进一步地，如图5所示，该多路选择器El连接在南桥芯片A3与北桥芯片A2之间，以及南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间，而在该具体实施例中，南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间还直接连接，即如图5所示，基础信息单元Cl的数据传输接口 C14仍然连接南桥芯片A3。
[0094]在上述具体实施例中，如图6所示，基础信息单元Cl中还包括一通信接口 C15，多路选择器El连接至基础信息单元Cl的通信接口 C15上。
[0095]因此，在该具体实施例中，第二控制单元C3不再通过控制南桥芯片A3和基础信息单元Cl的主从控制模式来控制其中的数据流向，而是与第一控制单元C2 —样控制南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间的通信线路的通断，则实际上第一控制单元C2和第二控制单元C3的功能均被融入到多路选择器El中，也就是说，在该具体实施例中，正常工作状态下，多路选择器El选通北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路；而当计算机系统切换状态时，多路选择器El选通南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间的通信线路，也就意味着北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路被切断，此时基础信息单元Cl调用备用操作系统向南桥芯片A3发送相应的控制指令。
[0096]本发明的较佳的实施例中，上述多路选择器El也可以是一跳线，以及其他能够实现选通功能的装置。
[0097]本发明的较佳的实施例中，应用于节能计算机系统中并切换其工作状态的装置并不仅包括上述两种，还可以包括其他能够实现在主工作状态和备用工作状态之间切换的装置。
[0098]本发明的较佳的实施例中，如图3或5所示，在节能计算机系统中还包括一模式转换单元A7，分别连接基础信息单元Cl、第一控制单元C2以及第二控制单元C3 ;该模式转换单元A7根据外部输入的转换指令，通过设置节能计算机系统当前所处的工作状态来控制上述各个单元的运作状态，从而控制其他单元的运作状态，以及整个系统中数据传输的状态，具体包括:
[0099]主工作状态:模式转换单元A7根据外部输入的转换指令，将节能计算机系统设置为处于一主工作状态下。在该主工作状态下，节能计算机系统正常工作，即北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路连通，基础信息单元Cl只提供给南桥芯片A3调用基础系统信息的功能。在本发明的一个较佳的实施例中，若采用第一控制单元C2和第二控制单元C3独立的控制方式，则在主工作状态下，第一控制单元C2接通北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路，第二控制单元C3将基础信息单元Cl切换为从控制模式，将南桥芯片A3切换为主控制模式。在本发明的另一个较佳的实施例中，若采用第一控制单元C2和第二控制单元C3集成于一多路选择器El的控制方式，则在主工作状态下，多路选择器El选通北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路，因此切断南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间的通信线路，而南桥芯片A3与基础信息单元Cl之间还存在一直连的数据传输线路。南桥芯片A3通过该直连基础信息单元Cl的数据传输线路从基础信息单元Cl中获取相应的基础系统信息，并反馈至处理器芯片Al中进行处理和执行。
