프로그램이 가능한 부팅 지원 장치 및 방법{Programable apparatus and method for supporting booting}

도 1은 외부 낸드 플래시에 저장된 코드의 이동경로를 나타낸 도면이다.

도 2는 종래기술인 전용하드웨어를 사용하여 부팅 하는 방법에 관한 블럭 구성도이다.

도 3은 종래기술인 내장 롬 코드 영역을 사용하여 부팅 하는 방법에 관한 블럭 구성도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대한 블럭 구성도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대한 절차 흐름도이다.

본원 발명은 부팅(booting)을 하기 위한 명령어(code)를 별도의 비휘발성 메모리에 저장하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 상기 메모리 영역 내에서 부팅 실행이 불가능한 경우에 부팅을 지원하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 임베디드(embedded) 시스템에서는 노어(NOR)나 낸드(NAND) 타입 메모리를 저장장치(storage drvice)로 주로 사용하고, 동기식 동적 램 (SDRAM: synchronous dynamic random access memory)을 주기억장치(main memory)로 사용한다.

도 1은 외부 낸드 플래시에 저장된 코드의 이동경로를 나타낸 도면이다. 이하, 도 1을 참고하여 상기 코드의 이동경로를 설명한다

도 1을 참고하면 외부 낸드 플래시(100)에 저장된 부트로더(boot loader)와 그밖에 시스템 운용시 필요한 명령어의 이동 경로를 알 수 있다. 상기 부트로더(boot loader)는 컴퓨터를 부팅 하거나 시동시킬 때 사용자가 컴퓨터를 사용할 수 있도록 외부 기억 장치로부터 운영 체계를 읽어와 주기억 장치에 설치해 주는 프로그램이다. 휴대용 시스템에서는 상기 부트로더가 노어나 낸드 플래시 메모리 같은 비휘발성 메모리에 저장된다. 상기 외부 낸드 플래시(100)는 PC의 하드디스크 역할을 하며, 초기부분에 상기 부트로더가 적재되고 나머지 부분에 각종 드라이버를 포함한 운영 시스템(OS: Operating System) 및 응용 프로그램(application program)이 적재된다. 노어 타입 플래시는 부팅 명령어(booting code)를 직접 수행할 수 있지만, 낸드 타입 플래시는 비순차적 접근(random access)이 불가능하기 때문에 부팅 명령어를 직접 수행할 수 없다. 따라서 정적 램(SRAM: Static Random Access Memory)(110)과 같이 직접 부팅 수행 가능 영역(booting region)으로 상기 부트로더를 복사하는 작업(S111)이 필요하다.

이러한 작업을 위해 두 가지 방법이 제안된다. 첫 번째는 전용하드웨어를 사용하는 방법이다. 상기 전용하드웨어는 낸드 플래시 제어기(controller)를 통해서 낸드 플래시에 존재하는 상기 부트로더를 상기 정적 램(SRAM) 영역으로 복사하는 역할을 한다. 두 번째는 칩 내의 롬 코드(ROM code)를 사용하는 방법이다. 상기 롬 코드는 상기 낸드 플래시에서 부팅 수행 가능 영역으로 상기 부트로더를 복사하는 역할을 한다. 첫 번째 방법은 퀄컴이 최근의 MSM칩에서 낸드 플래시를 지원하기 위해 적용되었으며, 두 번째 방법은 일종의 소프트웨어적인 방법으로 기존의 특별한 하드웨어 추가 없이 외부에 사용하던 롬(ROM)을 칩의 내부로 가져온 개념이다.

첨부된 도면을 통해서 상기 부팅 지원 방법을 살펴본다.

첫 번째, 도 2를 참조하여 전용하드웨어를 사용한 낸드 플래시 부팅 지원 방법을 설명한다. 도 2는 종래기술인 전용하드웨어를 사용하여 부팅하는 방법에 관한 블럭 도면이다.

