开机过程中动态调整硬件核心的处理系统与方法与流程

1.本公开关于一种计算机的硬件核心的处理系统与方法，特别有关一种开机过程中动态调整硬件核心的处理系统与方法。


背景技术：

2.对于计算机装置而言，硬件元件的环境配置是一项重要的课题。随着硬件元件的多样化，计算机装置也需要即时的更新内核(kernel)的配置设定。当计算机装置开机时，计算机的引导程序(bootloader)将会调用前述的配置设定文件。
3.配置设定文件从中央处理器、总线与周边元件均会记录相应的环境参数。为能方便编写配置设定档，因此开发厂商提出核心装置树源(device tree source)的硬件配置的开发机制。开发者可以通过核心装置树源文件的新增、修改或删除的处理，进而决定周边元件的增加、变更或移除的目的。由于周边元件的数量与种类的增加，因此核心装置树源的编写也日益繁复。


技术实现要素：

4.有鉴于此，在一些实施例中，开机过程中动态调整硬件核心的处理系统包括存储器、待测周边元件与处理器。存储器存储核心装置树源文件、引导程序与旗标识别程序，核心装置树源文件记录多个元件旗标信息且每一元件旗标信息具有多个元件环境参数；待测周边元件具有元件旗标信息；处理器电性连接于存储器与待测周边元件，处理器执行引导程序与旗标识别程序，引导程序载入核心装置树源文件，引导程序获取待测周边元件的元件旗标信息，以供旗标识别程序读取核心装置树源文件，旗标识别程序根据待测周边元件的元件旗标信息从核心装置树源文件中获取相应的元件环境参数，旗标识别程序从元件环境参数选择其中之一为目标环境参数，引导程序以目标环境参数对待测周边元件进行环境测试，获取环境测试产生的评测结果，引导程序根据目标环境参数与相应的评测结果产生运行环境信息。开机过程中动态调整硬件核心的处理系统提供一种泛用的核心装置树源文件。对于开发者而言，开发者不需重复对核心装置树源文件进行更新或修改。对于电子设备而言，电子设备改版时也可以沿用现有的核心装置树源文件也可以保证其运行。
5.在一些实施例中，待测周边元件根据测试呼叫返回回应信息至引导程序。
6.在一些实施例中，开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其包括以下步骤：由引导程序从存储器载入核心装置树源文件，其中，核心装置树源文件记录多个元件旗标信息，元件旗标信息具有多个元件环境参数；由旗标识别程序获取待测周边元件的元件旗标信息；由旗标识别程序读取存储器的核心装置树源文件，从核心装置树源文件获取元件旗标信息的元件环境参数；旗标识别程序从元件环境参数选择其中之一为目标环境参数；引导程序以目标环境参数对待测周边元件进行环境测试，获取环境测试产生的评测结果；引导程序根据目标环境参数的评测结果产生运行环境信息。
7.在一些实施例中，在由旗标识别程序读取存储器的核心装置树源文件，以从核心
装置树源文件获取相应元件旗标信息的元件环境参数的步骤包括：旗标识别程序根据运行强度的排序结果依序选出目标环境参数。
8.在一些实施例中，在引导程序以目标环境参数对待测周边元件进行环境测试，获取环境测试产生的评测结果的步骤包括：引导程序根据元件环境参数产生评测结果。
9.开机过程中动态调整硬件核心的处理系统与方法提供一种泛用的核心装置树源文件。对于开发者而言，开发者不需重复对核心装置树源文件进行更新或修改。对于电子设备而言，电子设备改版时也可以沿用现有的核心装置树源文件也可以保证运行。处理系统不需变更现有电子设备的相关硬件，即可实现开机时动态配置待测周边元件的环境参数。
附图说明
10.图1为一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统架构示意图。
11.图2为一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法流程示意图。
12.图3为一实施例的获取相应元件旗标信息的元件环境参数的细部流程示意图。
13.图4为一实施例的元件环境参数与目标环境参数的示意图。
14.图5为一实施例的待测周边元件与目标环境参数的环境测试的运行流程示意图。
15.图6为一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统架构示意图。
16.图7为一实施例的核心装置树文件的部分内容示意图。
17.其中，附图标记说明如下：
18.001：处理系统
19.100：存储器
20.110：核心装置树源文件
21.120：引导程序