[0100]备用工作状态:模式转换单元A7根据外部输入的转换指令，将节能计算机系统设置为处于一备用工作状态下。在该备用工作状态下，节能计算机系统采用一备用操作系统工作，即北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路被切断，基础信息单元Cl中的微处理模块C13采用预设的备用操作系统控制南桥芯片A3执行一些比较简单的操作，例如从内部存储器A5中调取并发送数据等。进一步地，在本发明的一个较佳的实施例中，采用第一控制单元C2和第二控制单元C3独立的控制方式，则在备用工作状态下，第一控制单元C2关断北桥芯片A2与南桥芯片A3之间的数据传输线路，第二控制单元C3将基础信息单元Cl切换为主控制模式，将南桥芯片A3切换为从控制模式，基础信息单元Cl通过其内置的备用操作系统控制南桥芯片A3运行，而北桥芯片A2和处理器芯片Al由于被切断与南桥芯片A3之间的联系，因此停止工作，基础信息单元Cl彻底代替处理器芯片工作。
[0101]基于上述较佳的实施例中，如图4和6所示，在基础信息单元Cl中还包括一与上述模式转换单元A7连接的模式转换接口 C16。
[0102]本发明的较佳的实施例中，如图3和5所示，在节能计算机系统中还包括一检测单元A8，分别连接在南桥芯片A3与网络接口 A6的数据传输线路上，以及南桥芯片A3与内部存储器A5的数据传输线路上，用于检测(通过南桥芯片A3和北桥芯片A2)发往处理器芯片Al的数据或指令是否安全，进一步地，本发明的较佳的实施例中，不安全的数据可以包括带有病毒或木马程序的数据，不安全的指令可以是恶意指令例如控制系统自关机的指令，上述数据或指令可以由外部网络通过网络接口 A6发送至节能计算机系统内部，也可以由处理器芯片Al从内部存储器A5中调用。因此，当检测单元AS检测到发往处理器芯片Al的数据或指令具有安全性问题，则拦截这些数据或指令，以保证节能计算机系统的使用安全。
[0103]本发明的较佳的实施例中，上述检测单元还可以集成于南桥芯片中(未示出)，以节省主板上的已用面积。
[0104]本发明的较佳的实施例中，上述检测单元AS还连接模式转换单元A7，模式转换单元A7将节能计算机系统设置为处于一检测工作状态下，此时节能计算机系统与处于主工作状态下一样正常工作，不同点在于检测单元AS被开启并开始捕获发往处理器芯片Al的数据或指令，并拦截被检测为不安全的数据或指令。
[0105]本发明的较佳的实施例中，由于节能计算机系统的运行状态应该是稳定的，不能任意更改其运行状态，因此为了安全提供上述转换指令，在上述节能计算机系统中增加一个安全输入单元A9，连接模式转换单元A7。该安全输入单元A9的作用之一在于供使用者输入上述转换指令，作用之二在于在使用者输入时提供安全验证服务，具体例如:安全输入单元A9包括一输入模块(未示出)以及一与上述输入模块连接的验证模块(未示出)。当使用者需要输入相应的转换指令时，需要先通过验证模块的身份验证，方取得输入资格，例如通过用户名密码的身份验证，或者指纹验证来辨别使用者是否有资格输入相应的转换指令等。
[0106]本发明的较佳的实施例中，在基础信息单元Cl中还包括一加解密模块C17，连接微处理模块C13，用于对微处理模块C13接收到的数据进行解密处理，并对微处理模块C13发送的数据进行加密处理，从而提高数据处理和交互通信的安全性。
[0107]本发明的较佳的实施例中，由于处理器芯片Al中同样可以预设一些可执行指令，而由于无法知晓高性能处理器芯片的内部架构，因此我们不可能知道预设于其中的可执行指令的类型，并无从知晓这些可执行指令是否安全。因此，在上述节能计算机系统中还包括一指令屏蔽单元A10，同样分别连接在南桥芯片A3与网络接口 A6之间，以及南桥芯片A3与内部存储器A5之间，用于获取外部发往处理器芯片Al的寻址请求，并将该寻址请求中包括的存储地址信息与上述已被设定的可疑存储地址信息进行匹配，若匹配成功，则表明此时寻址请求要求处理器芯片Al寻址对应于可疑存储地址信息的可疑的可执行指令，此时指令屏蔽单元AlO拦截该寻址请求；相反地，指令屏蔽单元AlO放行该寻址请求。
[0108]进一步地，本发明的较佳的实施例中，对处理器芯片Al中的可执行指令进行列举式的反向工程分析以区分可疑或者可信的可执行指令，例如依照处理器芯片Al的用户手册，分析经过反向工程分析后的处理器芯片Al输出的处理结果是否符合规定。在用户手册上明确记载的可执行指令，其处理结果必定符合规定，而处理结果未记载在用户手册上的可执行指令，可能会被列入可疑的可执行指令的范畴内。本发明的较佳的实施例中，上述反向工程的推算方法并非用于限制本发明的保护范围，任何其他的推算方法或者指令确定方法均可用于本发明中作为确定可信或者可疑的可执行指令的推算手段。
