用协处理器加速文件系统操作的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用协处理器加速文件系统操作的方法及其装置，包括主处理器和具有文件分配表区的非易失性存储器，还包括一个通过线路与所述存储器控制器和主处理器连接的协处理器。所述协处理器收到对文件分配表进行操作的指令和参数后，执行对所述文件分配表区的操作，然后给出操作执行情况的指示信号，有操作结果数据的，存入到指定的存储位置。本发明专利技术用协处理器承担了对主处理器来说负担较重的对ＦＡＴ表的操作，大大提高文件系统的操作速度，同时减少了占用处理器用于文件系统操作的时间及资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机的文件系统，尤其涉及一种提高文件系统操作速度的方法及其装置。
技术介绍
文件系统是为了存储和管理数据而在存储器上建立的一些结构的总和。文件系统主要完成三项功能跟踪记录存储器中被耗用的空间和自由空间、维护目录名和文件名以及跟踪记录每一个文件的物理存储位置。如图1所示，非易失性存储器上的文件系统一般具有BIOS参数块、文件分配表(FAT表)、根目录列表和数据区。其中BIOS参数块记录了每扇区字节数、每簇扇区数、每个FAT的扇区数、扇区总数、根目录项数等等参数。FAT表是记录每个逻辑文件物理存储位置的链表，一般以簇为单位，一个簇可以根据需要包含两个、四个甚至更多的扇区。根目录列表记录着每个文件(或目录)的文件名、文件物理和/或逻辑的起始位置，文件大小、文件创建的日期等描述逻辑文件数据结构的数据，也称文件项。数据区用于存放文件内容的数据。如图2所示，传统的实现文件系统操作的装置包括通过总线连接的处理器、存储器控制器、易失性存储器、非易失性存储器及其它装置(如显示设备、网络设备、音频设备)，处理器对非易失性存储器的读写操作通过存储器控制器执行。以打开某一个存在于文件系统根目录下的文件为例，该过程首先由用户发起，然后由处理器通过存储器控制器与非易失性存储器交互，完成以下几步操作第一步，枚举目录/文件项，读取根目录列表以取得该文件的文件项内容和位于文件系统数据区的首簇号；第二步，搜索文件分配表，根据该文件的首簇号从FAT表查找该文件对应的簇链，并将得到的簇号转换成文件各项内容存储的物理地址(如，逻辑扇区号)；第三步，存储器控制器根据获得的所述物理地址，读出位于非易失性存储器数据区内的文件数据，并将其传输到目标设备。同一台计算机各软件间的文件数据传输在处理器、非易失性存储器和易失性存储器之间来回传递。而文件数据在设备间传输时，处理器需要通过内存中转操作，同其它硬件设备进行数据传递。在某些应用场合下，需要在芯片中内置处理器(CPU)，如果使用性能强大的处理器，将会导致芯片成本过高。当出于成本考虑使用低性能的处理器时，由于有大量的数据搬移工作要由处理器完成，将会导致运行速度太慢，影响系统的性能。处理器在数据读写的时候，会持续等待数据的读、写等文件系统操作，这个时间相当漫长。一些统计数据表明，文件系统的操作占用了处理器很多的资源。因此，在使用低性能的处理器的同时要想达到好的性能，就需要想办法加快文件系统操作的速度，同时减轻处理器的处理压力，以便留下更多的资源在执行其它任务时使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用协处理器加速文件系统操作的方法。本专利技术还要提供一种可以实现该方法的装置及其协处理器。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用协处理器加速文件系统操作的装置，包括主处理器和具有文件分配表区的非易失性存储器，其特征在于，还包括一个协处理器，该协处理器可与所述主处理器和非易失性存储器通信，用于根据指令和参数执行对文件分配表区的操作，给出操作执行情况的指示信号，有操作结果数据的，存入到指定的存储位置。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述协处理器包括主控制单元、数据存储单元以及文件分配表区接口单元，其中所述数据存储单元用于存储发给所述协处理器的指令参数和从文件分配表区读取的数据；所述文件分配表区接口单元用于在主控制单元的控制下，读出所述非易失性存储器中给定扇区的数据，并暂存到所述数据存储单元；所述主控制单元包括簇链读取控制单元，用于根据读取簇链的指令和给出的起始簇号，从所述文件分配表区中读出该起始簇号之后相链簇链的各个簇号，存放到指定的存储位置，然后发出执行完毕的信号。