시스템이 전원투입 리셋(power-on reset)되면 중앙처리장치(240)의 리셋은 계속 유지된 채로, 칩(270)의 내부에 존재하는 상기 전용하드웨어(250)는 상기 낸드 플래시 제어기(210)를 세팅(seting)하고 상기 낸드/앤드 플래시(200)에 존재하는 부트로더 부분을 내부 정적 램(SRAM)(220)으로 복사한다. 상기 전용하드웨어(250)가 상기 복사를 한 후 상기 중앙처리장치(240)를 동작시킨다. 상기 중앙처리장치(240)는 상기 전용하드웨어(250)에 의해 복사된 내부 정적 램(SRAM)(220)으로 복사된 상기 부트로더를 수행한다. 상기 중앙처리장치(240)가 상기의 수행을 통해 낸드 플래시 제어기(210) 및 외부 버스 제어기(230)를 세팅하고 상기 낸드/앤드 플래시(200)에 존재하는 운영시스템 및 응용 프로그램을 주기억장치인 동기식 동적 램(SDRAM)(260)으로 복사한 다음 시스템을 운용한다.

두 번째, 도 3을 참조하여 내부 롬 코드를 사용한 낸드 플래시 부팅 지원 방 법을 설명한다. 도 3은 종래기술인 내장된 롬 코드 영역을 사용하여 부팅 하는 방법에 관한 블럭 도면이다.

시스템이 전원투입 리셋(power-on reset)되면 중앙처리장치(350)가 바로 동작해서 상기 내부 롬 코드 영역(310)의 코드를 바로 수행한다. 상기 롬 코드 영역(310)에 구현된 코드는 상기 플래시 메모리 제어기(320)를 세팅하고 상기 낸드/앤드 플래시(300)에 존재하는 부트로더를 내부 정적 램(SRAM)(330)으로 복사하는 작업을 하도록 한다. 즉, 첫 번째 방법에서 상기 전용하드웨어(250)의 역할을 상기 내부 롬 영역(310)에 프로그래밍해서 상기 중앙처리장치(350)가 상기 코드를 직접 복사하도록 하는 것이다. 상기 중앙처리장치(350)는 복사를 한 후에 상기 칩 내부의 정적 램(SRAM)(330)으로 접근하여 복사된 부트로더를 수행한다. 상기 중앙처리장치는 상기 부트로더의 수행을 통해 낸드 플래시 제어기(320) 및 외부 버스 제어기(340)를 세팅하고 상기 낸드/앤드 플래시(300)에 존재하는 운영시스템 및 응용 프로그램을 주기억장치인 동기식 동적 램(SDRAM)(360)으로 복사한 다음 시스템을 운용한다.

이상에서 설명한 종래기술은 지원하는 낸드/앤드 플래시 타입(I/O width, page size, access time)이 고정되어 사용할 수 있는 플래시 메모리가 제한되는 한계가 있다. 시스템에서 사용한 낸드/앤드 플래시 메모리 타입에 따라서 낸드 플래시 제어기를 세팅하는 코드가 달라져야 하는데, 종래기술에 의하면 낸드 플래시 제어기를 세팅하고 부트로더를 복사하는 부분이 하드웨어적으로 구현되거나 내부의 롬 코드로 고정이 된다. 그래서, 사용할 수 있는 플래시가 제한되는 단점이 있다. 즉, 사용할 수 있는 플래시가 제한될 경우 사용자가 사용할 수 있는 부품의 선정범위가 제한된다. 또한, 종래기술에 따르면 하드웨어나 롬 코드를 변경하는 복잡한 절차를 거치지 않는 이상 새로운 타입의 낸드 플래시가 상용화되는 경우에 대해 대응할 수 없다.