22.130：旗标识别程序
23.131：驱动文件
24.132：元件环境参数
25.133：目标环境参数
26.141：预设环境参数
27.200：待测周边元件
28.210：元件旗标信息
29.300：处理器
30.400：存储单元
31.411：作业系统
32.412：运行环境信息
33.414：预设环境参数
34.s210～280、s310～s360、s341～s346：步骤
具体实施方式
35.请参考图1所示，其是一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统架构示意图。开机过程中动态调整硬件核心的处理系统001包括存储器100、至少一待测周边元
件200、处理器300与存储单元400。处理系统001可以应用于计算机、服务器或嵌入式设备(embedded systems)之中。处理器300电性连接于存储器100、待测周边元件200与存储单元400。
36.待测周边元件200可以是但不限定为背板(backplane)、风扇、感测器、连接端、信号灯或控制芯片等。例如：待测周边元件200可以是串行外设接口(serial peripheral interface bus，简称spi)、集成总线电路(inter-integrated circuit，简称i
2 c)、改良集成总线电路(improved inter integrated circuit，i3c)、中央处理器(central processing unit，cpu)、动态存储器(dynamic random access memory，dram)、媒体存取控制器(media access control，mac)或物理层接(physical layer，phy)。每一待测周边元件200具有各自的元件旗标信息210。元件旗标信息210可用于识别新增的硬件元件(意即待测周边元件200)。
37.存储器100存储核心装置树源文件110(device tree source)、引导程序120(boot loader)、旗标识别程序130与驱动文件131(driver)。存储器100可以是非挥发存储器100(non-volatile memory)、硬式磁盘(hard disk)或固态磁盘(solid-state drive)等。在此实施例中，核心装置树源文件110不限定为未编译原始文件或已编译后的目的文件。例如：后缀副档为「dts」的为编译文件或后缀副档为「dtb」的已编译文件均可视为核心装置树源文件110。核心装置树源文件110提供引导程序120的核心(kernel)配置，特别是对硬件元件的配置与运算环境的参数等。
38.核心装置树源文件110记录至少一个元件旗标信息210，而每一个元件旗标信息210具有多个元件环境参数132。元件环境参数132记录待测周边元件200运行时的相关设定参数。例如：元件的运行时钟、功耗、存储器位宽、存储器频宽或中断向量(interrupt)等。不同的元件环境参数132对应各自的运行环境与参数。驱动文件131提供硬件元件与作业系统411的交互处理。为能区别新增的硬件元件与已配置完成的硬件元件，将已配置完成的硬件元件称为预设周边元件(无标号)，而新增的硬件元件即为待测周边元件200。
39.存储单元400存储作业系统411与运行环境信息412。作业系统411提供处理系统001的操作环境。作业系统411的种类为linux作业系统、unix作业系统或其他bsd的作业系统。运行环境信息412是对应于引导程序120的核心(kernel)配置结果。如果存储单元400中存储运行环境信息412时，处理器300将根据运行环境信息412进行处理系统001开机与配置周边元件的环境参数。
40.如果存储单元400中无存储运行环境信息412时，在处理系统001开机初始时，处理器300首先会执行引导程序120，并检测有无新增的待测周边元件200。引导程序120从存储器100中载入核心装置树源文件110，引导程序120并获取核心装置树源文件110的元件旗标信息210。接着，处理器300执行旗标识别程序130。旗标识别程序130根据元件旗标信息210获取相应的元件环境参数132。旗标识别程序130可以是独立程序，也可以是内嵌于引导程序120之中的副程序，例如：旗标识别程序130可以是uboot函式库(library)。以下为清楚说明开机过程中动态调整硬件核心的运行流程，还请参考图2所示，其是一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法流程示意图。开机过程中动态调整硬件核心的处理方法包括以下步骤：
