[發明專利]用于一異質性電腦系統的超級作業系統

有效

• 申請號: 201110408326.4
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102819312A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 張登章
• 申請（專利權）人: 財團法人資訊工業策進會
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32;G06F1/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

技術領域

本發明于概念上關于綠能運算(Green?Computing)及運算耗能的最小化；具體而言，本發明關于一種用于一異質性電腦系統的超級作業系統，其以一低耗能的主要處理器來控制一標準x86架構，使一異質性系統能以最小的運算耗能來執行運算。

背景技術

在現代社會中，各式各樣的電腦已經成不可或缺的設備。Intelx86架構(其原始架構由美國加利福尼亞州圣塔克拉拉市的Intel公司所設計，而最新的64-bit?CISC架構則是由美國加利福尼亞州桑尼維爾市的Advanced?Micro?Devices公司逐步開發的)在主流的運算架構中長期地占有支配性的地位。另一方面，目前非x86架構運算在商業界里是由移動運算(包含智慧型手機及觸控式屏幕裝置)中的ARM處理器(RISC?ARM的架構是由英國的ARM?Holding?plc?of?Cambridge所研發)所主導。由綠能運算的角度觀之，x86及非x86運算具有如下的問題。

為實現綠能運算，因此有必要減少采用x86架構的桌上型電腦于閑置(idling)時的耗能。對那些需要運算資源的應用程序而言，采用x86運算較為合適。在全球已安裝了數以百萬計的家用型及辦公室桌上型電腦及攜帶式電腦、專業高性能工作站電腦及各種基于電子商務所設置的服務器電腦的情況下，運算耗能已然成為環保的議題。這些議題的一便是與電腦運算閑置(亦即，電腦未被使用，亦未被關機的時間)相關。

目前已有一些降低耗能的方案，例如能源之星(Energy?Star)-一個起源于美國且被許多其他國家所采用的國際標準，這些方案實現了某種程度的運算節能。以x86架構為基礎的主流電腦工業亦有標準的電源管理。舉例而言，進階組態及電源接口(Advanced?Configuration?and?Power?Interface，ACPI)-一個開放的工業標準-便允許一作業系統對電腦硬件的節省功能作直接的控制。

然而，由于不便及內建的電源管理有限，對使用者而言，以x86架構為基礎的主流桌上型及筆記型電腦要達成真正的綠能運算有其難度。對于多數電腦用戶來說，ACPI的睡眠/待機/休眠的電源管理模式過于復雜，讓使用者難以輕易地找到能讓電腦既方便操作又能節省耗能的最佳參數設定。另外，對于那些更復雜的運算，例如涉及多重連線(multiple?session)的虛擬運算，ACPI往往不能提供平穩的電源管理，反而是容易造成電腦當機或是無法處理虛擬機器連線(VM?session)。

因此，由于存在為數眾多的桌上型電腦，要達成顯著的節能仍有相當大的空間。

為了使以x86架構為基礎的智慧型移動裝置更加實用，有需要采行綠能運算。此外，由于在標準x86架構的領域里可使用的能源管理技術并不完善，以x86架構為基礎的智慧型個人裝置(例如，x86架構的手機)也因為電池的壽命過短而不實用。事實上，目前并不存在采用x86架構的精密商業智慧型手機。在外出使用電池的情況下，大部份采用x86架構的筆記型電腦無法一整天持續辛勤地運作。這造成的結果便是，當離開辦公室或外出時，要存取x86應用程序就變得格外的不方便。

非x86架構的裝置亦有存取x86應用程序的需求。ARM處理器已發展出移動裝置所需要的節能應用程序，特別是智慧型手機的應用程序。然而，它們不是針對需要嚴峻運算的應用程序而設計的，此外，在本質上，它們并無法實際地直接存取x86軟件的核心。由于Windows軟件在日常生活及商業界的許多方面仍占有主導地位，非x86架構在存取x86應用程序的困難確實會造成不便。無論外出或是在辦公室，使用者需要同時擁有二種電腦硬件才能存取ARM所支配的移動裝置應用程序以及x86所支配的Windows應用程序。

為同步、整合及無縫(seamless)地存取混合的應用程序，需要一種跨作業系統的電腦系統。當存取x86架構的Windows及ARM智慧型手機的應用程序為許多人的日常生活需求時，對于一種能同時存取二種架構的電腦的需求就變得非常實際。目前以x86為基礎的架構(和其他一些非x86的架構)能通過虛擬運算技術，在同一電腦硬件上同步地執行Windows及非Windows的電腦軟件應用程序。例如，一x86電腦能安裝Linux、Windows或其他能支援多個客體電腦的主作業系統，各執行所支援的不同數量的支援作業系統之一。然而，主機處理器模擬其他非x86客體作業系統的指令集會消耗處理電力。盡管這種情形對桌上型電腦是可被接受的，但對智慧型移動裝置而言，考慮到電池壽命的因素，便無法被接受了。