CN1239983C - 用于计算设备的低功率数字音频解码/播放系统 - Google Patents

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Abstract

一种计算机系统具有响应控制信号以载入第一操作系统或者第二操作系统的系统CPU。该第一操作系统由处于第一操作模式下的计算机系统来运行，而第二操作系统由处于第二娱乐模式下的计算机系统来运行。处于娱乐模式下操作的PC可以运行各种娱乐软件应用。此外还提供了快速引导处理。该快速引导处理可包括加速的BIOS引导处理，该处理过程延期适当的任务。快速引导处理还可以包括：检测条件；执行BIOS引导处理；载入与该条件相关的图像文件；以及执行与该条件相关的图像文件。该条件可以是从先前的引导未改变相关硬件。并且还公开了父母控制系统。

Description

用于计算设备的低功率 数字音频解码/播放系统
技术领域
本发明一般涉及用于再现音频和视频记录的便携式设备(例如，笔记本式计算机)，尤其涉及用于解码和再现来自各种源以多种压缩格式压缩的音频记录和视频记录的低功率硬件和/或软件。同时还提供了一种快速引导序列和父母控制电路。
背景技术
现有各种便携式设备，用于重放依照一种或多种压缩音频数字记录格式来压缩的数字音频记录，例如，压缩音频数字格式可以为MPEG(Moving PictureExperts Group，运动图像专家组)Audio Layer-3(MP3)，WindowsMedia Audio(WMA)，以及Advanced Audio Coding(AAC，高级音频编码)。到目前为止，最流行的格式为MP3，是一种以大约10∶1压缩比率来压缩数字音乐文件的大小的压缩方案。这些设备可以分为两类，其中一类把压缩数字音频记录存储到一电子固态存储器中，另一类记录压缩数字音频以用于随后使用诸如光盘(“CD”)播放器的电子机械设备或在数字计算机的硬盘驱动器上来重现此数字音频。
例如，用于播放MP3压缩数字音频记录的便携式设备，其使用诸如闪存的电子固态存储器，能够存储大约10首音乐选段。如使用附加存储卡，这种设备可以容纳大约20首音乐选段。这些把MP3压缩数字音频记录存储在电子固态存储器中的MP3播放器，可以消耗相对较少的电力。因此，这样的MP3播放器提供延长的播放间隔却不必给计算机的CD-ROM或硬盘驱动器通电。
2001年5月1日授权的，题目为“用于便携式计算机的低功率CD-ROM播放器”的No.6,226,237号美国专利(“‘237”专利)，在此一并作为参考，其描述了当只是播放常规的音乐CD时，常规的笔记本式计算机是如何消耗不必要的大量电能的。这很大程度上是由于大量的与操作系统(例如，Windows)播放音乐无关的后台功能造成的，这些后台功能只要开机后就被执行。与用户那时正在执行的功能即播放音乐无关的功能的额外电能消耗，将会很快地消耗笔记本式计算机电池的电能，然而可以在其他时间将这些电能更节俭地应用于诸如字处理和电子表格分析这样的微处理器集中任务的执行上。‘237专利介绍的解决方法是当便携式设备的主电源关闭时，运行一状态机。‘237专利发明把CD-ROM耦合到音频子系统上(当主电源关闭时)，以便可以在不需要消耗额外的电池电能或不必启动便携式计算机的情况下播放CD。
现有技术还包括硅解决方法，此解决方法是专用功能集成电路(IC)或嵌入到特定应用集成电路或ASIC中。这些方法通常是昂贵的解决方法，因为在专用芯片中需要的数字信号处理器(DSP)造成了很大的、昂贵的集成电路。其中一个结果是占用了PCB(印刷电路板)的大量空间。
此外，本领域公知的15到20MIPS(每秒百万个指令)的解码机必须持续地运行，以便为Codec(编解码器)产生音频流。另外，专用解码机需要使高功耗硬盘驱动器(HDD)持续地运作。这些方法只限于以MP3压缩的机能，因此消除了使系统适应诸如微软的WMA，或用于保密音频的音乐行业提议的SecureDigital Music Initiative(SDMI，安全数字音乐起步)的最新数字音乐压缩算法的可能。
本领域已知的专用的硅解决方法使用对来自于硬盘驱动器中的已压缩的音频文件进行不断解码的DSP，为此其必须不断地读取音频文件。如此的已知方法需要大量的电能，导致快速地电池放电(例如，比希望在国际航班上使用的可能的4到10个小时快)。
因此，已知的需要由IC实现以及不停地访问硬盘驱动器的硬件MP3解码器及播放器是高功耗的，很难升级的，并且是昂贵的。
本发明提供了低功耗的解决方案，其可以在本领域中被升级用于各种音乐压缩格式，所需的成本可望不多于现在利用的硬件实现所需的成本的一半，并且可以播放数百首音乐选段，而需访问HDD或CD-ROM的时间小于所述时间的0.5％。
发明内容
符合本发明的计算机系统包括响应控制信号以载入第一操作系统或第二操作系统的系统CPU。第一操作系统由在第一操作模式下的计算机系统来运行，而第二操作系统由在第二娱乐模式下的计算机系统来运行。在娱乐模式下操作的PC可以运行各种娱乐软件应用，诸如DVD重放应用，TV应用，数字设备应用，遥控应用，录音应用，和音频重放应用。
在符合本发明的另一个实施例中，提供了一种快速启动PC的方法。该方法包括步骤：检测条件；执行BIOS引导处理；载入与所述条件相关的图像文件；以及执行与所述条件相关的图像文件。
而在另一实施例中，提供了一种快速引导小型OS的方法，所述小型OS用于在娱乐模式下运行PC。所述方法包括步骤：确定期望娱乐模式；检测条件；执行BIOS引导处理；装载与所述条件相关的图像文件；以及执行与所述条件相关的图像文件，以便藉此装载小型OS，使得PC能够在娱乐模式下操作。
在进一步的实施例中，符合本发明的加速的BIOS引导包括：识别可被跳过的任务；跳过所述任务；识别可被延期的可延期任务；以及延期所述可延期任务到随后的时间。
在进一步的实施例中，提供一种父母控制电路，该电路具有用于与主计算机系统通信的主机接口，用于与相关外部存储设备通信的存储设备接口，以及用于在相关外部存储设备和主计算机系统之间提供安全通信的引擎。
在进一步的实施例中，提供一种使父母控制访问数据的计算机系统。该计算机系统包括一个包含有系统CPU、操作系统以及插槽的计算机主机子系统。该计算机系统还包括父母控制系统，此父母控制系统包括存储设备以及父母控制电路。存储设备包含有指令数据，并且将该存储设备配置成适合装配在计算机主机子系统的插槽中。父母控制电路用于接受表示在存储设备上的指令数据的第一编码信号，并且提供代表指令数据的第二解码信号到操作系统，其中该操作系统响应第二解码信号，以便基于第二解码信号控制对计算机主机子系统的应用的访问。
在进一步的实施例中，符合本发明的计算机系统包括响应一控制信号以装载第一操作系统或第二操作系统的系统CPU，其中第一操作系统由计算机系统在第一操作模式下运行并且第二操作系统由计算机系统在第二娱乐模式下运行。计算机系统还包括父母控制电路，用于在外部存储设备和第二操作系统之间提供安全通信，外部存储设备包括用于相关用户的关于限制计算机系统在娱乐模式下操作的指令数据。
在本发明的另一实施例中，提供一种在计算机系统上访问数据的方法。该方法包括：从计算机系统的驱动器中选择压缩数据，计算机系统具有至少一个驱动器，CPU，以及存储器；读取所述压缩数据；为解压缩所述压缩数据而将其提供给CPU，藉此提供解压缩的数据；以及把所述解压缩的数据存储到存储器中。