41.步骤s210：由引导程序从存储器载入核心装置树源文件；
42.步骤s220：引导程序根据元件旗标信息判断待测周边元件是否为新增的硬件元件；
43.步骤s230：若待测周边元件为新增的硬件元件，由旗标识别程序获取待测周边元件的元件旗标信息；
44.步骤s240：由旗标识别程序读取存储器的核心装置树源文件，从核心装置树源文件获取元件旗标信息的元件环境参数；
45.步骤s250：文件识别程序从元件环境参数选择其中之一为目标环境参数；
46.步骤s260：引导程序以目标环境参数对待测周边元件进行环境测试，获取环境测试产生的评测结果；
47.步骤s270：引导程序根据目标环境参数的评测结果产生运行环境信息；以及
48.步骤s280：若待测周边元件不是新增的硬件元件，引导程序加载预设周边元件的驱动文件。
49.首先，处理系统001进行开机，处理器300执行引导程序120与旗标识别程序130。引导程序120从存储器100载入核心装置树源文件110。引导程序120从核心装置树源文件110中获取所有的元件旗标信息210。引导程序120根据元件旗标信息210的清单逐项向待测周边元件200发送确认呼叫。当待测周边元件200接收确认呼叫时，待测周边元件200将会回应信息至引导程序120。
50.因此引导程序120可以根据回应信息确认待测周边元件200已连接于处理器300，同时引导程序120也可以判断待测周边元件200是否为新增的硬件元件。若待测周边元件200为新增的硬件元件，待测周边元件200将会回应信息至引导程序120。若待测周边元件200不是新增的硬件元件(意即预设周边元件)，预设周边元件将会回传其他内容的回应信息。引导程序120加载预设周边元件的驱动文件131。
51.待测周边元件200传送回应信息至引导程序120，引导程序120将元件旗标信息210传送至旗标识别程序130。由于核心装置树源文件110包括元件旗标信息210的多个元件环境参数132。旗标识别程序130根据元件旗标信息210从核心装置树源文件110获取相对应的元件环境参数132。
52.因此，旗标识别程序130会从所有元件环境参数132中选择其中之一，而将所选的元件环境参数132即为目标环境参数133。旗标识别程序130将目标环境参数133传送至引导程序120。引导程序120根据目标环境参数133对待测周边元件200进行环境测试，借以判断待测周边元件200是否适用于目标环境参数133。无论待测周边元件200是否通过环境测试，引导程序120将会获取这次环境测试的评测结果。评测结果记录待测周边元件200通过环境测试或未通过环境测试。引导程序120根据目标环境参数133与相应的评测结果产生运行环境信息412。
53.在一些实施例中，每一个元件环境参数132具有各自的运行强度。运行强度可以是但不限定为元件的运行时钟、功耗、存储器位宽或存储器频宽。在旗标识别程序130读取存储器100的核心装置树源文件110获取相应元件旗标信息210的元件环境参数132中还包括以下步骤，请配合图3所示：
54.步骤s310：根据运行强度排序所有的元件环境参数；
55.步骤s320：旗标识别程序根据运行强度的排序结果依序选出目标环境参数；
56.步骤s330：引导程序根据元件环境参数产生评测结果；
57.步骤s340：引导程序判断评测结果为成功或失败；
58.步骤s350：若目标环境参数为失败，旗标识别程序根据运行强度的排序结果选择次一元件环境参数为新的目标环境参数；以及
59.步骤s360：若目标环境参数为成功，引导程序令旗标识别程序中止选择新的元件环境参数。
60.首先，引导程序120根据运行强度对所有的元件环境参数132进行排序，在此将运行强度以降幂方式排序。元件环境参数132中记录至少一运行参数，不同组合的运行参数会影响待测周边元件200运行效能。一般而言，运行强度越高时对于待测周边元件200的运行效能越高，反之亦然。运行强度可以是由待测周边元件200的任一运行参数所决定，或由开发人员自行指定。举例来说，运行参数若为运行时钟，则高运行时钟对应高运行强度，而低运行时钟则对应低运行强度。
