本发明涉及计算机领域，更具体地说，涉及一种计算机系统及计算机系统控制方法。
背景技术：
在计算机系统中，内存(即dram)的访问性能明显优于外存储器。把数据放入内存中，可以提供更快的读取效率。在互联网中，80％的访问量都集中在20％的热数据上，因此通过引入缓存组件，将高频访问的数据放入缓存中，可以大大的提升数据的读取速度、系统的扩展能力和系统的整体承载能力，同时还能获得一个较低的响应延迟。然而，从机械硬盘，到ssd(solidstatedrive，固态驱动器)，再到内存，速度越来越快，价格越来越贵，单位容量的价格也越来越高。
开放通道(open-channel)ssd是一种特殊的固态硬盘，它不在驱动器的固件中实现闪存翻译层(ftl)，而是将物理固态存储的管理任务转交到计算机的操作系统。在现有的使用开放通道ssd的系统中，通过将热数据缓存到内存，可减少中央处理单元对ssd的数据访问，并实现集中的坏块管理，大大提高了数据访问效率。
然而，上述使用开放通道ssd的系统中，由于内存中需同时存储文件管理系统、系统要求的缓存文件、以及用块将数据更新到ssd，导致其内存容量要求较大，并需要中央处理单元消耗资源对文件管理系统进行维护。并且，在系统重新上电时，需要将文件管理系统和需要缓存的数据从ssd重新写入内存，耗时较多。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对上述使用开放通道ssd的系统所需内存较大的问题，提供一种新的计算机系统及计算机系统控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种计算机系统，包括中央处理单元、持久储存级内存、自定义开放通道ssd、内存总线、扩展总线以及桥接器，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述中央处理单元和持久储存级内存分别连接到内存总线，所述自定义开放通道ssd连接到扩展总线；所述持久储存级内存中固化有自定义开放通道ssd的维护程序，且在所述计算机系统运行过程中，所述中央处理单元执行所述持久储存级内存中的维护程序，对所述自定义开放通道ssd进行数据存取操作。
优选地，所述持久储存级内存包括集成到同一基体的内存接口、dram芯片组、控制芯片、快闪存储器及内部总线，且所述控制芯片分别通过所述内部总线与所述内存接口、dram芯片组、快闪存储器连接，所述内存接口连接到所述内存总线；
所述控制芯片响应连接到所述内存接口的所述中央处理单元的读写请求，从所述dram芯片组获取指令集并通过内存接口将所述指令集传送到所述中央处理单元以及将所述中央处理单元的执行结果数据写入到所述dram芯片组；
所述维护程序固化于所述快闪存储器，且所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的维护程序搬移到所述dram芯片组。
优选地，所述快闪存储器中固化有嵌入式操作系统程序，且所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述dram芯片组。
优选地，所述计算机系统还包括持久存储器，所述持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，所述计算机系统在启动时将所述持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述持久储存级内存的dram芯片组中。
优选地，所述控制芯片在所述dram芯片组中等待所述中央处理单元读取的指令集符合预设条件时，通过所述内存接口从所述快闪存储器获取所述dram芯片组中的指令集的后续指令集，并将所述后续指令集存储到所述dram芯片组。
本发明实施例还提供一种计算机系统控制方法，所述方法应用于所述计算机系统，所述计算机系统包括中央处理单元、持久储存级内存以及自定义开放通道ssd、内存总线、扩展总线以及桥接器，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述中央处理单元和持久储存级内存分别连接到内存总线，所述自定义开放通道ssd连接到扩展总线；所述持久储存级内存中固化有自定义开放通道ssd的维护程序，所述方法包括：
在所述计算机系统运行过程中，所述中央处理单元执行所述持久储存级内存中的维护程序，对所述自定义开放通道ssd进行数据存取操作。
优选地，所述持久储存级内存包括集成到同一基体的内存接口、dram芯片组、控制芯片、快闪存储器及内部总线，且所述控制芯片分别通过所述内部总线与所述内存接口、dram芯片组、快闪存储器连接，所述内存接口连接到所述内存总线；所述方法还包括：
所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将固化于所述快闪存储器中的维护程序搬移到所述dram芯片组；