在本发明的另一个实施例中，提供一种适于访问数据的计算机系统。所述计算机系统包括：驻留在一个或多个文件中的压缩数据；用于使用户能够选择所述文件中至少一个的至少一个选择键；系统CPU；控制器；以及含有文件管理软件的操作系统。所述文件管理软件用于管理文件，以及允许用户经由至少一个选择键来访问所述文件。所述操作系统还用于控制所述控制器和CPU，以便使CPU对用户所选择的至少一个文件解压缩。
在本发明的更进一步实施例中，提供一种适于访问压缩数据的计算机系统。所述计算机系统包括：系统CPU；存储器；至少一个具有压缩数据的驱动器；用于至少控制所述系统CPU和存储器的第一操作系统；以及用于使系统CPU解压缩所述压缩数据为解压缩数据，并且存储解压缩数据到所述存储器中的第二操作系统。
在另一个实施例中，符合本发明的适于在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统包括：响应控制信号以装载第一操作系统或第二操作系统的系统CPU，其中第一操作系统由所述计算机系统在第一操作模式下运行以及所述第二操作系统由所述计算机系统在第二音频压缩模式下运行；以及当计算机系统处于所述第二音频压缩模式时，用于使用户能够进入目录模式的至少一个功能键，所述目录模式提供用户访问所述音频文件的目录。
另一个符合本发明的适于在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统包括：响应控制信号以装载第一操作系统或第二操作系统的系统CPU，其中第一操作系统由所述计算机系统在第一操作模式下运行，以及所述第二操作系统由所述计算机系统在第二音频压缩模式下运行，并且其中在音频压缩模式下操作的计算机系统可以操作软件应用，所述软件应用是从由媒体选择应用，录音应用，数字设备应用，以及遥控应用组成的组中选择的。
另一个符合本发明的适于播放音频文件的计算机系统包括：系统CPU；存储器；至少一个含有压缩音频数据的驱动器；音频输入装置；适于至少控制所述的系统CPU以及存储器的第一操作系统；以及第二操作系统，第二操作系统用于使系统CPU解压缩所述压缩数据并且存储压缩数据到存储器中，其中在录音应用期间，第二操作系统还用于允许用户把模拟声音数据输入到音频输入设备里。
另一个符合本发明的适于播放音频文件的计算机系统包括：系统CPU；存储器；至少一个含有压缩音频数据的驱动器；适于至少控制所述系统CPU以及存储器的第一操作系统；以及第二操作系统，第二操作系统用于使系统CPU解压缩所述压缩数据，并且把压缩数据存储到存储器中，其中第二操作系统也用于允许用户输入来自数字设备的数字数据。
另一个符合本发明的适于播放音频文件的计算机系统包括：系统CPU；存储器；收发器；至少一个含有压缩音频数据的驱动器；适于至少控制所述系统CPU以及存储器的第一操作系统；以及第二操作系统，所述第二操作系统用于使系统CPU解压缩所述压缩数据并且把压缩数据存储到存储器中，其中第二操作系统也用于允许用户通过遥控器控制计算机系统，所述遥控器向收发器提供遥控信号。
最后，另一个符合本发明的适于在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统包括：收发器；以及响应控制信号以装载第一操作系统或第二操作系统的系统CPU，其中第一操作系统由计算机系统在第一操作模式下运行，而第二操作系统由计算机系统在第二音频压缩模式下运行，其中由所述收发器在接收到来自于相关的遥控器的遥控信号后提供控制信号。
附图简述
图1是显示本发明一个实施例的示例性操作流程的框图；
图2是在本发明的一个实施例中小型OS加电以及播放器功能启动的示例性流程图；
图3是符合本发明的一个实施例的示例性音频播放系统的框图；
图4是在本发明一个实施例中，示例性的专用电路内部涉及与其连接的其他组件的框图；
图5是符合本发明的另一个实施例的示例性音频播放系统的另一框图；
图6是符合本发明另一个实施例的只利用软件进行音频解码和播放的示例性音频播放系统的另一框图；
图7是符合本发明的计算机系统的另一框图，以举例说明可以由计算机系统在压缩音频模式下运行的各种应用；
图8是在娱乐模式下计算机系统的示例性加电以及相关的快速引导处理的流程图；
图9是示例性的可作为图8的BIOS引导处理利用的加速BIOS引导处理的流程图；和
图10是符合本发明另一个实施例的父母控制系统的框图。
具体实施方式
在一实施例中，符合本发明的计算机系统包括小型OS(操作系统)软件以及在南桥和编解码器之间的硬件接口(专用电路)，以播放用户所期望的音乐选段(或者其他所存储的音频)。在另一个实施例中，由于计算机系统利用纯软件解决方案，因此不需更硬件。
本发明的小型OS软件只执行某些功能，并且当所需要的便携式计算机的那些部件被需要时，能够使它们播放所选择的音乐，而不用执行由诸如Windows这样的全系统操作系统所执行的所有后台功能，并且不用访问便携式计算机的监视器电路以及监视屏。另外，当给RAM传输压缩文件时，本发明的小型OS只访问HDD。从而，可以看出在播放音频时，本发明的小型OS软件部分执行节电和文件管理两者的功能。
图1是表示在本发明的一个实施例中的示例性软件压缩音频播放器的操作流程的框图。
图1所示的操作内容如下：
第1：浏览器，运行在便携式计算机的诸如Windows这样的全系统操作系统上，最初用来在先于用户期望把便携式计算机作为音频播放器使用以及创建含有用户期望随后聆听的歌曲的播放列表的一段时间，把压缩音乐文件(例如1000首歌曲)下载到PC的硬盘驱动器(HDD)(2)(例如使用HDD空间的4吉字节)；
第2：当用户期望把便携式计算机作为音频播放器使用时，一旦所期望的音乐文件在HDD上，用户就可操纵音频播放器的开关以将便携式计算机完全地打开，启动整个计算机，载入本发明的具有节电初始化子例程的小型OS而不是通常的微软“WindowsOS”(没有打开全系统操作系统)，并且只初始化便携式计算机的那些必要部分，并且文件管理子例程初始化在步骤1产生的大量歌曲中的歌曲播放列表或者目录，用于在用户的指示下收听所期望的音乐；
第3：然后把所述小型OS软件从HDD(2)拷贝到RAM(4)中，并随后使用本发明的小型OS软件把来自歌曲播放列表的第一组压缩文件从HDD(2)拷贝到系统RAM(4)中。例如，在现今的PC中，128M字节是典型的系统RAM的容量，采用本发明的小型OS软件占用RAM大约8M字节，剩余的近似120M字节用作压缩音乐存储器(也就是，高速缓存器或者缓冲器，使用系统存储器，专用存储器，或另外的存储器)。该120M字节表示大约2个小时的连续的具有10∶1压缩比率的压缩的音乐，典型的为MP3文件。类似地，在当闪速媒体被用作MP3存储器的情况下，闪速媒体卡上的全部或大多数内容可以被拷到系统RAM(4)中，从而将对闪速媒体卡读出器的访问减到最小并且允许对MP3文件的更多响应控制；
第4：本发明的文件管理软件顺序输送部分第一音乐文件到CPU(6)，在CPU中解码算法使用存储在RAM(4)中的本发明的文件管理软件对每个文件解压缩。一旦被解码，就以三种方式之一传输PCM音频数据：所述CPU把PCM音频数据输送到南桥(见图3(32))FIFO(先进先出)缓冲器；在南桥中的DMA在南桥之内把所述数据在内部传输给FIFO缓冲器；或者专用电路把所述数据从LPC接口传输到FIFO缓冲器。FIFO缓冲器然后通过本发明的专用电路，在该电路中解码信号由数字的转换为模拟，顺序地输送解码音乐的每部分到编解码器(8)(也见图3(42))。然后放大(10)(也见图3(44))编解码器(8)的输出信号，以驱动扬声器和/或耳机(见图3(46))。