61.请参考图4所示，其是一实施例的元件环境参数与相应的运行强度的示意图。图4上方侧为核心装置树源文件110的元件旗标信息210、所属的元件环境参数132与运行强度。图4下方侧为根据运行强度以降幂排序后的结果。旗标识别程序130根据运行强度的排序结果，从元件环境参数132中由高至低的方式依序选择。旗标识别程序130将所选出的元件环境参数132视为目标环境参数133(对应于图4的虚线框)，并将目标环境参数133发送至引导程序120。接着，由引导程序120以目标环境参数133对待测周边元件进行环境测试。引导程序120判断评测结果为成功或失败。
62.在待测周边元件200进行环境测试的过程中(对应步骤s340之中)，引导程序120将会分时且多次的方式向待测周边元件200发送测试呼叫。换句话说，引导程序120将在一时段区间中以固定时间间隔向待测周边元件200发送测试呼叫，借以确认待测周边元件200是否还处于运行状态。若待测周边元件200仍处于运行状态，则待测周边元件200将会根据测试呼叫返回一回应信息至引导程序120。引导程序120可以根据有无回应信息与回应信息的次数判断目标环境参数133是否符合待测周边元件200，请配合图5所示。
63.步骤s341：引导程序向待测周边元件发送测试呼叫；
64.步骤s342：判断回应信息是否超过回应时间；
65.步骤s343：若本次的回应信息未超过回应时间，判断回应次数是否大于门槛次数；
66.步骤s344：若回应次数大于或等于门槛次数，引导程序记录目标环境参数；
67.步骤s345：若回应次数小于门槛次数，引导程序计数发送呼叫次数是否超过上限；
68.步骤s346：选择新的目标环境参数；以及
69.步骤s347：若本次的回应信息超过回应时间，执行步骤s345。
70.首先，引导程序120选择任一目标环境参数133并对待测周边元件200进行测试呼叫。引导程序120会分别计数待测周边元件200的回应次数与发送测试呼叫的次数，并计时回应信息的时间。引导程序120发送测试呼叫后将会计时接收到回应信息的回应时间是否超时。若待测周边元件200超过回应时间才发送回应信息，则引导程序120也将这笔回应信息视为无效。若引导程序120于回应时间内接收回应信息，则引导程序120将会判断测试呼叫的回应次数是否大于或等于门槛次数。
71.待测周边元件200的回应次数大于或等于所设定的门槛次数，则引导程序120判定
待测周边元件200匹配于这组目标环境参数133。若待测周边元件200的回应次数小于所设定的门槛次数，可能是测试呼叫的回应次数还未达到上限。引导程序120将会继续发送测试呼叫至待测周边元件200。若待测周边元件200的回应次数小于所设定的门槛次数且呼叫次数达到上限，引导程序120将判定待测周边元件200不匹配这组目标环境参数133。
72.举例来说，引导程序120可以以分时方式向待测周边元件200发送“三次”的测试呼叫，而门槛次数为“两次”，若待测周边元件200的回应次数为“两次”时，则引导程序120判定待测周边元件200匹配于这组目标环境参数133。若待测周边元件200的回应次数为“一次”时，引导程序120判定待测周边元件200不匹配这组目标环境参数133。并且如前文所述，若待测周边元件200的回应信息超过回应时间，则引导程序也不会将这笔回应信息记录于回应次数中。因此，引导程序120可以根据回应信息的回应状态判断这组目标环境参数133是否符合待测周边元件200的运行。
73.在引导程序120完成前述的目标环境参数133与待测周边元件200的测试后，引导程序120从剩余的元件环境参数132中选择最高运行强度的元件环境参数132为新的目标环境参数133。引导程序120对新选出的目标环境参数133重复前述环境测试并获得相应的评测结果。引导程序120除了可以从所有元件环境参数132的评测结果中选择匹配的元件环境参数132外，引导程序120也可以从运行强度之中选择匹配的元件环境参数132。前述匹配的环境参数是对应于前文中待测周边元件200可以在目标环境参数133下正常运行。另一方面，引导程序120可以从回应次数的集合中选择最大者为待测周边元件200所匹配的元件环境参数132。引导程序120将匹配的元件环境参数132记录至运行环境信息412中。
74.如果处理系统001中存在一个以上的新增周边元件，引导程序120完成当前待测周边元件200与运行环境信息412后，引导程序120从其他的周边元件中选择新的待测周边元件200。引导程序120对新选出的待测周边元件200进行前述的元件环境参数132的环境测试，并将评测结果记录至运行环境信息412中。引导程序120重复步骤s341～s347，直至完成所有新增的周边元件的相关评测为止。