[0109]进一步地，本发明的较佳的实施例中，由于上述分析方法均为列举式的，因此可能无法穷尽处理器芯片Al中预设的可执行指令。在这种情况下，分析得出的可疑和可信的可执行指令相加并非处理器芯片Al中预设的全部的可执行指令，只能对处理器芯片Al中的存储空间进行划分，分为对应于可疑的可执行指令的可疑存储地址信息的范围，以及对应于可信的可执行指令的可信存储地址信息的范围。
[0110]本发明的较佳的实施例中，当存在外部网络发送指令至处理器芯片Al或者处理器芯片Al调用存储器中的数据或指令来激活处理器芯片Al中的可疑的可执行指令的风险时，处理器芯片Al采用主操作系统预先设定了对应可疑的可执行指令的可疑存储地址信息(即一个存储地址信息的范围)，并采用指令屏蔽单元AlO根据预先设定的可疑存储地址信息拦截相应的寻址请求。
[0111]本发明的较佳的实施例中，虽然在遭受一般攻击的情况下，处理器芯片Al在调用执行可信的可执行指令时仍然不会存在任何问题，但是当攻击等级进一步提升时，攻击指令能够控制处理器芯片Al抽出可信的可执行指令中的一部分，并与其他可执行指令中的另外一部分相拼接以组成一个新的可执行指令，在这种情况下，需要将可信的可执行指令一起屏蔽，因此将可信的可执行指令对应的存储地址信息也设置为可疑存储地址信息，并一起拦截。
[0112]基于上文所述，本发明的较佳的实施例中，模式转换单元根据外部输入的转化指令将节能计算机系统设置为处于一指令屏蔽工作状态，则指令屏蔽单元AlO被启动，此时节能计算机系统仍然如处于主工作状态般正常工作，指令屏蔽单元AlO开始捕获发往处理器芯片Al的寻址请求，并对其进行分析，以提取其中的存储地址信息，随后将存储地址信息与预设的可疑存储地址信息进行匹配，并拦截匹配于可疑存储地址信息的寻址请求。
[0113]本发明的较佳的实施例中，上述指令屏蔽单元可以集成于南桥芯片内部(未示出)，以节省主板上的已用面积。
[0114]本发明的较佳的实施例中，如图3和5所不，处理器芯片Al和北桥芯片A2公用一个第一电源All，而南桥芯片A3、基础信息单元Cl以及内部存储器A5公用一个第二电源A12。本发明的较佳的实施例中，对于其他节能计算机系统中的模块例如检测单元等的电源供应在此不予评述。本发明的较佳的实施例中，上述第一电源All和第二电源A12相互独立，即第一电源All的接通/切断并不影响第二电源A12的接通/切断。进一步地，本发明的较佳的实施例中，当节能计算机系统处于上述主工作状态下、检测工作状态下以及指令屏蔽工作状态下时，处理器芯片Al以及北桥芯片A2均正常工作，因此第一电源All开启，而南桥芯片A3和基础信息单元Cl也正常工作，因此第二电源A12也开启。而当节能计算机系统处于上述备用工作状态下时，上述处理器芯片Al以及北桥芯片A2停止工作，而南桥芯片A3和基础信息单元Cl仍然正常工作，因此第一电源All被切断，第二电源A12仍然开启O
[0115]因此，本发明的发明目的在于:当多个上文中所述的节能计算机系统设置于局域网内时，若一台节能计算机系统仅供其他节能计算机系统调用数据之用，本身无需进行复杂的运算处理，则可以关闭其处理器芯片，并由基础信息单元中的微处理模块采用备用操作系统实现最基础的操作例如调用数据并发送等，能够在最大程度上降低计算机系统的功耗，并同样支持局域网内部的数据共享服务。并且上述节能计算机系统的内部架构无需做出较大的改变，只需要对基础信息单元(例如传统计算机系统中的基本输入输出系统)中做一定改进，在其中预设一备用操作系统，并在切换时更改基础信息单元和南桥芯片之间的控制模式或者通信模式，即能够实现在计算机系统仅作为一网络存储器使用时降低功耗的目的。
[0116]本发明的较佳的实施例中，如图7所示，为基于上述节能计算机系统的一种应用方法，具体包括:
[0117]步骤Al，获取外部输入的转换指令；
[0118]本发明的较佳的实施例中，在使用者输入转换指令前，首先需要通过身份验证，例如用户名和密码信息验证，或者指纹验证等，使用者只有通过身份验证程序证明具有相应的权限，才能输入转换指令。