第5：当来自播放列表中的第一组的最后一首歌曲从存储器播放时，如在第1步骤形成的初期原始歌曲播放列表确定的那样，存储在RAM(4，30)中的本发明的文件管理软件返回控制到第4步骤，以从RAM存储器中检索下一组压缩的音乐文件。因此，为每组压缩音乐文件，重复第4以及第5步骤，直到该组播放列表中最后的音乐选段。在那点上，控制及时返回到第三步骤以装载播放列表中的另一组，同样经由第4和第5步骤播放。当播放来自第2步骤的所有播放单的最后一首歌时，或者当用户关闭了音乐播放器功能时，播放器的操作停止。
本发明的小型OS系统的节电软件确保CPU、外围芯片、HDD以及其他的可控制系统元件在可能的最高的时间百分比中处于空闲状态。由本发明提供的解决方法的一个值得关注的特征是：CPU的MIPS(每秒百万指令)能力越高，CPU用来执行解码功能所花费的时间的百分比就越少。这意味着当播放压缩的音乐演奏时，更高性能的CPU将展示更低功率使用，从而节省更多的电池电力，并且进一步延长了电池保持足够的电荷以用来对便携式计算机供电的时间。
小型OS监控经由本发明的专用电路(见图3(40))而由用户启动的音频控制按钮(例如，播放，快进，反转，暂停，搜索，前一曲目，后一曲目，第一曲目，最后曲目，收听时的快进/反转，音频源/媒体选择(例如，HDD或CD)，等等)(见图3(48))，并且将用户需求传达到本发明的小型OS文件管理软件。可以将小型LCD显示器(见图3(34))可选地连接到专用电路，以便在小型OS显示管理子例程的控制下提供可视的状态指示(例如，歌曲#，歌曲名称，轨道#，播放时间与图标)。
本发明的小型OS节电软件最初管理CPU的使用，以及诸如CD，HDD和闪速媒体的MP3存储设备，闪速媒体诸如SD(安全数字)卡，MMC(多媒体卡)，存储棒，和SMC(智能媒体卡)，同时使系统的剩余部分，包括存储器，核心逻辑芯片组，保持在完全打开以及功能状态中。其次节电管理被应用于其他的PC子系统，以便通过将它们设置为空闲状态来进一步使功率的使用减少到最小。
例如，使用具有大约225MIPS处理能力的500MHz的奔腾III CPU以及要求大约15MIPS的解码算法，CPU操作的时间将小于总时间的10％。另外的90％-95％的时间，CPU将处于备用模式，该模式仅需要数毫安的电流。可选地，CPU可以在低时钟速度下运行，这是大多数目前的CPU，例如AMD的Athlon CPU，都能够提供的选项。相似的，在用来装满或重装满RAM的时间期间访问HDD。因此，由于歌曲平均占用大约4分钟来播放并且120M字节的RAM可以容纳大约30首歌曲，以及由于HDD需要1-5秒来上旋(spin up)并且仅需要几秒钟将歌曲播放列表载入RAM中，因而用于HDD的总计访问时间是在120分钟播放时间之中的30秒，1∶240的比率，少于全部功率操作时间的0.5％。这些因素增加了通过使用本发明的小型OS操作系统而不是用便携式计算机的全操作系统而获得的功率的节省。当便携式计算机处于音乐播放模式时，本发明的全部功率消耗的结果是很低的，并且其直接转化为电池保持可利用电荷量比现有技术所允许的时间更长的时间。本领域技术人员将认识到，本发明的压缩的音乐数据可以驻留在硬盘、另外的磁(例如，磁带)媒体、光(例如，CD-ROM)媒体、闪速媒体(例如，SD卡，MMC，存储棒，SMC)上，或者驻留在另外的存储媒体上。
图3是符合本发明一个实施例的示例性系统31的一般性的总框图。在系统31中的大多数功能块是本领域公知的组件，并且通常包括在所有用于经由计算机的扬声器产生声音的PC中。在图3中，为简单起见，所示出的系统时钟56，与各种需要时钟信号的组件的连接关系没有示出。另外，示出了与北桥28相连接的CPU 26。依次地，北桥28与系统RAM 30以及南桥32连接。然后南桥32与HDD 36以及CD-ROM 38连接。典型地，南桥32也可以经由AC_link直接与编解码器42(CODEC)连接；然而，在所示的示例性系统31中，专用电路40(见下面图4的讨论)被插入在南桥32和编解码器42之间，以便能够与来自系统RAM 30的本发明的小型OS 80一起播放已压缩的数字音频，而不影响播放非压缩模拟音频的能力。在这种配置下，小型OS 80被存储于BIOS中，虽然本领域技术人员会认识到小型OS可选择存储于它自己的ROM(在专用电路40内部或它的外部)，硬盘，或者其他媒体中。因此，将来自南桥32的AC_link1耦合到专用电路40，用于执行所需要的解压缩功能，然后经由AC_link2向编解码器42提供所有的音频信号。编解码器42然后在从专用电路40接收的所有信号上执行通常的功能，并且将音频信号送到放大器(AMP)44，以在扬声器46或耳机(未示出)上播放。在系统31中，AC_link1从外表上看及从操作上看与连接到南桥32上的标准AC-link相似，并且AC_link2从外表上看及从操作上看与到编解码器42的标准AC_link相似，这将使得对于计算机的这些部分来说象在常规音频播放(本领域已知)期间执行音频功能一样，因此对南桥32以及编解码器42的操作具有最小的影响或没有影响。图3中还示出了功能转换开关48，小型LCD显示器34和音频播放器电源开关54，将参考图4在下文描述它们的功能。
图4包括专用电路40内部的详细框图以及与该专用电路相连的计算机其他部分的相关细节，而没有示出计算机系统其余部分的细节。专用电路40可以作为IC生成，以便使PCB的空间最小，该PCB空间被需要用来将本发明的实施例纳入到便携式计算机中。带有标准AC97控制器50及LPC(低数量插脚)控制器52的南桥32，在专用电路40的左边示出，在南桥32和专用电路40之间有标准双向链接AC-_link1以及LPC总线，并且单向IRQ(中断请求)链接从专用电路40到南桥32。向右，专用电路40经由AC_link2为AC97编解码器42提供未压缩的音频，同样向右，功能键48，以及在下面的LCD 34，每一个都如所示的那样连接到专用电路40。另外，图4包括连接到各种组件上的系统时钟56，并且音频播放器电源开关54在左下方示出。如此提供在符合本发明的系统中使用的电源开关54，使得当用户经由电源开关54启动播放器模式时，只有小型OS(不是全系统OS)被启动。
专用电路40的内部具有与AC_link1以及AC_link2两者相连的开关60，并且其响应在寄存器组66的内部寄存器中的设置而操作，当PC利用全系统OS常规操作时，开关60闭合以便连接AC_link1与AC_link2，并且当应用符合本发明的系统时，打开开关60。LPC通路耦合于LPC接口。开关60和AC_link2耦合于状态机64，同时状态机64的另一个端口经由总线74耦合于LPC接口62的输出端、以及寄存器组66、功能键接口68以及LCD接口72。寄存器组66的第二个端口耦合于状态机64的第三个端口上。功能键48耦合于功能键接口68，并且LCD耦合于LCD接口72。此外，当用户选择功能键48中的一个键时，功能键接口68提供信号给寄存器组66。在上述第二步骤中由用户操作的音频播放器电源开关54，可以用来启动PC，以使其如上所述的进行操作。所示开关54连接于便携式计算机的直流电压源并且不连接于图4中的任何特定部件，这是由于该连接会根据安装有本发明实施例的计算机的生产商所控制的诸多因素而变化。
专用电路40中的部件的更明确地操作如下：
LPC接口
专用电路40包括与南桥32中的LPC控制器相连的LPC(低数量插脚)接口62。
LPC接口62由CPU 26使用以用来：