내부 롬 코드를 외부로 끌어내어 외부 롬을 사용하는 경우를 생각해본다. 예를들면, 내부 롬 코드를 외부로 끌어내어 외부 롬을 사용하는 경우에는 8-bit 또는 16-bit의 외부 부수적인(peripheral) 인터페이스를 소모해야 한다. 또한, 외부 병렬(parallel) 인터페이스를 갖는 롬의 경우에는 시그널 라인(signal line)수가 늘어나면 롬의 외부로 나가는 핀(pin)의 수가 증가하게 된다. 그래서, 롬 자체가 차지하는 면적 넓어지게 되고 상기 롬을 포함하는 장치의 부피도 커지게 되어 모바일 폰과 같은 소형화를 추구하는 시스템에 부담이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 부팅 지원 방법과 비교하여 개선된 방법을 제공한다. 본 발명의 목적은 기존에 사용되던 다양한 타입의 메모리나 앞으로 나올 새로운 타입의 메모리에 대해서 쉽게 대응할 수 있는 프로그램이 가능한 부팅 지원 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서 제시한 프로그램이 가능한 부팅 지원 장치는 부팅(booting)을 하기 위한 명령어(code)를 별도의 비휘발성 메모리에 저장하는 시스템에 있어서, 상기 시스템을 제어 관리하는 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit)와, 상기 비휘발성 메모리를 세팅하는 제어기와, 부팅 수행 가능한 영역(bootable region) 및 상기 명령어를 상기 영역으로 복사하는 복사 장치(copy machine)을 포함하는 제어 칩; 및 상기 복사장치가 상기 명령어를 상기 영역으로 복사하는 정보 및 상기 제어기를 세팅하는 정보를 포함하고, 상기 칩의 외부에 위치하는 프로그램 가능 저장장치를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양상인 프로그램이 가능한 부팅 지원 방법은 별도의 비휘발성 메모리에 저장된 부팅(booting)을 하기 위한 명령어(code)를 사용하고, 상기 명령어를 부팅 수행 가능한 영역(bootable region)으로 복사하는 복사 장치(copy machine)을 포함하는 제어 칩에 있어서, 상기 칩의 외부에 위치한 프로그램 가능 저장장치에 저장된 상기 비휘발성 메모리의 제어기를 세팅하는 것을 지시하는 세팅정보와, 상기 명령어를 상기 영역으로 복사하는 것을 지시하는 복사정보를 획득하는 단계와, 상기 획득한 세팅정보 및 복사정보를 처리하는 단계 및 상기 복사정보의 처리에 따라, 상기 부팅을 하기 위한 명령어를 상기 부팅 수행 가능한 영역으로 복사하는 단계를 포함하여 수행된다.

본 발명은 비순차적 접근(random location access)이 불가능하여 자체적으로 부팅 실행이 안 되는 메모리에 부트로더(boot loader)를 저장한 경우, 부팅이 가능하도록 하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 나아가, 하드웨어를 수정할 필요가 없이 다양한 메모리 타입(data width, page size, and access timing)을 지원할 수 있다는 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 개선된 점들은 첨부된 도면을 참조한 실시 예 의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 이하, 본 발명에 따른 부팅 지원 장치에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 블럭 구성도이다. 이하, 도 4를 참조하여 상기 구성에 대해서 상세히 설명한다. 각 구성에 대한 설명은 본 발명의 일 실시 예에 대해서 구체적이고 한정적으로 설명된 것으로 각 구성은 이하 기술된 기능 이외의 기능도 수행할 수 있다.

상기 도 4의 장치는 낸드/앤드 플래시(400), 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM: erasable and programable read only memory)(410), 동기식 동적 램(SDRAM: synchronous dynamic random access memory)(470) 및 중앙처리장치(CPU: central processing unit)(460), 복사장치(copy machine)(420), 낸드 플래시 제어기(430), 정적 램(SRAM: static RAM)(440) 및 외부 버스(BUS) 제어기(450)를 포함하는 제어 칩(480)을 포함하여 이루어진다.