所述控制芯片响应连接到所述内存接口的所述中央处理单元的读写请求，从所述dram芯片组获取指令集并通过内存接口将所述指令集传送到所述中央处理单元以及将所述中央处理单元的执行结果数据写入到所述dram芯片组。
优选地，所述快闪存储器中固化有嵌入式操作系统程序，所述方法还包括：
所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述dram芯片组。
优选地，所述计算机系统还包括持久存储器，所述持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，所述方法包括：
所述计算机系统在启动时，所述中央处理单元将所述持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述持久储存级内存的dram芯片组中。
优选地，所述方法还包括：
所述控制芯片在所述dram芯片组中等待所述中央处理单元读取的指令集符合预设条件时，通过所述内存接口从所述快闪存储器获取所述dram芯片组中的指令集的后续指令集，并将所述后续指令集存储到所述dram芯片组。
本发明的计算机系统及计算机系统控制方法，通过将自定义开放通道ssd的维护程序固化于持久储存级内存，在系统断电重启时，无需重新写入自定义开放通道ssd的维护程序，减少了系统断电重启所耗费的时间。并且，本发明可降低存储成本，以及减少文件系统维护对中央处理单元的占用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的计算机系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的计算机系统中持久储存级内存的示意图；
图3是本发明实施例提供的计算机系统控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明实施例提供的计算机系统的示意图，该计算机系统可用作互联网服务器(云服务器)主机，并响应客户端的请求。本实施例的计算机系统包括中央处理单元11、持久储存级内存12、自定义开放通道ssd13、内存总线141、扩展总线142以及桥接器143，且内存总线141与扩展总线142通过桥接器143相连，中央处理单元11和持久储存级内存12分别连接到内存总线141，自定义开放通道ssd13连接到扩展总线142。上述自定义开放通道ssd13仅包括用于数据存储的闪存芯片，而不包括对物理固态存储进行管理的部分。
具体地，上述内存总线141可为dram总线，其用于实现中央处理单元11和持久储存级内存12之间的高速数据传输；扩展总线142可为pcie总线，并用于连接数据传输速度较慢的设备，例如持久存储器(包括ssd和硬盘等)；桥接器143用于实现内存总线141和扩展总线142之间的数据转换，通过桥接器143，连接到内存总线141上的中央处理单元11可访问连接到扩展总线142上的设备(例如自定义开放通道ssd13)。
在本实施例中，持久储存级内存12中固化有自定义开放通道ssd13的维护程序(即自定义开放通道ssd13的维护程序在计算机系统断电时仍然保留，而不会消失)，且在计算机系统运行过程中，中央处理单元11执行持久储存级内存12中的维护程序，对自定义开放通道ssd13进行数据存取操作。上述自定义开放通道ssd13的维护程序包括文件系统和管理系统，例如用于对自定义开放通道ssd13中的块进行管理的块映射表、坏块管理表、缓存文件和fat表等。
上述计算机系统，通过将自定义开放通道ssd13的维护程序固化于持久储存级内存12，在系统断电重启时，无需从自定义开放通道ssd13读取数据(包括中央处理单元11需要访问的数据)，从而减少了系统断电重启所耗费的时间以及再次将中央处理单元11需经常访问、并存储于自定义开放通道ssd13中的数据。
结合图2所示，在本发明的一个实施例中，上述持久储存级内存12包括集成到同一基体的内存接口(图中未示出)、dram芯片组122、控制芯片121、快闪存储器123及内部总线(图中未示出)，且控制芯片121分别通过内部总线与内存接口、dram芯片组122、快闪存储器123连接，内存接口也连接到内存总线，从而内部总线可通过内存接口与内存总线141连接，中央处理单元11可经由内存总线141、内存接口、内部总线访问控制芯片121并进行数据传送。因快闪存储器123的成本远低于dram芯片组122的成本，因此可使得快闪存储器123的存储容量远大于dram芯片组122的存储容量。
控制芯片121可响应连接到内存接口(经由内存总线141)的中央处理单元11的读写请求，从dram芯片组122获取指令集(例如自定义开放通道ssd的维护程序的指令集)并通过内存接口将指令集传送到中央处理单元11以及将中央处理单元11的执行结果数据写入到dram芯片组122。