(1)读取在寄存器组66中的功能键输入寄存器；
(2)设置寄存器组66中的控制寄存器以控制AC97编解码器42；
(3)从系统存储器(RAM 30)中获得音频PCM(脉冲编码调制)数据；以及
(4)执行时钟暂闭控制。
在寄存器组66的模式寄存器中的设置，用来控制开关60的状态，以在开关60为关闭状态的常规计算机操作模式(例如，运行Microsoft WindowsOS)和在开关60为打开状态用来播放压缩音频文件的符合本发明的系统模式之间，转换专用电路40。
南桥AC97控制器50接口(来自主机AC_Link 1 )
在常规计算机操作模式期间，开关60是闭合的，通过闭合的开关60，南桥的AC97控制器50接口直接与AC97编解码器42连通，以产生音频输出，就好像不存在专用电路40一样。为了播放压缩的音频文件，当小型OS运行时开关60是打开的，并且状态机64控制AC97编解码器42。
AC97编解码器接口(AC_Link 2 到AC97 Codec 42)
当计算机在小型OS控制下运行时，开关60是打开的。状态机64然后控制AC_Link2响应由主机(CPU 26)设置的寄存器组66的设置，以便产生对于AC 97编解码器42的控制(例如，转换采样频率，控制音量，发送PCM数据到编解码器42，设置编解码器42为节电模式或从节电模式下唤醒编解码器42)。
功能键输入接口68
功能键接口68接收来自功能键48的用户选择并且存储所述选择到内部寄存器以便由CPU 26读取。
LCD接口72
如果LCD 34是用来为用户提供状态信息的，那么LCD接口72才是必需的。当使用时，目的是当使用符合本发明的系统时，在低成本LCD 34上显示播放器的状态。选择播放的音频轨道号的状态，状态图标(例如，播放)以及其他普通的状态图标可以编程到系统中并且为任何其他的目的而显示。
操作模式
(A)常规操作模式：
如上所述，当PC处于全功率状态并且在全系统OS下运行时，专用电路40的各种功能是被忽略的并且开关60是闭合的。在常规操作模式下，计算机系统使用南桥AC97控制器50经由AC_Link(在常规模式下，因为开关60是闭合的，AC_Link1和AC_Link2是相同的)直接控制AC97编解码器42。专用电路不截取或修改AC_Link信号。
(B)压缩的音频执行模式：
当开关54被闭合时，系统在小型OS的控制下运行，并且对专用电路40授权并在压缩的音频执行模式下运行。因为开关60是打开的，因此在该模式下，南桥AC97控制器50与AC97编解码器42隔离。
在压缩的音频执行模式下，主机(CPU 26)设置寄存器组66的内部寄存器以控制到AC97编解码器42的数据流，并且执行各种功率管理功能。
在压缩的音频执行模式下的节电控制方法
提供了专用电路40的灵活控制方法，以便在执行模式下使系统控制周期和功率消耗最少。系统存储器(RAM 30)用来传送大多数控制命令到专用电路40，而不是CPU 26，这最小化了CPU 26需要访问不同于备用标准的高速外部总线的时间。这样相当程度地减少了在该模式下便携式计算机的电池上的功率负载。
CPU 26也设置在寄存器组66中的系统控制存储寄存器。状态机64基于那些寄存器的设置操作，通过LPC接口62来自动地获取控制字以及PCM数据。在系统存储器(RAM 30)中的控制字被取出送到内部寄存器，而且状态机64对控制字解码以确定PCM或音频数据是否就绪。如果音频数据已经就绪，状态机64继续取出音频数据并把它们发送到AC 97编解码器42中。在系统存储器(RAM 30)中的控制字也可以用作指示PCM数据的采样频率。因此，状态机64可以在发送PCM数据前，将AC 97编解码器42设定为适当的频率。
本领域技术人员将认识到，头戴受话器或耳机系统可以包括比上述的诸如音量控制的功能更多的功能，或者可以在其上集成音频控制按钮。
还将认识到，符合本发明的专用电路可以被集成到专门的压缩(和/或非压缩)音频播放系统中，所述系统可以不管系统的其余部件的操作而播放音乐。在这种结构中，提供了专用电路和小型OS，以及在Windows下用于处理来自功能按钮的中断的软件驱动器。在这种结构中，当系统的其余部件在充分运行(SO)或者在“休眠”(挂起(suspend)到RAM或S3)模式下时，系统可以配置为开始执行定制或标准音频播放器，例如，运行在Windows的可适于播放存储在播放列表中的压缩音频文件的Music Match或Windows媒体播放器。在这种情况下，功能按钮可以适于用在通过型(passthrough-type)模式下，使用附带的软件驱动器来控制诸如Music Match的音频播放软件的各种特征，而不是控制专用电路。当诸如Windows的主操作系统处于全关闭(S5)状态或处于“冬眠(hibernate)”(挂起到HDD或S4)模式时，专用电路的操作可以如上所述地来播放来自播放列表的压缩音频文件，在这里功能按钮控制专用电路。
应注意的是如上所述的功率状态(也就是，全运行，休眠/挂起到RAM，全关闭，冬眠/挂起到HDD)常常使用高级配置和电源接口(“ACPI”)标准协定，如下所示：典型操作系统(例如，Windows)支持被称为SO(全运行和操作的)到S5(电源关闭)的6种系统功率状态。每一个状态的特征如下：功率消耗，即计算机使用多少电力；软件恢复，即从哪个位置上重启操作系统；硬件等待时间，即使计算机返回到工作状态占用了多长时间；以及系统环境(context)，即多少系统环境被保留。状态SO是工作状态。状态S1，S2，S3以及S4是休眠状态，其中由于减少了功率消耗，计算机呈现关闭状态，但是其保持了足够的环境以便不用重启操作系统而返回到工作状态。状态S5为停止系统运行或关闭状态。当系统处于在从关闭状态(S5)或者任何休眠状态(S1-S4)到工作状态(SO)的转换过程时，系统在唤醒，而当在从工作状态转换到任何休眠状态或关闭状态时，系统将进入休眠。系统不能从一个休眠状态直接进入另一个休眠状态；它在进入任何休眠状态前必须进入工作状态。例如，系统不能从状态S2转换到S4，也不能从状态S4转换到S2。它必须首先返回SO，从这里它可以进入下一个休眠状态。因为处于中间休眠状态的系统已经失去了一些操作环境，因此它必须返回到工作状态，以便在它可以进行另一个状态转换之前恢复该环境。
现参考图2，结合图3，举例说明在本发明一个实施例中，用于对小型OS加电以及启动播放器功能的示例性序列200。如上所述，在先于启动配备了本发明的PC的音频播放器功能的某个时间，用户下载(图2未示出)感兴趣的音频文件到HDD 36中或者刻制CD-ROM，其放置在CD-ROM驱动器38中，并采用本发明的音频播放器特征而使用。如所示的那样，在步骤201，当用户按压音频播放器电源开关54或计算机主电源开关(图3未示出)时，序列200开始以启动系统。然后在步骤202，确定计算机将以常规操作模式还是以压缩音频执行模式来启动。该确定通常是在BIOS中基于是使用计算机电源开关还是使用音频电源开关54打开计算机的而做出，尽管本领域技术人员将认识到这种确定可以选择通过应用程序或者提供如此能力的操作系统(例如，Windows98)来完成。如果使用计算机电源开关来打开计算机，那么在步骤S203，系统将引导至常规的操作模式，并且把常规的操作系统(例如，Windows98)载入系统RAM 30中并且运行。如果使用音频播放器电源开关54打开计算机，那么在步骤S204，把小型OS载入系统RAM 30中。在步骤S205中，小型OS初始化包括北桥28，南桥32，专用电路40，硬盘驱动器36，CD-ROM驱动器38，编解码器42，和CPU 26中的一个或多个的系统部件。