[0119]步骤A2，根据相应的转换指令，将节能计算机系统设置为处于一主工作状态下；
[0120]本发明的较佳的实施例中，主工作状态下的节能计算机系统如上文中，采用主操作系统正常工作，北桥芯片与南桥芯片之间保持连通，基础信息单元仅提供基础系统信息调用支持功能。
[0121]本发明的较佳的实施例中，在主工作状态下，可以根据相应的转换指令将节能计算机系统切换至一检测工作状态下，在该检测工作状态下，节能计算机仍然正常工作，但启动一检测功能，用于检测发往节能计算机的处理器芯片的数据或指令是否安全，并拦截被判断为不安全的数据或指令。
[0122]本发明的较佳的实施例中，在主工作状态下，可以根据相应的转换指令将节能计算机系统切换至一指令屏蔽工作状态，在该指令屏蔽工作状态下，节能计算机系统仍然正常工作，但启动一指令屏蔽功能，首先将需要被屏蔽的预设于处理器芯片中的可执行指令所对应的存储地址信息设定为可疑存储地址信息，随后检测发往处理器芯片的寻址请求中是否包括匹配于可疑存储地址信息的存储地址信息，并拦截被判断为匹配的寻址请求。
[0123]步骤A3，根据相应的转换指令，将节能计算机系统设置为处于一备用工作状态下。
[0124]本发明的较佳的实施例中，备用工作状态下的节能计算机系统如上文中所述，采用备用操作系统工作，北桥芯片与南桥芯片之间的连接被切断，基础信息单元通过通信模式或者被切换为主控制模式，调用预设的备用操作系统来控制南桥芯片工作，例如提供给局域网中的其他计算机系统调用数据的服务支持。此时，由于节能计算机系统不需要做额外的复杂运算处理，因此其中的处理器芯片和北桥芯片停止工作，并停止供电，在一定程度上节省了功耗。
[0125]本发明的较佳的实施例中，在主工作状态和备用工作状态之间的切换方式如上文中所述，可以具体被分为两种，以及包括其他能够达到切换模式功能的方法，在此不再赘述。
[0126]本发明的较佳的实施例中，当在节能计算机系统中采用第一控制单元和第二控制单元独立切换工作状态的方法时，上述步骤A3中，当节能计算机系统被设置为处于一备用工作状态下时:
[0127]第一控制单元切断北桥芯片与南桥芯片之间的数据传输线路；
[0128]第二控制单元将基础信息单元设置为主控制模式，并将南桥芯片设置为从控制模式；
[0129]基础信息单元调用备用操作系统工作，并向南桥芯片发送相应的控制指令。
[0130]本发明的较佳的实施例中，当在节能计算机系统中采用多路选择器(其中集成第一控制单元和第二控制单元)实现工作状态切换时，如图8所示，上述步骤A3进一步包括:
[0131]步骤A31，将节能计算机系统设置为处于备用工作状态下；
[0132]步骤A32，多路选择器切断北桥芯片与南桥芯片之间的数据传输线路；
[0133]步骤A33，基础信息单元通过多路选择器与南桥芯片之间建立通信连接；
[0134]步骤A34，基础信息单元调用备用操作系统向南桥芯片发送相应的控制指令。
[0135]本发明的较佳的实施例中，如图9所示，且如上文中所述，将节能计算机系统设置为处于检测工作状态下的步骤进一步包括:
[0136]步骤BI，获取外部输入的转换指令；
[0137]步骤B2，根据转换指令，将节能计算机系统设置为处于一检测工作状态下；
[0138]步骤B3，检测发往处理器芯片的数据或指令的安全性:
[0139]若数据或指令是不安全的，则转至步骤B4 ;
[0140]若数据或指令是安全的，则返回步骤B3 ;
[0141]步骤B4，拦截被检测为不安全的数据或指令，并返回步骤B3。
[0142]以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种节能计算机系统，所述节能计算机系统中包括处理器芯片、连接所述处理器芯片的北桥芯片、连接所述北桥芯片的南桥芯片以及连接所述南桥芯片的内部存储器；所述南桥芯片还连接一网络接口 ；其特征在于，所述处理器芯片采用一主操作系统正常工作； 所述节能计算机系统还包括: 基础信息单元，连接所述南桥芯片，用于提供实现所述计算机系统的底层系统操作的基础系统信息； 