自定义开放通道ssd13的维护程序固化于快闪存储器123，且控制芯片121在持久储存级内存12通电时，将快闪存储器123中的自定义开放通道ssd13的维护程序搬移到dram芯片组122，从而保证中央处理单元11可快速访问自定义开放通道ssd13的维护程序。
由于快闪存储器123中的自定义开放通道ssd13的维护程序直接由控制芯片121写入到dram芯片组122，而无需中央处理单元11参与，避免了相应的指令传输，且不会占用中央处理单元11的资源。
并且，控制芯片121在dram芯片组122中等待中央处理单元11读取的指令集符合预设条件时，通过闪存接口从快闪存储器123获取dram芯片组122中的指令集的后续指令集，并将该后续指令集存储到dram芯片组122。通过上述方式，控制芯片121可直接根据中央处理单元11正在执行的指令集预测其所需执行的后续指令集，并根据预测结果更新dram芯片组122中的内容，使得dram芯片组122可根据中央处理单元11的运行状态自动更新，从而dram芯片组122的存储容量接近无限(与廉价的快闪存储器123的容量相当)，且该预测和更新过程中，中央处理单元11无需与快闪存储器123交互，使得中央处理单元11可始终处于高效运行状态，适用于云计算等对运算资源要求较高的领域，可大大提高系统的运行效率。
在本发明的一个实施例中，上述dram芯片组122包括互为主映射区和备映射区的两个逻辑存储区，上述两个逻辑存储区分别为dram芯片组122中的一段存储空间，并分别存储有供中央处理单元11处理的指令集，且中央处理单元11也将指令集的执行结果写入到上述逻辑存储区。中央处理单元11当前读取的指令集所在的逻辑存储区为主映射区，另一逻辑存储区为备映射区，且两个逻辑存储区可根据中央处理单元11执行的跳转指令(即指令代码中的跳转代码)切换主映射区和备映射区。上述主映射区和备映射区中存储的指令集分别来自于快闪存储器123，且其存储的指令集分别与快闪存储器123中的某一段指令集对应，即主映射区和备映射区相当于快闪存储器123的两个“窗口”，中央处理单元11可通过该两个“窗口”获取快闪存储器123中存储的指令集。而“窗口”中展示的内容，则通过控制芯片121控制。
具体地，中央处理单元11按照程序计数器(programcounter)所指定的程序位址，通过控制芯片121从主映射区获取指令集。在正常情况下，程序计数器每执行完一个指令集，自动将原位址 1，作为下一指令集的程序位址，从而中央处理单元11按照更新后的程序位址从主映射区获取下一指令集；若中央处理单元11执行跳转指令时，程序计数器按照跳转值n将原位址 n或-n，作为下一指令集的程序位址，中央处理单元11按照更新后的程序位址从主映射区获取下一指令集。当程序计数器所指定的程序位址位于备映射区时，则主映射区和备映射区完成切换。
当然，在实际应用中，dram芯片组122可包括更多个逻辑存储区，且其中一个逻辑存储区为主映射区，其他逻辑存储区为备映射区。
具体地，控制芯片121可按以下方式更新dram芯片组122中的内容：当主映射区中等待中央处理单元11读取的指令集的数量小于预设值，或者主映射区中等待读取的指令集在中央处理单元中执行的时间小于预设时间时，控制芯片121从快闪存储器123获取dram芯片组122中的指令集的后续指令集，并将后续指令集存储到dram芯片组122(同时根据主映射区中指令集和更新后的备映射区中指令集调整指针，使中央处理单元11可按照顺序读取指令集)。通过上述方式，dram芯片组122中的指令集可及时更新，从而不会影响中央处理单元11的指令执行。
优选地，控制芯片121可在dram芯片组122中等待中央处理单元11读取的指令集符合预设条件时，例如主映射区中等待中央处理单元11读取的指令集的数量小于预设值，或者主映射区中等待读取的指令集在中央处理单元11中执行的时间小于预设时间时，将从快闪存储器123获取的主映射区中指令集的后续指令集存储到备映射区。这样，通过控制预设条件，可在逻辑存储区的容量较小时，也不会影响中央处理单元11的高效运行，节省dram芯片组122的资源。
具体地，当dram芯片组122中等待中央处理单元11读取的指令集不包含跳转指令，或者dram芯片组122中等待中央处理单元11读取的指令集包含跳转指令且跳转指令所指向的指令集仍然在dram芯片组122内时，后续指令集以dram芯片组122的主映射区的最后一条指令的下一条指令为起始点；当dram芯片组122中等待中央处理单元读取的指令集包含跳转指令且上述跳转指令指向的指令集不在dram芯片组122时，后续指令集以上述跳转指令所指向的指令为起始点。
为便于管理，上述两个逻辑存储区的大小可相等(即存储空间相等)，且控制芯片121获取的后续指令集与逻辑存储区的大小相等。通过上述方式，可提高控制芯片121的存取效率。