因为在系统初始化时没有音频解压缩要求是未决的(即，存储器缓冲区没有填满)，该确定过程是在步骤S208中进行的，那么在步骤S207，系统等待来自功能键48之一的输入，直到功能键48的其中一个被按压，此时，在步骤S206执行适当的功能并且LCD显示器34被适当更新。如果命令包括来自于用户的播放音频的要求，那么在该时间，音频解压缩要求将是未决的，其中该确定在步骤S208中做出。由于在步骤S209确定在最初要求播放音频时系统存储器30中没有压缩的音频文件，因而在步骤S210，从HDD 36和/或CD-ROM驱动器38和/或便携式存储媒体80中读取压缩的音频文件，并将其载入系统存储器30。在把压缩的音频文件载入系统存储器的步骤210后，或者如果音频文件已经在系统存储器中，该确定是在步骤209中做出的，那么在步骤211使用系统CPU 26解压缩音频文件。在步骤212，到编解码器42的DMA传送被初始化用于已解压缩的数据，而后由放大器44放大(图2未示出)来自编解码器42的输出信号以驱动扬声器和/或耳机46。在步骤212初始化DMA传送后，控制循环返回到步骤208以确定是否有未决的音频解码要求。
播放列表软件操作
图5是符合本发明另一个实施例的示例性系统31的另一个概括的总体框图。在该示例性实施例中，系统31包括可以用来保存播放列表数据和/或压缩的文件数据的便携式存储媒体80。存储媒体80可以是智能卡媒体，存储棒媒体，PCMCIA存储媒体和/或其他的在本领域中已知的便携式存储媒体。如果系统是在开启的状态下并且探测到媒体存在于便携式存储媒体位置上(例如，通过插入智能卡，PCMCIA，CardBus卡，存储棒或其他媒体到合适插槽)，存储器读取器产生一个中断给南桥32。本实施例的专用电路40也接收该中断并且产生一个命令以通知操作系统启动适当的应用程序(例如，Windows媒体播放器)以读取存储设备80中的播放列表数据。在此实例中，应用程序利用控制以读取播放列表文件并且从存储设备80或在播放栏文件中指定的其他位置处，检索音频数据。相似地，当小型OS处于操作状态时，专用电路40适于检查是否存在存储设备80，并且为了播放列表数据而扫描所述设备。然后系统如上述那样操作。
在这里描述的播放列表文件，是由用户创建的具有期望得到MP3歌曲序列的概括性数据文件。播放列表文件还包括盘路径信息以指示应用程序到何处查找所期望的MP3数据。某些操作系统允许用户即时改变驱动器名。因此，播放列表软件读取由操作系统给予特定驱动器的卷序号(VSN)。所述序号不会改变(除非通过对驱动器重新格式化来故意地改变)，并且由此，不管用户是否重新指定了特定驱动器名，播放列表软件可以追踪播放列表数据。这个特征也可以采用诸如盘驱动器的可变换设备相似地进行工作。
本领域技术人员应该认识到，尽管上述实施例利用了基于硬件的OS选择(例如，按压主电源按钮以引导至Windows，或者按压音频控制扭引导至小型OS)，其他的OS选择方法也是预期的。这样的选择方法包括，例如使用批处理文件或者其他基于脚本或者软件的方法来关闭第一OS并且引导至第二OS。本领域技术人员也可以认识到，本发明的小型OS可以作为较大的OS(例如，基于GUI的OS，诸如Windows，LINUX，等等)的一部分来实现或者作为不同于“操作系统”这一名称(例如，“驱动器”，“算法”，“脚本”，“编码”，“程序”，“可执行文件”，“例程”，“子例程”，“实用程序”等等)而命名的软件组件，而不是作为完全独立的操作系统来实现。这样的实施例是预期在本发明的范围中的。
软件操作
转向图6，将要说明符合本发明的另一个示例性计算机系统600的一般化框图。除了在已压缩的音频模式下为系统600的操作而使用纯软件解决方案，而不使用先前所描述的专用电路40(硬件)之外，计算机系统600与较早描述的图3-5中实施例相似。同样地，软件解决方案使系统600具有先前所描述的本发明所有实施例的全部功能，包括在已压缩的音频播放模式下的PC操作。
计算机系统600包括较早参照图3和5详细说明的所有的常规组件，因此对那些组件和它们的操作的重复描述在此为清楚起见而被忽略。除了那些较早描述的组件之外，计算机系统600包括常规键盘控制器604，所述键盘控制器604适于与音频控制按钮48，LCD 34和键盘606相连接。
在音频压缩模式下计算机系统600的操作由适合于处理器执行的音频软件来控制。同样地，音频软件的操作需要处理器和机器可读媒体。处理器，例如CPU 26，可以是能够提供本发明实施例所需要的速度和功能的任意一种类型的处理器。例如，处理器可以来自于由Intel公司制造的Pentium系列处理器。
机器可读媒体可以是能够存储适于处理器执行的指令的任意一种类型的媒体。该媒体的一些例子包括系统RAM 30，只读存储器(ROM)，可编程ROM，磁盘(例如软盘和HDD 36)，光盘(例如CD/DVD ROM 38)，以及其他能够存储数字信息的所有装置，但并不限于此。在此使用的短语“适于处理器执行”的意思是包含以压缩和/或加密格式存储的指令，以及在处理器执行之前必须由安装程序编译或安装的指令。处理器和机器可读媒体可以是计算机系统600的一部分，在计算机系统600中，机器可读媒体的不同组合存储可通过不同的控制器由处理器存取的音频软件的组合。
音频软件提供所有的功能以便如先前所描述的那样加载和操作小型OS以及PC系统。此外，小型OS本身可以实现为大型操作系统的一部分，或者可以作为一种“算法”，“脚本”，“编码”，“程序”，“例程”或“子例程”。
计算机系统600的操作在下面将结合图2的示例性序列来详细描述。如早期所描述的一样，在先于启动配置有本发明的PC的音频播放器功能的某一时间，用户下载(图2未示出)感兴趣的音频文件到HDD 36或刻制一CD-ROM，所述CD-ROM被放置在CD/DVD ROM驱动器38中，以利用本发明的音频播放器特性。如其所示，在步骤201，当用户按下音频播放器电源开关54或计算机的主电源开关时，序列200开始以启动系统。然后在步骤202，进行一确定：计算机是以常规操作模式启动的还是以压缩音频执行模式启动的。该确定步骤通常在BIOS中，基于是使用计算机电源开关打开计算机还是使用音频播放器电源开关54来打开计算机来进行的，虽然本领域技术人员将意识到该确定步骤能选择由应用程序或提供该能力的操作系统(例如Windows98)来进行。
如果想要得到常规的PC操作模式，那么在步骤203，系统引入常规操作模式，并且该常规的操作系统例如Windows98被载入系统RAM 30并执行。正如专用电路40被绕过这样的情形，符合本发明的音频软件不响应在常规模式下操作PC的请求。
如果想要得到已压缩的音频模式，音频软件通过各种的启动技术之一而被启动。例如，音频播放器电源开关54可以被使用或可以使用基于软件的选择技术。一旦音频软件被启动，在步骤204，它将指示系统将小型OS载入系统ROM 30中。有利的是，在压缩音频模式下使用小型OS来启动的PC启动时间，比在常规PC模式下使用传统的OS来启动的PC启动时间要快。以这种方式，用户能很快地听到各种音频文件而不必等待常规PC模式下更长的PC启动时间。
然后在步骤205，小型OS初始化包括有北桥28，南桥32，硬盘驱动器36，CD/DVD-ROM驱动器38，Codec 42，和CPU 26中一个或多个的系统600的组件。另外，CPU 26使用音频软件去控制到Codec 42的数据流并且执行较早所述的各种电源管理功能。
