专利名称：一种实现计算设备状态保存和还原的装置及方法
技术领域：
本专利设计的是一种实现计算设备状态保存和还原的装置及方法，具体的说，通过本专利提供的保存和还原计算设备状态的方法，可以缩短计算设备状态在保存和还原的时间，更加快速的完成在多个计算设备之间切换，属于计算机领域。
背景技术：
目前在计算机安全中，出于安全考虑试行内部网(办公或机密网)和外部网(如因特网)进行物理隔离。解决这个问题从历史来看，首先采用两台电脑分别接入内网和外网，但是这个解决方案成本太高。其次的解决方案是所谓的单硬盘方案及双硬盘方案，但是这两个方案转换操作系统需要重新启动计算机，具有转换速度慢的缺点。在解决这些问题的过程中，中国专利申请01115M5. 0( —种实现计算设备状态转换的装置及方法)及01117401.3(实现计算设备状态转换装置安全操作的装置和方法)与这些专利相关的其他专利包括专利申请200310106120. 1(实现计算设备状态安全转换的装置及方法)、专利申请02138659.5( —种网络安全系统及安全方法)，0013四89.8(硬盘存取变址装置及硬盘变址存取方法)，02113032. 9 ( —种实现硬盘安全隔离的装置及方法)， 及已批专利中国发明专利941111461. 9 (计算机硬盘读写控制装置)及97116855. 5 ( —种计算机二次启动方法)。这里均作为本专利申请的背景及一部分。在计算设备中均需要使用内存、硬盘及寄存器来存储程序及数据，可以称为状态。 在中国专利申请01115545. 0提出用于实现计算设备状态转换的装置，包括状态转换指令输入装置、一计算设备当前状态保存装置、一计算设备先前状态保存装置、择一地与两状态保存装置相连以使其与计算设备连通的一转换连接装置、和控制该转换连接装置分别与所述两状态保存装置之一连接的转换控制装置。通过采用该实现计算设备状态转换的装置， 使计算机设备可快速的转换操作系统。在中国专利申请200310106120. 1中，提出了可快速实现转换的步骤。具体可参照其权利要求，主要采用的方法为使内存进入挂起状态或者将硬盘进入挂起状态，此专利在某种程度上已经解决了计算机安全中双网转换速度慢的问题。操作系统使计算设备处于挂起到内存状态时，它使计算设备进行如下工作把唤醒时需要的相关信息保存、内存进入挂起状态、以及对CPU不供电等。当计算设备处于挂起状态后，转换装置进行转换，使计算设备唤醒后使用的内存为转换后的内存，使计算设备唤醒后使用的硬盘为转换后的硬盘，使计算设备唤醒后使用的网为转换后的网络等工作。这种方法的使用实际上是采用了 ACPI中规定的S3 (suspend to RAM)或 S4(suspend to Disk)。其根本缺陷在于必须遵照规定的协议流程进行挂起和唤醒动作，步骤不能省略。这种方法存在以下几个缺陷1)从转换速度上来说并不是最优的，特别是使用S4,时间比较慢，转换一次可能至少要20秒；2)使用S3的切换方法方法，在实践中存在一些缺陷。在转换过程中，另外一个状态的内存是处于义^-仪打⑶！!状态，对内存和计算设备的外设有一定的要求。比如，当某个外设导致系统无法进入S3状态的时候，整套转换机制就无法运转。典型的例子是显卡的驱动没有安装正确，导致操作系统S3失败，转换回到上一个状态的时候系统信息丢失。正是针对以上的缺陷，提出了本专利的装置和方法，以加快计算设备的转换速度， 并绕开了 ACPI的方法，以提供更好的用户体验。
发明内容
针对目前的行业现状，本发明提出一种快速的进行计算设备状态保存和还原的装置和方法，其主要内容为分别存在保存计算设备状态的装置；还原计算设备状态的装置； 这两个装置的特征在于，保存计算设备状态的装置是通过保存CPU状态，指定计算设备的外设进入低耗状态φ;3)的方式来保存计算设备状态，还原计算设备状态的装置是通过还原CPU状态，将计算设备的外设还原到运行状态的方式来还原计算设备状态。具体表现在操作系统中保存计算设备的状态，不需要按照挂起的流程进行，将控制权交给转换计算设备的装置。转换计算设备的装置根据判断装置的信息，转换内存和硬盘及网络，还原前次保存的状态，并进入转换后内存中保存的操作系统。保存计算设备的状态可以利用中断处理程序来实现。在操作系统层面触发硬件中断，进入中断处理程序，计算设备保存CPU及相应寄存器状态，将除内存、显卡外的外部设备进入D3状态，并将控制权交给转换计算设备的装置。在实际转换过程中，内存的隔离可以通过在CPU和内存控制器间增加硬件控制电路来实现，为了保证数据的保持，实际使用中，内存的电一直保存。更典型的，可以使用多套内存控制器以控制不同DMM上的内存。更具体地，使用该装置的计算设备采用两组内存，每组内存各运行一个操作系统， 并且两组内存间是处于隔离状态的。可以使这两组内存在用户系统及操作系统活动时，最多只有一组内存处于活动状态，另外一组内存处于自动刷新状态，即一直带电自刷新状态。