75.在一实施例中，核心装置树源文件110还包括预设环境参数141，元件旗标信息210具有预设环境参数141。请参考图6所示，其是一实施例的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统架构示意图。若所有的元件环境参数132无法通过环境测试，旗标识别程序130将预设环境参数141传送至引导程序120。引导程序120将预设环境参数141记录至运行环境信息412。
76.在一实施例中，引导程序120完成运行环境信息412的相关处理后，处理器300会执行作业系统411。作业系统411读取存储单元400的运行环境信息412。作业系统411根据运行环境信息412识别相应的待测周边元件200，以利作业系统411直接调用待测周边元件200。作业系统411不需要从核心装置树源文件110重新测试每一个待测周边元件200。
77.在处理系统001进行开机时，引导程序120除了读取运行环境信息412外，引导程序120也可以通过内核命令行(kernel command line)传输运行环境信息412至作业系统411。作业系统411就可以省下向存储单元400读取运行环境信息412的时间。
78.为清楚说明此实施例的运行，请配合图7所示，其是一实施例的核心装置树文件的部分内容示意图。图7上方为核心装置树文件100，是i2c的部分参数。旗标识别程序130根据核心装置树文件100中的元件旗标信息210获取相应的元件环境参数132。图7下方是元件旗
标信息210的元件环境参数132。
79.核心装置树文件100的虚线框表示元件旗标信息210，但并非仅局限于此一示例。旗标识别程序130获取元件旗标信息210后，引导程序120从元件环境参数132中选择频率「800000」为第一次测试的目标环境参数133。若引导程序120以频率「800000」执行环境测试失败，则引导程序120改选频率「400000」为新的目标环境参数133，直至获得成功的目标环境参数133为止。
80.开机过程中动态调整硬件核心的处理系统与方法提供一种泛用的核心装置树源文件110。对于开发者而言，开发者不需重复对核心装置树源文件110进行更新或修改。对于电子设备而言，电子设备改版时也可以沿用现有的核心装置树源文件110也可以保证期运行。所述的处理系统001不需变更现有电子设备的相关硬件，即可实现开机时动态配置待测周边元件200的环境参数。

技术特征：
1.一种开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，包括：一存储器，存储一核心装置树源文件、一引导程序与一旗标识别程序，该核心装置树源文件记录一元件旗标信息且该元件旗标信息具有多个元件环境参数；一待测周边元件，具有该元件旗标信息；以及一处理器，电性连接于该存储器与该待测周边元件，该处理器执行该引导程序与该旗标识别程序，该引导程序载入该核心装置树源文件，该引导程序获取该待测周边元件的该元件旗标信息，以供该旗标识别程序读取该核心装置树源文件，该旗标识别程序根据该待测周边元件的该元件旗标信息从该核心装置树源文件中获取相应的所述元件环境参数，该旗标识别程序从所述元件环境参数选择其中之一为一目标环境参数，该引导程序以该目标环境参数对该待测周边元件进行一环境测试，获取该环境测试产生的一评测结果，该引导程序根据该目标环境参数与相应的该评测结果产生一运行环境信息。2.如权利要求1所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该旗标识别程序根据该元件环境参数的一运行强度从所述元件环境参数中选择该目标环境参数。3.如权利要求1所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该引导程序根据每一该目标环境参数对该待测周边元件进行该环境测试时，该引导程序向该待测周边元件发送一测试呼叫。4.如权利要求3所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该待测周边元件根据该测试呼叫返回一回应信息至该引导程序。5.如权利要求1所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该核心装置树源文件还包括一预设环境参数，该元件旗标信息具有该预设环境参数。6.如权利要求1所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该处理器执行该引导程序时，该引导程序从一存储单元中载入该运行环境信息。