因为在系统初始化时没有未决的音频解压缩请求(例如，存储器缓冲区不满)，其中该确定过程在步骤208中进行，因而在步骤207，系统等待来自功能键48之一的输入，直到其中一个功能键48被激活。此时，在步骤206，执行适当的功能并且LCD显示器34可以被适当地更新。如果命令包括用户要求播放音频的请求，则在该时刻，音频解压缩请求将处于未决状态，其中该确定过程在步骤208中进行。
因为在最初请求播放音频时通常在系统存储器30中没有压缩的音频文件，其中该确定过程在步骤209中进行，故而在步骤210，从HDD 36和/或CD/DVD ROM驱动器38和/或便携存储媒体80中读出压缩的音频文件并且载入系统存储器30中。例如，当由CD/DVD ROM驱动器38读出时，压缩的音频文件可以在CD或DVD上。在步骤210压缩的音频文件被载入系统存储器后，或者如果音频文件已经在系统存储器中，该确定过程在步骤209中进行，则在步骤211，使用系统CPU 26来解压缩该音频文件。
在步骤212，为了解压缩的音频数据，到Codec 42的DMA传送被初始化，然后，通过放大器44放大Codec 42的输出信号以便驱动扬声器和/或耳机46。在DMA传送被初始化后，在步骤212，控制循环返回到步骤208，以便判定音频解压缩请求是否处于未决状态。
应用
本领域技术人员将意识到，在压缩音频模式下可使用的各种软件应用所显出的进步，超过了在传统计算机系统和PC中所发现的进步。若干这样的应用包括：1)媒体选择；2)录音；3)获取和存储数字图像；和4)遥控应用。以下将参照图7的计算机系统700的框图对这些应用中的每一个进行详细地说明。每一个应用可仅以软件运行，并且在某些情况下可以和专用电路IC 40一道运行以便提高电源管理能力。计算机系统700包括早已描述的图3，5和6中的许多组件，其中相同的组件被相同地标注并且为清楚起见那些组件的重复描述将被忽略。四个应用的示例性列表不是唯一的，并且本领域技术人员将意识到其它各种应用，其中在音频压缩模式下计算机系统操作能够提供在传统计算机系统中所显示出的进步之上的进步。
媒体选择
多个压缩的音频文件可以存储在计算机系统700的不同媒体中。所述媒体包括FDD 36，CD/DVD盘，闪速媒体卡等等。所述文件可以编号到数千，因而所述文件通常可以以例如歌曲类型，艺术家，相册等等的目录结构被组织。有利的是，可作为小型OS 80一部分的媒体选择软件，响应至少一个功能键以便使用户从不同的媒体中去搜索、访问和选择音频文件或目录。
典型的功能键48可以包括停止、播放、暂停、快进、倒带和音量上调和下调键。通常，这些功能键单独动作，以使用户仅仅能够选择一个想要的动作。依照本发明的媒体选择软件使用户能够首先激活功能键的组合或序列以便进入目录模式。目录模式使用户能够访问不同的音频文件和目录，并且使用户能够使用至少一个功能键48去搜索、选择和存储不同的音频文件。一旦音频文件被发现或存储，用户通过又一次使用至少一个功能键来退出目录模式。
各种功能键，所述功能键的组合或序列可以被利用，以便进入、导航和退出目录模式。例如，诸如“停止”功能键的功能键，当音乐重放停止时可以被用于进入目录模式。作为选择，两个或更多个功能键，例如声音上调和声音下调功能键，可以被同时激活以便进入目录模式。一旦进入目录模式，一个或多个功能键可以使得用户在不同媒体的不同目录中导航不同的音频文件。所述导航可以使用户搜索、选择和存储音频文件。例如，快进和倒带键可以被用于在不同的音频文件和目录中搜索或滚动。声音上调和声音下调，或所有的其他功能键组也可以在该例子中使用。另外，为了显示目录信息可以使用LCD显示器34，以便使用户更容易地搜索不同的目录。最后，用户可以使用一个或多个功能键来退出目录模式。例如，按停止键可以退出目录模式。一旦退出该模式，用户可以按播放功能键去播放选择的音频文件。
录音应用
当计算机系统700在压缩音频模式下运行小型OS 80时，录音软件应用能被很快提供。在运行中，计算机系统700的用户可以选择录音模式。小型OS 80使得用户能够利用例如麦克风716的音频输入装置来输入模拟语音数据。Codec 42中的模数转换器然后将所输入的模拟语音数据信号转换成数字音频信号。编程IC40或南桥32以便接收来自Codec 42的数字音频输入信号并且通过使用主或DMA周期将其发送到例如系统RAM的系统存储器30。
然后，CPU 26可以从系统存储器30中检索语音数据，并且利用对于本领域技术人员来说公知的各种语音编码技术来执行语音数据压缩。压缩后，将相对小的语音文件然后发送到计算机系统700的大容量存储设备，例如硬盘驱动器36上，或者将该文件发送到闪速媒体卡(flash media card)上。如果将语音文件存储在闪速媒体卡上，那么该文件将可以被移动，并且置于其他任何计算机系统或者具有兼容的闪存卡(flash card)接口的已压缩的音频播放器中。
语音记录软件应用可以利用IC 40以及小型OS 80，或者可以只利用小型OS 80而不用任何IC 40。对于IC 40以及小型OS 80的解决方案来说，在语音记录应用期间，可以使用IC 40来使CPU 26在大多数时间上保持低功率状态。IC 40依照以前描述的那样进行操作，例如，参照已压缩的音频执行操作模式，包括在压缩的音频执行模式下的节能控制方法。同样地，当CPU 26没有执行诸如压缩语音数据的特定功能时，IC 40能够通过使CPU 26进入低功率状态来为计算机系统700节能。例如，当正将语音数据从codec 42传送到系统存储器30时，能够将CPU 26保持在低功率状态。由于语音记录软件以及压缩软件通常需要少量的CPU 26时间，因而能够有利地长时间将CPU 26置于低功率状态。IC 40还可以用来定时唤醒CPU 26。
IC 40可以另外安装缓冲器730，例如先进先出(FIFO)缓冲器，以便为了更加节能而使CPU 26甚至能够进入更深的休眠模式。例如，当计算机系统700处于工作状态时，CPU具有多种功率状态。其中一种状态是全功率状态。在该状态中，CPU相对于其余任何几种休眠状态来说消耗最大的功率。CPU还可以具有多种休眠状态，诸如轻度休眠状态以及深度休眠状态，其中CPU处于深度休眠状态时所消耗的功率，比其处于轻度休眠状态时所消耗的功率少。轻度休眠状态可以进一步划分为第一轻度休眠状态以及第二轻度休眠状态，其中CPU在第二轻度休眠状态时所消耗的功率，比其在第一轻度休眠状态时消耗的功率要少。
在一个实施例中，正如由ACPI规范所定义的一样，CPU的全功率状态可以是状态C0，第一轻度休眠状态可以是状态C1，第二轻度休眠状态可以是状态C2，且深度休眠状态可以是状态C3。本领域技术人员将意识到，CPU在每一个相继的休眠状态C1，C2，C3中所消耗的功率，都小于其在该状态前面的状态中所消耗的功率。然而，每个状态之间的功率消耗差别依赖于系统特定情况。
有利的是，IC 40的缓冲器730能够使CPU 26进入诸如状态C3的深度休眠状态。没有缓冲器，在语音记录应用中，CPU 26至多能够进入状态C2。配置缓冲器730以用于存储语音数据。当缓冲器730达到预定的少数据条件时，IC 40生成发送到CPU 26的深度休眠信号，指示CPU 26进入诸如状态C3的深度休眠状态。在另一方面，如果缓冲器中的语音数据达到预定的满数据条件，那么IC 40生成发送到CPU 26的唤醒信号，使得CPU 26能够执行语音压缩。本领域技术人员将意识到，缓冲器730具有内部寄存器，其能够被编程以用于依据缓冲器中的数据量来提供深度休眠信号以及唤醒信号。