由于中央处理单元11在执行指令集时将执行结果写入到逻辑存储区，因此在将主映射区中指令集的后续指令集存储到备映射区之前，若备映射区的内容已被更新(即中央处理单元11写入了指令集的执行结果)，控制芯片121需将备映射区中的内容(被中央处理单元11更新后的结果)写回到快闪存储器123的原地址。即控制芯片121在将主映射区中指令集的后续指令集存储到备映射区之前，先判断备映射区的内容是否被更新，若未被更新，则直接将后续指令集存储到备映射区，否则先将备映射区中的内容(即更新后的内容)写回到快闪存储器123的原地址，然后再将后续指令集存储到备映射区。
上述快闪存储器123中还固化有嵌入式操作系统程序，该嵌入式操作系统程序用于供中央处理单元11执行，且控制芯片121在持久储存级内存12通电时，将快闪存储器123中的嵌入式操作系统程序搬移到dram芯片组122，以供中央处理单元11调用。
此外，在本发明的另一实施例中，为了兼容现有的计算机系统，上述计算机系统还可包括独立于自定义开放通道ssd13的持久存储器，该持久存储器可以为ssd或硬盘，且该持久存储器连接到扩展总线142。该持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，计算机系统在启动时，在中央处理单元11控制下，将持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到持久储存级内存12的dram芯片组122中，以供中央处理单元11后续调用。
如图3所示，本发明实施例还提供一种计算机系统控制方法，该方法应用于计算机系统，结合图1所示，该计算机系统包括中央处理单元、持久储存级内存以及自定义开放通道ssd、内存总线、扩展总线以及桥接器，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述中央处理单元和持久储存级内存分别连接到内存总线，所述自定义开放通道ssd连接到扩展总线；持久储存级内存中固化有自定义开放通道ssd的维护程序。本实施例的方法包括在计算机系统运行过程中执行的以下步骤：
步骤s31：中央处理单元从持久储存级内存获取所述维护程序。上述自定义开放通道ssd的维护程序包括文件系统和管理系统，例如用于对自定义开放通道ssd13中的块进行管理的块映射表、坏块管理表、缓存文件和fat表等。
步骤s32：中央处理单元使用所述维护程序，对自定义开放通道ssd进行数据存取操作，例如，从自定义开放通道ssd的闪存芯片中获取数据，并将该数据缓存到持久储存级内存。
具体地，上述持久储存级内存包括集成到同一基体的内存接口、dram芯片组、控制芯片、快闪存储器及内部总线，且所述控制芯片分别通过所述内部总线与所述内存接口、dram芯片组、快闪存储器连接，所述内存接口连接到所述内存总线；相应地，计算机系统控制方法还包括：
控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将固化于快闪存储器中的维护程序搬移到所述dram芯片组；
控制芯片响应连接到所述内存接口的所述中央处理单元的读写请求，从所述dram芯片组获取指令集并通过内存接口将所述指令集传送到所述中央处理单元以及将所述中央处理单元的执行结果数据写入到所述dram芯片组。
由于自定义开放通道ssd的维护程序固化于快闪存储器，且控制芯片在持久储存级内存通电时，将快闪存储器中的自定义开放通道ssd的维护程序搬移到dram芯片组，从而保证中央处理单元可快速访问自定义开放通道ssd的维护程序。
在本发明的一个实施例中，上述计算机系统控制方法还包括：
控制芯片在所述dram芯片组中等待中央处理单元读取的指令集符合预设条件时，通过所述内存接口从所述快闪存储器获取所述dram芯片组中的指令集的后续指令集，并将后续指令集存储到所述dram芯片组。
该过程无需中央处理单元参与，因此相对于中央处理单元，dram芯片组接近无限大(与快闪存储器的容量相当)。
特别地，上述快闪存储器中固化有嵌入式操作系统程序，相应地，上述方法还可包括：
控制芯片在持久储存级内存通电时，将快闪存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述dram芯片组，以供中央处理单元调用。
此外，为了兼容现有的计算机系统，上述计算机系统还包括持久存储器，持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，此时，上述方法还包括：
计算机系统在启动时，中央处理单元将持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述持久储存级内存的dram芯片组中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