상기 낸드/앤드 플래시(400)는, 소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 사라지지 않고 유지된다. 상기 낸드/앤드 플래시(400)에 부트로더, 운영 시스템 및 응용 프로그램이 적재된다. 상기 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)는, 전기적으로 정보를 기록할 수 있고 자외선을 비춤으로써 정보를 지울 수 있기 때문에 반복해서 여러 번 정보를 기록할 수 있다. 상기 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)에 상기 낸드 플래시 제어기(430)가 세팅되고, 상기 부트로더가 상기 낸드/앤드 플래시(400)에서 상기 칩(480)에 내장된 정적 램(SRAM)(440)으로 복사되는 코드가 저장된다. 따라서, 상기 낸드/앤드 플래시 (400)의 타입에 따라 사용자가 상기 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)에 저장된 코드를 수정할 수 있다. 이로써, 상기 낸드 플래시 제어기(430)의 세팅값이 변경될 수 있고 다양한 플래시 타입에 대해서 부팅이 가능하게 된다. 상기 동기식 동적 램(SDRAM)(470)은, 상기 중앙처리장치(CPU)(460)가 사용하는 주 클록을 직접 받아서 동작되는 기억장치이다. 상기 동기식 동적 램(SDRAM)(470)에서 상기 낸드/앤드 플래시(400)로부터 복사된 운영 시스템(OS) 및 응용 프로그램이 수행된다. 상기 중앙처리장치(CPU)(460)는, 프로그램의 명령을 해독하여 그에 따라 실행하는 장치이다. 상기 중앙처리장치(CPU)(460)는 상기 복사되어 정적 램(SRAM)에 저장된 부트로더를 수행하고, 상기 복사되어 동기식 동적 램(SDRAM)(470)에 저장된 운용 시스템(OS) 및 응용 프로그램을 수행한다. 상기 복사장치(420)는, 상기 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)에 저장된 코드를 해독하며, 상기 낸드 플래시 제어기(430)를 세팅하고 상기 낸드 플래시에 저장된 부트로더를 상기 정적 램(SRAM)(440)으로 복사하는 동작을 수행한다. 또한, 상기 부트로더가 상기 동기식 동적 램(SDRAM)(470)으로 복사가 되면 상기 중앙처리장치(CPU)(460)의 리셋(reset)을 해제하는 동작도 수행한다. 상기 낸드 플래시 제어기(430) 및 외부 버스 제어기(450)는, 낸드/앤드 플래시(400) 및 상기 칩(480) 외부에 연결된 장치에 대한 접근을 적절히 통제하는 동작을 수행한다. 상기 정적 램(SRAM)(440)은, 상기 칩(480)의 내부에 위치하고 부팅수행이 가능한 영역(bootable region)에 해당한다. 상기 정적 램(SRAM)(440)에서 낸드/앤드 플래시(400)로부터 복사된 부트로더가 수행된다.

직접 부팅 실행이 불가능한 낸드 플래시같은 저장장치에 상기 부트로더가 있는 경우, 본 발명에서 제안하는 부팅을 지원하는 장치는 직렬 인터페이스(serial interface)를 가지는 것이 바람직하다. 직렬 인터페이스는 모든 데이터가 같은 통신선을 따라 한 비트가 보내지고 그 다음의 한 비트가 보내지도록 된 인터페이스를 의미한다. 또한, 상기 직렬 인터페이스는 I2C(Inter Integrated Circuit) 인터페이스(490)인 것이 보다 바람직하다. 상기 I2C 인터페이스(490)는 필립스(Philips)사가 제안한 직렬 인터페이스를 말한다. 상기 I2C 인터페이스(490)는 여러 장치가 직접 제어할 수 있으며, I2C는 버스를 통하여 로칼(local) 또는 원격으로 시스템을 분석하는 기능을 제공한다. 시스템 분석 내용은 프로세서의 상태, FAN, 온도, UPS의 상태 등이며 이러한 상태를 감시하여 시스템 다운을 방지할 수 있다는 특징이 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시 예의 구성에 대해 살펴보았다.