作为选择，可以不使用IC 40，而仅通过利用小型OS的纯软件方式来执行相似的语音记录应用功能。在压缩音频模式下，用于计算机系统600操作的纯软件方式已经参考图6描述过了。在该语音记录应用的例子中，计算机系统700的操作将比利用在前详细描述的小型OS 80以及IC 40的解决方案要多消耗功率，这是由于CPU 26至多能够被置于状态C2，而非状态C3。在功率消耗低于所关心功耗的某些情况下，例如台式计算机系统，只采用小型OS 80的纯软件方法是有吸引力的方法，因为它比在前所述的小型OS 80以及IC 40选择便宜。
获取并且存储数字图像
诸如数字照相机、数字视频录像机等等各种数字设备，都是获取并且在诸如闪速媒体卡的各种存储设备上存储数字图像的外部设备。某些类型的闪速媒体卡包括SmartMediaTM、CompactFlashTM以及Memory Stick卡。某些这种数字设备712，例如数字照相机或者视频录像机，还可以包含在计算机系统700的内部，或者集成在计算机系统700上。
对于这种数字设备来说，在压缩音频模式下的计算机系统700的操作，给用户提供了获取并存储数字图像的方法，而无需等待很长时间的常规OS引导时间，并且同时提供额外的功率管理性能。采用数字设备712来获取数字图像时，其中该数字设备是内部设备或者是内置式数字设备，用户首先在音频压缩模式而非常规操作模式下来启动计算机系统700。相关的数字设备软件然后可以提示用户选择数字设备模式，并且使用户能够利用功能键48来指示数字设备712获取数字数据。例如，数字设备712可以是获取数字图片的数字照相机，或者是获取数字视频的数字录像机。数字图像然后可以显示在计算机系统700的视频显示屏上，和/或可以将这种数字图像存储在计算机系统700的大容量存储媒体上，例如HDD 36上。内部或者外部数字设备可以通过诸如USB或者IEEE1394的外围总线与计算机系统700相连。
如果数字设备712在计算机系统700的外部，那么用户能够利用相关的数字设备软件从数字设备712中导入数字数据，并在大容量存储设备，例如HDD 36上存储这种数据。同样的，数字设备软件应用程序为用户提供了简易的接口来导入数字数据，而无需等待很长时间的常规OS引导。例如，如果数字设备712是在计算机系统700的外部的数字照相机，那么数字设备软件允许用户下载数字图像到计算机系统700的大容量存储媒体中。
与先前所述的语音记录应用相似，数字照相机应用可以通过小型OS 80以及IC 40方案来实现，或者只通过小型OS 80的软件方案来实现。如果数字设备712是诸如内部数字照相机的内部设备，那么小型OS 80以及IC 40方案能够提供电源管理功能，该功能能够使得CPU能够处于诸如状态C3的深度休眠功率状态，直到实际获取图像。
作为选择，可以不使用IC40而只利用小型OS 80的纯软件方法来执行相似的数字获取或者存储功能。与语音记录应用中一样，在这种情况下，因为CPU 26至多能够被设置为状态C2，所以计算机系统700将消耗更大的功率。在功率消耗低于所关心功耗的某些情况下，例如台式计算机系统，由于只采用小型OS 80的纯软件方法比先前所述的小型OS 80以及IC 40选择要便宜，因此其是很有吸引力的方法。
遥控应用
当计算机系统700在压缩音频模式下进行操作时，能够提供遥控应用来基本取代功能键48，并且允许用户遥控计算机系统700的多个操作。遥控器722将控制信号提供给计算机系统700的遥控收发器714。遥控器722能够利用任何已知类型的控制技术，诸如红外或者射频(RF)。可以集成到系统桥的遥控收发器714接收来自遥控器722的控制信号。虽然没有同样地说明，但该遥控收发器714也可以与IC 40集成。甚至当计算机系统700关闭时，收发器714仍然是有电力的。
在操作中，用户可以利用遥控器722来激活压缩音频按钮。适当的控制信号于是被发送到遥控收发器714。如果计算机系统700最初是关闭的，那么收发器714将发送唤醒信号来打开计算机系统700。计算机系统700将在该点检查收发器以查看所接收到的控制信号是否指示请求在压缩音频模式下进行操作。如果是的话，小型OS将被载入系统存储器并且将如先前参考音频播放器电源开关54的激活操作所详细描述的那样，开始在压缩音频模式下进行操作。
同样的，计算机系统700的用户能够经由遥控器722访问在压缩音频模式下可利用的功能和应用，而不必物理地激活计算机系统的适当按键，例如功能键48。相同的遥控器722也可以具有常规的加电按钮，以便能够在正常操作模式下使计算机系统700加电，其中常规OS将被载入系统存储器。同样地，遥控器722也可以用来控制常规操作模式下的其他功能。
娱乐模式
除了压缩音频模式操作外，还经常将PC升级为包括有与常规PC计算应用典型无关的娱乐应用的主机。例如，这种娱乐应用包括包含有Internet(因特网)射频和压缩的音频重放的音频重放应用、DVD电影重放应用、IV观看应用、数字设备应用、遥控应用、语音记录应用等，但并不限于此。正象为了快速地进入音频重放以及其他应用而选择压缩的音频模式是十分有利的一样，为快速地进入由PC提供的娱乐应用而选择娱乐模式。同样的，PC用户能够选择在PC模式下，或者在娱乐模式下的PC操作。这种选择可以是基于硬件的，例如激活特定娱乐按钮，或者是基于软件的，例如经由选择菜单。如果选择了PC模式，那么将导致通常的引导序列以及主操作系统的载入，例如Windows。如果选择了娱乐模式，那么将导致引导序列以及替代的操作系统的载入，例如小型OS。如前所述，小型OS能够作为较大OS的一部分来实现，例如小型OS能够包括该较大OS用于娱乐应用的操作所必需的那些部分。同样的，小型OS可以是该较大OS的子集。用于装载小型OS的引导序列可以是在此将要详细描述的快速引导序列，以便使得用户能够快速进入娱乐应用。
快速引导
转向图8，其示出了快速引导处理过程的示例性流程图800。在此，将参考用于在娱乐模式下操作PC时的小型OS的引导来描述快速引导处理过程。本领域技术人员理解符合本发明的快速引导处理过程也能够被应用以加速其他操作系统的引导进程，例如主操作系统。在步骤802，当PC开启时开始小型OS的快速引导处理。在步骤804，可以对是否请求在娱乐模式下操作做出确定。例如，该确定可以在BIOS中依据是使用PC主电源开关还是使用娱乐模式开关开启PC的来确定。如上所述，这种选择还可以是基于软件的。如果请求常规的PC操作模式，那么在步骤806，系统引导至常规的操作，并且将常规OS，例如Windows，载入系统RAM并执行。
如果请求娱乐模式，那么在步骤808中，确定是否有硬件从先前的娱乐引导发生了改变。该确定通常由BIOS来执行。如果某些硬件已经改变，那么硬件变化标记可在步骤810被设置。如果硬件没有改变，那么不设置标记。接下来，执行BIOS引导进程(812)。该处理过程可以是典型的BIOS引导处理，或者是后面参考图9来详细描述的加速的BIOS引导处理。在BIOS引导处理(812)之后，将控制转移到小型OS装入程序(814)。小型OS装入程序然后将读取适当的小型OS图像(816)。该小型OS可以是部分主操作系统文件，或者其可以位于某些存储器存储设备中。它还可以以压缩格式被存储，并且假如这样的话，该小型OS装入程序将解压缩该压缩格式。在此时将控制转移到小型OS(818)。