1.一种计算机系统，其特征在于，包括中央处理单元、持久储存级内存、自定义开放通道ssd、内存总线、扩展总线以及桥接器，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述中央处理单元和持久储存级内存分别连接到内存总线，所述自定义开放通道ssd连接到扩展总线；所述持久储存级内存中固化有自定义开放通道ssd的维护程序，且在所述计算机系统运行过程中，所述中央处理单元执行所述持久储存级内存中的维护程序，对所述自定义开放通道ssd进行数据存取操作。
2.根据权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，所述持久储存级内存包括集成到同一基体的内存接口、dram芯片组、控制芯片、快闪存储器及内部总线，且所述控制芯片分别通过所述内部总线与所述内存接口、dram芯片组、快闪存储器连接，所述内存接口连接到所述内存总线；
所述控制芯片响应连接到所述内存接口的所述中央处理单元的读写请求，从所述dram芯片组获取指令集并通过内存接口将所述指令集传送到所述中央处理单元以及将所述中央处理单元的执行结果数据写入到所述dram芯片组；
所述维护程序固化于所述快闪存储器，且所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的维护程序搬移到所述dram芯片组。
3.根据权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述快闪存储器中固化有嵌入式操作系统程序，且所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述dram芯片组。
4.根据权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统还包括持久存储器，所述持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，所述计算机系统在启动时将所述持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述持久储存级内存的dram芯片组中。
5.根据权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述控制芯片在所述dram芯片组中等待所述中央处理单元读取的指令集符合预设条件时，通过所述内存接口从所述快闪存储器获取所述dram芯片组中的指令集的后续指令集，并将所述后续指令集存储到所述dram芯片组。
6.一种计算机系统控制方法，其特征在于，所述方法应用于所述计算机系统，所述计算机系统包括中央处理单元、持久储存级内存以及自定义开放通道ssd、内存总线、扩展总线以及桥接器，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，且所述内存总线与扩展总线通过桥接器相连，所述中央处理单元和持久储存级内存分别连接到内存总线，所述自定义开放通道ssd连接到扩展总线；所述持久储存级内存中固化有自定义开放通道ssd的维护程序，所述方法包括：
在所述计算机系统运行过程中，所述中央处理单元执行所述持久储存级内存中的维护程序，对所述自定义开放通道ssd进行数据存取操作。
7.根据权利要求6所述的计算机系统控制方法，其特征在于，所述持久储存级内存包括集成到同一基体的内存接口、dram芯片组、控制芯片、快闪存储器及内部总线，且所述控制芯片分别通过所述内部总线与所述内存接口、dram芯片组、快闪存储器连接，所述内存接口连接到所述内存总线；所述方法还包括：
所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将固化于所述快闪存储器中的维护程序搬移到所述dram芯片组；
所述控制芯片响应连接到所述内存接口的所述中央处理单元的读写请求，从所述dram芯片组获取指令集并通过内存接口将所述指令集传送到所述中央处理单元以及将所述中央处理单元的执行结果数据写入到所述dram芯片组。
8.根据权利要求7所述的计算机系统控制方法，其特征在于，所述快闪存储器中固化有嵌入式操作系统程序，所述方法还包括：
所述控制芯片在所述持久储存级内存通电时，将所述快闪存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述dram芯片组。
9.根据权利要求7所述的计算机系统控制方法，其特征在于，所述计算机系统还包括持久存储器，所述持久存储器中存储有嵌入式操作系统程序，所述方法包括：
所述计算机系统在启动时，所述中央处理单元将所述持久存储器中的嵌入式操作系统程序搬移到所述持久储存级内存的dram芯片组中。
10.根据权利要求7所述的计算机系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制芯片在所述dram芯片组中等待所述中央处理单元读取的指令集符合预设条件时，通过所述内存接口从所述快闪存储器获取所述dram芯片组中的指令集的后续指令集，并将所述后续指令集存储到所述dram芯片组。
技术总结