도 5는 본 발명의 방법의 바람직한 일 실시 예에 따른 절차 흐름도이다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 절차에 대해서 상세히 설명한다. 상기 설명을 통해서 각 구성요소간의 연결관계를 알 수 있다. 이하 절차에 대한 설명은 본 발명의 일 실시 예에 대해서 구체적이고 한정적으로 설명된 것으로 본 발명은 상기 설명에 한정되지 않는다.

시스템에 전원이 들어오면, 시스템이 전원투입 리셋(POR: power-on reset)된다(S500). 상기 전원투입 리셋은 전원투입 후에 상기 중앙처리장치(460)가 특정한 상태에서 동작을 시작하도록 하기 위해 리셋 신호가 인가되도록 하는 것을 의미한 다. 상기 전원투입 리셋되면 상기 중앙처리장치(460)의 리셋이 유지된다. 상기 S500의 동작이 수행되면, 상기 복사장치(420)가 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)에 저장된 코드를 해독한다(S510). 그리고, 상기 복사장치(420)는 상기 코드의 내용대로 수행한다. 상기 복사장치(420)가 상기 코드를 수행하면, 상기 낸드 플래시 제어기(430)가 세팅되고(S511), 상기 낸드/앤드 플래시(400)에 적재된 부트로더가 상기 정적 램(SRAM)(440)으로 복사된다(S512). 사용자는 상기 낸드/앤드 플래시(400)의 타입에 따라서 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM)(410)에 저장된 코드를 수정함으로써 상기 낸드 플래시 제어기(430)의 세팅 값을 변경할 수 있다. 따라서, 다양한 낸드/앤드 플래시 타입에 대해서 부팅이 가능하다. 상기 S511 및 상기 S512의 동작이 완료되면, 상기 복사장치(420)는 상기 중앙처리장치(460)에 유지되고 있는 리셋을 해제한다(S520). 상기 리셋이 해제된 중앙처리장치(460)는 상기 정적 램(SRAM)(440)에 복사된 부트로더를 수행한다(S530). 상기 S530의 동작이 완료되면, 상기 낸드 플래시 제어기(430)와 동기식 동적 램(SDRAM)(470)과 연결된 외부 버스 제어기(450)가 세팅된다(S531). 상기 S531의 동작이 완료되면, 상기 낸드/앤드 플래시(400)에 적재된 운영시스템 및 응용 프로그램이 상기 동기식 동적 램(SDRAM)(470)으로 복사된다(S532). 상기 S532의 동작이 완료되면, 상기 복사된 운영시스템 및 응용 프로그램이 수행된다(S540). 그 결과 상기 시스템이 운용된다(S550).

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상에 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발 명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허청구범위에 의해서 정해져야 한다.

본 발명은 기존의 낸드/앤드 플래시같이 자체적으로 부팅을 지원하지 않는 메모리를 부팅이 가능한 저장장치로 사용 가능하게 하는 효과가 있다.

외장된 저장장치 내의 정보를 수정함으로써, 기존에 사용되던 다양한 타입의 메모리나 앞으로 나올 새로운 타입의 메모리에 대해서 쉽게 대응할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 외장된 저장장치를 칩에 연결할 경우에 8-bit 또는 16-bit의 외부 부수적인(peripheral) 인터페이스를 하나 소모해야 하는데 직렬 인터페이스(serial interface)로 대체하여 차지하는 면적을 줄이는 효과가 있다.

나아가, 부팅영역이나 버스넓이(bus width)가 고정되어 있기 때문에 사용가능한 메모리의 유형이 제한되는 경우에도 외부 프로그램 가능한 저장장치에 기록된 내용을 변경함으로써, 다양한 메모리 타입에 대해서 대응할 수 있다.

따라서, 노어 플래시 같이 자체적으로 부팅이 되는 메모리에 비해서 가격의 면에서 저렴하고 저장할 수 있는 용량도 큰 낸드 타입의 플래시 메모리에 쉽게 메모리 세팅 코드를 변경할 수 있는 방법을 제시함으로써 그 활용을 넓히는 효과가 있게 된다.