按照本发明的另外一个方面，提供一种用于保存和还原计算设备状态的方法，包括保存计算设备状态方法以及还原计算设备状态方法，其特征在于，保存计算设备状态的方法是通过保存CPU的各类状态，在进行正常保存之后将计算设备的外设中除去内存、显卡外的其他外部设备设置进入到低耗能状态，还原计算设备的状态即将保存的CPU状态还原，并同时唤醒除内存、显卡外的各外部设备。整个方法的具体的实现步骤如下所描述(1) 保存计算设备状态是将CPU状态保存，将计算设备的外设中除去内存、显卡外的其他外部设备进入到低耗能状态。这里的低耗能状态，即ACPI标准中规定的D3状态；(2)还原状态则是保存的逆过程，从存储设备中将CPU状态保存，唤醒除内存和显卡外的其他外部设备。
图1为说明实施例1相应的附图。图2为说明实施例2相应的附图。
具体实施例方式通过以下结合附图的对优选实施例的详细描述，本发明的以上及其他的特征和优点变得显见。
[实施例1]图1显示了本发明的一个实施例，该技术要点包括两个步骤1，保存正在运行的计算设备的各状态，其中主要特征表现在保存CPU的状态，但其中不包括内存以及显存的当前状态，保存结束之后将除内存、显卡外的其余外设设置进入到低耗能状态 (D3)。2，根据中断程序还原计算设备状态，该状态包括各外设在CPU中状态，但不包括内存以及显卡的状态，外设进入正常运行状态。[实施例2]图2示出了根据本发明的另一实施例，如图所示，该方法包括步骤 (1)转换控制装置10根据用户发出的转换指令，触发硬件中断，进入中断处理程序32 ； (2) 在中断服务程序中，保存计算设备将保存转换回来时所有需要的信息，包括CPU各寄存器状态，当前进程的上下文等。将内存、显卡之外的外设指定进入D3状态；C3)从中断处理程序中进入ROM上安全控制代码15，控制代码控制内存控制器11、显存控制器12、硬盘控制器13、网络控制器14，转换内存、显卡、硬盘和网络；(4)ROM上安全控制代码根据当前状态前一次保存的进程上下文，进入到当前状态的中断处理程序；( 中断处理程序将外部设备从D3进入到D0，还原CPU状态，退出中断。其中的中断处理程序，不失一般性，可以采用PCI/PCI-E控制卡触发硬件中断。为了保证安全性，ROM上代码可以固定在某段地址，并且代码无法更改。当然，也可以在控制卡中提供寄存器以修改ROM的映射地址，但是必须有锁定该寄存器内容的装置，最好是单向锁定该寄存器内容的装置。关于锁定可以有口令锁定、零知识锁定及单向锁定，即可以使用现有一切身份认证手段进行锁定及开锁。
权利要求
1.一种实现计算设备状态保存和还原的装置，包括保存计算设备状态的装置；还原计算设备状态的装置；其特征在于，保存计算设备状态的装置是通过保存CPU状态，指定计算设备的外设进入低耗状态φ;3)的方式来保存计算设备状态，还原计算设备状态的装置是通过还原CPU状态，将计算设备的外设还原到运行状态的方式来还原计算设备状态。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于指定计算设备的外设可以包括硬盘和网卡、声卡，但不包括显卡和内存。
3.根据权利要求1的装置，保存计算设备状态装置中存在存储设备用来保存CPU的状态信息，存储设备可以是动态存储设备，也可以是固态存储设备。
4.一种实现计算设备状态保存和还原的方法，包括保存计算设备状态；还原计算设备状态；其特征在于，保存计算设备状态的方法是通过保存CPU的状态，在进行正常保存之后将计算设备的外设中除去内存、显卡的其他外部设备设置进入到低耗能状态，还原计算设备状态通过还原CPU保存的状态信息，唤醒除内存、显卡之外的外部设备。
5.根据权利要求4的方法，保存CPU状态是保存在当前使用内存的指定区域或者外接的存储设备中。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于保存计算设备状态时不主动处理内存中的信息，但在保存过程中不改变内存的带电状态。
7.根据权利要求4的方法，其中所述还原计算设备状态是，从存储设备中将CPU状态还原，并同时唤醒除内存和显存外的其他外部设备。
全文摘要
本发明涉及的是一种实现计算设备状态保存和还原的装置及方法，它包括保存计算设备状态的装置以及还原计算设备状态的装置，主要是通过保存CPU状态并将指定计算设备的外设进入到低耗状态，还原计算设备状态通过还原CPU状态，并同时还原指定的计算设备外设来实现，更具体的，即通过本发明提供的保存和还原计算设备状态的方法，可以有效地缩短计算设备状态保存和还原的时间，更有益地用于多个计算设备之间切换，可以提升切换之间的速度。
文档编号G06F11/14GK102262575SQ20111020480
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者刘斌, 罗冰, 胡义勇 申请人:南京神易网络科技有限公司