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述协处理器包括主控制单元、数据存储单元以及文件分配表区接口单元，其中所述数据存储单元用于存储发给所述协处理器的指令参数和从文件分配表区读取的数据，以及更新后待写入文件分配表区的数据；所述文件分配表区接口单元用于在主控制单元的控制下，读出所述非易失性存储器中给定扇区的数据，并暂存到所述数据存储单元，并将更新后的数据写入到原扇区；所述主控制单元包括空间查找控制单元，用于根据查找空间的指令和给定的空间需求，查找文件分配表区，如找到足够的剩余空间，将这些空间对应的簇号存入所述指定的存储位置，否则返回空间不足的结果；簇链写入控制单元用于根据写入簇链指令和给出的文件数据的存储位置，将存有该文件数据的每个簇的簇号写入其上一簇簇号在文件分配表区中的对应区间，建立该文件的簇链，然后发出执行完毕的信号。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述主控制单元还包括簇链清除控制单元，用于根据清除簇链的指令和给定的簇号，将FAT表中该簇号之后相链的簇链清除，然后发出执行完毕的信号。进一步地，上述装置还可具有以下特点还包括一个内存，所述指定的存储位置是指该内存中的给定位置，所述主控制单元还包括通过总线与该内存相连或者直接与该内存相连的内存接口单元，用于在主控制单元的控制下，完成对该内存的数据操作。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述数据存储单元包括用于存储指令参数和返回参数的寄存器组，以及用于存储从文件分配表区读出的数据的内部RAM，且所述协处理器还包括内部RAM接口单元，用于在主控制单元的控制下，完成对内部RAM数据的操作。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述内部RAM的容量为一个或多个扇区的大小。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述主控制单元中还包括一个与所述主控制单元连接的地址转换单元，用于根据指令参数和/或操作过程中给出的簇号，计算出文件分配表中该簇号对应区间所在的逻辑扇区号以及在该扇区中的地址偏移量。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述地址转换单元还用于将获取的簇号和连续簇号数转换成扇区号和连续扇区数的形式存储到所述指定位置，及/或将指定位置存储的扇区号和连续扇区数转换为簇号和连续簇号数，供主控制单元使用。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述主控制单元中还包括一个数据压缩子单元，用于将查找到的多个连续簇号采用起始簇号加上连续簇号长度的压缩格式表示。进一步地，上述装置还可具有以下特点还包括与所述非易失性存储器相连的存储器控制器，所述协处理器与主处理器均通过该存储器控制器访问所述非易失性存储器。本专利技术还提供了一种用协处理器加速文件系统操作的方法，应用于包括主处理器、协处理器及具有文件分配表区的非易失性存储器的装置，该方法包括以下步骤(a)所述协处理器收到对文件分配表进行操作的指令和参数；(b)所述协处理器根据所述指令和参数，执行对所述文件分配表区的操作；(c)所述协处理器给出操作执行情况的指示信号，有操作结果数据的，存入到指定的存储位置。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(a)中，协处理器收到的是读取簇链的指令和给出的起始簇号，所述步骤(b)进一步由以下步骤实现(b11)所述协处理器以起始簇号为当前簇号，计算出其在文件分配表区对应区间所在的扇区号，然后读出包含该扇区在内的一个或多个扇区的文件分配表数据并存入暂存区；(b12)所述协处理器由当前簇号得出其对应区间的数据在暂存区的位置，将该位置存储的数据读出，如果该数据是文件结束标志，执行步骤(c)，否则该数据为相链簇链上的下一簇号，记录该簇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用协处理器加速文件系统操作的装置，包括主处理器和具有文件分配表区的非易失性存储器，其特征在于，还包括一个协处理器，该协处理器可与所述主处理器和非易失性存储器通信，用于根据指令和参数执行对文件分配表区的操作，给出操作执行情况的指示信号，有操作结果数据的，存入到指定的存储位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李晓强，谭帅，孙丰强，赵原，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]