第一控制单元，连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，用于控制所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路的通断； 第二控制单元，连接在所述南桥芯片与所述基础信息单元之间，用于设置所述南桥芯片和所述基础信息单元的主从控制模式； 所述基础信息单元包括: 第一存储模块，其中保存有所述基础系统信息； 第二存储模块，其中保存有一备用操作系统； 数据传输接口，连接所述第二控制单元，供所述基础信息单元与所述南桥芯片之间传输数据； 微处理模块，分别连接所述第一存储模块和所述第二存储模块，并通过所述数据传输接口连接所述第二控制单元，用于向所述南桥芯片发送所述基础系统信息，并在所述第二控制单元控制所述基础信息单元向所述南桥芯片发送控制指令时调用所述备用操作系统并输出相应的控制指令。
2.如权利要求1所述的节能计算机系统，其特征在于，还包括: 模式转换单元，分别连接所述基础信息单元，所述第一控制单元和所述第二控制单元，用于根据外部输入的转换指令，将所述节能计算机系统设定为处于不同的工作状态下:所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一主工作状态下:所述处理器芯片采用所述主操作系统正常工作，所述第一控制单元接通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路； 所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一备用工作状态下:所述第一控制单元切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路，所述第二控制单元将所述基础信息单元设置为主控制模式，以及将所述南桥芯片设置为从控制模块，以支持所述基础信息单元向所述南桥芯片发送相应的控制指令； 所述基础信息单元中还包括一供所述基础信息单元与所述模式转换单元连接的模式转换接口，所述模式转换接口连接所述微处理模块。
3.如权利要求2所述的节能计算机系统，其特征在于，所述第一控制单元和所述第二控制单元均集成于一多路选择器中； 所述多路选择器分别连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，以及所述南桥芯片与所述基础信息单元之间，并连接所述模式转换单元，用于根据所述模式转换单元设置的所述工作状态接通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路，或者所述南桥芯片与所述基础信息单元之间的数据传输线路。
4.如权利要求3所述的节能计算机系统，其特征在于，所述基础信息单元中还包括: 通信接口，连接所述多路选择器，用于通过所述多路选择器与所述南桥芯片之间建立通信连接。
5.如权利要求2所述的节能计算机系统，其特征在于，还包括: 检测单元，分别连接在所述南桥芯片与所述网络接口的数据传输线路上，以及所述南桥芯片与所述内部存储器的数据传输线路上，并连接所述模式转换单元，用于检测发往所述处理器芯片的数据或指令是否安全，并拦截被检测为不安全的数据或指令； 所述模式转换单元将所述节能计算机系统设定为处于一检测工作状态下，并启动所述检测单元。
6.如权利要求5所述的节能计算机系统，其特征在于，还包括: 第一电源，分别连接所述处理器芯片和所述北桥芯片，用于对所述处理器芯片和所述北桥芯片供电； 第二电源，分别连接所述南桥芯片、所述内部存储器、所述检测单元和所述基础信息单元，用于为所述南桥芯片、所述内部存储器、所述检测单元和所述基础信息单元供电；所述第一电源与所述第二电源相互独立。
7.如权利要求2所述的节能计算机系统，其特征在于，还包括: 安全输入单元，连接所述模式转换单元，供通过安全验证的使用者输入所述转换指令。
8.如权利要求1所述的节能计算机系统，其特征在于，所述基础信息单元中还包括: 加解密模块，连接所述微处理模块，用于对所述微处理模块处理的数据进行加密或解密操作。