7.如权利要求6所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理系统，其特征在于，该处理器执行该存储单元的一作业系统，该作业系统载入该运行环境信息，该作业系统根据该运行环境信息识别相应的所述待测周边元件。8.一种开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，包括：由一引导程序从一存储器载入一核心装置树源文件，其中，该核心装置树源文件记录多个元件旗标信息，该元件旗标信息具有多个元件环境参数；由一旗标识别程序获取一待测周边元件的该元件旗标信息；由该旗标识别程序读取该存储器的该核心装置树源文件，从该核心装置树源文件获取该元件旗标信息的所述元件环境参数；该旗标识别程序从所述元件环境参数选择其中之一为一目标环境参数；该引导程序以该目标环境参数对该待测周边元件进行一环境测试，获取该环境测试产生的一评测结果；以及该引导程序根据该目标环境参数的该评测结果产生一运行环境信息。9.如权利要求8所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在由该旗标识别程序读取该存储器的该核心装置树源文件，从该核心装置树源文件获取相应该元件旗标信息的所述元件环境参数的步骤包括：根据每一该元件环境参数的一运行强度排序所述元件环境参数。
10.如权利要求9所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在该旗标识别程序从所述元件环境参数选择其中之一为该目标环境参数的步骤包括：该旗标识别程序根据该运行强度的排序结果依序选出该目标环境参数。11.权利要求10所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在该引导程序以该目标环境参数对该待测周边元件进行该环境测试，获取该环境测试产生的该评测结果的步骤包括：该引导程序根据所述元件环境参数产生所述评测结果。12.如权利要求11所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在该旗标识别程序根据各该运行强度的排序结果依序选出该目标环境参数的步骤包括：该引导程序判断该评测结果为成功或失败；若该目标环境参数为失败，该旗标识别程序根据该运行强度的排序结果选择次一该元件环境参数为新的该目标环境参数；以及若该目标环境参数为成功，该引导程序令该旗标识别程序中止选择新的该元件环境参数。13.如权利要求12所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在该引导程序根据该目标环境参数对该待测周边元件进行该环境测试，获取该待测周边元件与该目标环境参数相应的该评测结果的步骤包括：该引导程序向该待测周边元件发送一测试呼叫；以及该待测周边元件根据该测试呼叫返回一回应信息至该引导程序。14.如权利要求10所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在由该引导程序将该核心装置树源文件载入至该存储器的步骤包括：该引导程序判断该运行环境信息是否存在一存储单元；以及若该存储单元存在该运行环境信息，该引导程序载入该运行环境信息。15.如权利要求14所述的开机过程中动态调整硬件核心的处理方法，其特征在于，在由该引导程序将该核心装置树源文件载入至该存储器的步骤包括：执行一作业系统；该作业系统从该存储单元载入该运行环境信息；以及该作业系统根据该运行环境信息识别相应的所述待测周边元件。

技术总结
一种开机过程中动态调整硬件核心的处理系统与方法，电子设备开机时动态调整待测周边元件的配置。开机过程中动态调整硬件核心的处理方法包括由引导程序从存储器载入核心装置树源文件；旗标识别程序获取待测周边元件的元件旗标信息；旗标识别程序读取存储器的核心装置树源文件，从核心装置树源文件获取元件旗标信息的元件环境参数；旗标识别程序从元件环境参数选择其中之一为目标环境参数；引导程序以目标环境参数对待测周边元件进行环境测试，获取环境测试产生的评测结果；引导程序根据目标环境参数的评测结果产生运行环境信息。环境参数的评测结果产生运行环境信息。环境参数的评测结果产生运行环境信息。


技术研发人员：黄添寿 王绍宇 庄智豪
受保护的技术使用者：技钢科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/7/11