9.如权利要求1所述的节能计算机系统，其特征在于，所述处理器芯片中预设有多个可执行指令； 所述处理器芯片调用所述主操作系统将需要被屏蔽的所述可执行指令对应的存储地址信息设定为可疑存储地址信息； 所述节能计算机系统中还包括: 指令屏蔽单元，连接在所述南桥芯片与所述网络接口之间，以及所述南桥芯片与内部存储器之间，用于获取发往所述处理器芯片并要求所述处理器芯片调用相应的所述可执行指令的寻址请求，将所述寻址请求中包括的存储地址信息与所述可疑存储地址信息进行匹配，并拦截匹配于所述可疑存储地址信息的所述寻址请求； 所述指令屏蔽单元还连接所述模式转换单元，所述模式转换单元根据外部输入的所述转换指令将所述计算机系统设置为处于一指令屏蔽工作状态下，并启动所述指令屏蔽单J L.ο
10.一种节能计算机系统的应用方法，适用于一节能计算机系统中，所述节能计算机系统中包括处理器芯片、连接所述处理器芯片的北桥芯片、连接所述北桥芯片的南桥芯片以及连接所述南桥芯片的内部存储器；所述南桥芯片还连接一网络接口 ；其特征在于，所述节能计算机系统进一步包括: 基础信息单元，连接所述南桥芯片；所述基础信息单元内预设有一备用操作系统，以及实现所述计算机系统的底层系统操作的基础系统信息； 第一控制单元，连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间； 第二控制单元，连接在所述南桥芯片与所述基础信息单元之间； 所述应用方法具体包括: 步骤Al，获取外部输入的转换指令； 步骤A2，根据相应的所述转换指令，将节能计算机系统设置为处于一主工作状态下: 所述处理器芯片调用一主操作系统工作； 步骤A3，根据相应的所述转换指令，将所述节能计算机系统设置为处于一备用工作状态下: 所述第一控制单元切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路； 所述第二控制单元将所述基础信息单元设置为主控制模式，并将所述南桥芯片设置为从控制模式； 所述基础信息单元调用所述备用操作系统工作，并向所述南桥芯片发送相应的控制指令。
11.如权利要求10所述的节能计算机系统的应用方法，其特征在于，所述第一控制单元和所述第二控制单元均集成于一多路选择器中，所述多路选择器分别连接在所述北桥芯片与所述南桥芯片之间，以及所述基础信息单元与所述南桥芯片之间，所述南桥芯片直接连接所述基础信息单元； 所述步骤A2中，当所述节能计算机系统被设置为处于所述主工作状态下时，所述多路选择器选通所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路； 所述步骤A3进一步包括: 步骤A31，将所述节能计算机系统设置为处于所述备用工作状态下； 步骤A32，所述多路选择器切断所述北桥芯片与所述南桥芯片之间的数据传输线路； 步骤A33，所述基础信息单元通过所述多路选择器与所述南桥芯片之间建立通信连接; 步骤A34，所述基础信息单元调用所述备用操作系统向所述南桥芯片发送相应的控制指令。
12.如权利要求10所述的节能计算机系统的应用方法，其特征在于，还包括一安全输入单元； 所述步骤A3中，所接收的所述转换指令为经过所述安全输入单元验证的所述转换指
13.如权利要求10所述的节能计算机系统的应用方法，其特征在于，所述处理器芯片中预设有多个可执行指令； 所述步骤A2中，根据相应的所述控制指令，控制所述处理器芯片调用所述主操作系统将多个需要被屏蔽的所述可执行指令对应的存储地址信息设置为可疑存储地址信息，随后拦截发往所述处理器芯片的包含有所述可疑存储地址信息的寻址请求。
14.如权利要求10所述的节能计算机系统的应用方法，其特征在于，进一步包括: 步骤BI，获取外部输入的所述转换指令； 步骤B2，根据所述转换指令，将所述节能计算机系统设置为处于一检测工作状态下； 步骤B3，检测发往所述处理器芯片的数据或指令的安全性: 若数据或指令是不安全的，则转至步骤B4 ; 若数据或指令是安全的，则返回所述步骤B3 ; 步骤B4，拦截被检测为不安全的数据或指令，并返回所述步骤B3。
【文档编号】G06F9/48GK104460943SQ201410785385
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】景蔚亮, 封松林, 陈邦明 申请人:上海新储集成电路有限公司