一旦将控制转移到小型OS(818)，那么就确定Preconfigured ApplicationSuite&小型OS Memory Image(预设应用程序组&小型OS存储图像)(PSM图像)支持功能是否被激活(820)。如果该PSM图像支持没有被激活，那么将进行常规小型OS启动(822)。常规小型OS启动包括选择和装入各种软件模块，当在娱乐模式下操作PC时能够利用该软件模块。
如果PSM图像支持被激活，那么然后确定是否设置了硬件改变标记(824)。如果已经设置了该标记，则表明硬件配置在最后的娱乐引导之后已经改变，那么将进行常规小型OS启动(826)。该常规小型OS启动处理将包括基于新硬件配置执行小型OS软件模块以及应用程序装入处理。此外，由于PSM支持在这种情况下被激活，因而将创建新的PSM图像文件(830)。这种PSM图像文件然后将在随后的娱乐模式引导序列中加以利用。
如果没有设置硬件改变标记，则表明硬件配置没有从先前的娱乐模式引导序列中改变，那么适当的PSM图像文件立即被装入(828)，并执行(832)。在这种情况下，该适当的图像文件是在先前娱乐模式引导时创建的图像文件。
另外，各种PSM图像文件可以根据环境来载入。此外，这种PSM图像文件通常可以是在娱乐模式下的先前引导的PSM图像文件，其中硬件没有从先前引导发生改变。另一种PSM图像文件可以基于当前的特定硬件。为了选择要装载哪个PSM图像文件(828)而提供了引导时间机构。同样的，如果在这种PSM图像文件中获取所装载的配置，那么将加速小型OS启动。在理想的情况下，特定小型OS以及预装入的应用程序组的PSM图像能够使用挂起/恢复类似机构在启动后立即被获取，以允许快速地恢复到已知的PSM图像配置。
PSM图像文件通常可以包括“指纹”，用来识别所支持的硬件配置，包括包含有在PSM图像获取时的显示内容的展示屏(splash screen)，以及包括在PSM图像获取时由小型OS和PSM图像文件使用的该存储器部分的存储器图像。
此外，如果小型OS是主OS按比例减小的版本或者是主操作系统的子集，那么通过在关闭以主操作系统操作的计算机系统时自动卸载软件模块，更能加速该引导处理过程，这些软件模块对于娱乐模式是不需要的。因此，当计算机系统以娱乐模式再次启动时，作为主操作系统按比例减小的版本的小型OS将能够被更加快速地引导。
转到图9，示出了用于举例说明加速的BIOS引导处理的流程图900。加速的BIOS引导处理可以用作图8的BIOS引导处理(812)。当请求常规PC操作模式时，加速的BIOS引导处理还可以与主OS一起被利用。当在娱乐模式下被利用时，只要已经选择娱乐操作模式，加速的BIOS引导处理就启动(902)。BIOS确定是否有任何典型的BIOS操作任务可以被跳过(904)。如果有能够跳过的任务，那么将跳过这些任务(906)，从而节省了执行这些任务的时间。例如，能够跳过对于娱乐模式不需要的设备的所有硬件检验。而对小型OS启动所需要的硬件的任何硬件检验通常不应该被跳过。存储器测试任务也可以被跳过。
如果不能跳过任务，那么加速的引导处理确定这些任务是否可以被延期或者延迟(908)。如果这种任务能够被延期直到后来的时间，那么这种任务将被延期(910)。例如，可以延期的这种任务包括在盘被上旋(spun up)后，延期从盘上读取数据。实用的其他任何任务也应该被延期。在小型OS已经适当地装入后，这些任务能够被延期到然后的时间。
父母控制(Parental Control)
在常规PC模式下或者在娱乐模式下操作的计算机系统可以使用户能够进入各种各样的娱乐应用，例如DVD电影重放、TV、音频应用等。这种计算机系统还可以由各种年龄的儿童来使用。父母或者这些儿童的其他看管者也许希望能够控制各种娱乐应用的内容，以及这些应用可用的时间。此外，父母也许还希望允许不同年龄或成熟度的不同儿童能够访问不同的内容，例如他们可能希望允许一个孩子仅仅访问普通观众“G”级别的电影，但是允许另一个访问建议父母指导的“PG”级别的电影，以及希望当使用这种娱乐应用时能够跟踪儿童的活动。
转到图10，该图示出了符合本发明的父母控制系统1000的框图，该系统包括父母控制集成电路(IC)1002以及外部存储设备1012，以用来提供这种父母控制功能。IC 1002可以是具有本技术领域公知的其他组件的计算机系统的一部分。通常，父母控制IC 1002与外部存储设备1012合作以提供这种父母控制功能。外部存储设备1012可以包含有对于个别儿童或者一类儿童的特殊加密数据。外部存储设备1012可以是用于存储数据的任何类型的设备。例如，该存储设备可以是智能卡、SD卡、存储棒、紧密闪存卡等。IC 1002可以是单独的IC或者是与计算机系统中的其他IC集成，诸如CardBus控制器或者闪存卡阅读器，以刚好作为组合来命名。同样的，与另一个IC的集成通常减少了系统成本以及板尺寸。
在常规模式或者娱乐模式下的计算机系统的操作时，用户(例如，儿童)将他们的相关存储设备1012插入到计算机系统中的适当的插槽中。通常，IC1002作为存储设备1012和主机系统之间的接口，以允许主机系统和存储设备之间如在此进一步详细描述的那样进行安全通信。IC 1002允许主机系统适当读取存储设备1012上的数据，以便主机系统的适当操作系统，例如在娱乐模式下进行操作时的小型OS，能够依照存储设备1012上的指令数据来控制各种娱乐应用的各种文件的重放。同样地，IC 1002接收来自存储设备1012的第一编码信号，并将主机系统能够理解的第二解码信号提供给主机系统。
通常，父母控制IC 1002包括存储设备接口1004、主机接口1006、用户输入接口1008以及引擎1010，例如加密/解密引擎。存储设备接口1004在IC 1002和外部存储设备1012之间提供通信通道。相似地，主机接口1006允许IC 1002和主机系统之间进行通信。IC和主机系统之间的通信可以经由本技术领域公知的任何标准总线接口来进行，诸如PCI，USB，I2C，SMBus等。用户输入接口1008允许将用户命令通信给主机接口。例如，当用户正在操作处于娱乐模式下的计算机系统时，可以经由功能键，例如功能键48，或者经由诸如遥控器722的遥控器来输入用户命令。也可以经由键盘或者鼠标来输入用户命令。一旦用户输入所需要的命令，用户输入接口1008就解释该命令并且将相关命令提供给主机接口1006。然后可将相关命令经由主机接口1006提供给主机系统。适当的操作系统将相对于自存储设备1012接收到的信号对用户命令进行评估，以确定用户命令是否适当。例如，如果存储设备1012中的指令数据表明对于特定用户来说限制级别(“R”)的DVD电影的内容是不允许的话，那么在娱乐模式下的小型OS将拒绝该用户观看这种内容的请求。
父母控制IC 1002的引擎1010提供了存储设备1012和主机系统之间的安全通信。可以以编码格式在存储设备1012上存储数据，例如以加密格式，以便使得存储设备1012只可以由相关的父母控制IC 1002来读取。同样的，当主机系统需要从存储设备1012读取数据时，引擎1010的解密部分提供该功能。另一方面，当主机系统需要向存储设备1012写数据时，例如创建或者改变父母控制数据，引擎1010的加密部分提供该功能。引擎1010能够以硬件、软件或者它们的某种结合的形式来实现。在硬件实现形式中，引擎1010能够以微处理器或者以本技术领域公知的硬布线逻辑来实现。
为了恢复位于存储设备1012上的指令数据的内容，其中该内容可作为第一编码信号提供给IC 1002，引擎1010的解密部分需要正确的解密密钥。密钥实质上是对加密算法操作进行“解码”的算法。密钥还可以用来确保只有适当的存储设备1012可以由计算机系统使用。例如，由未授权用户或机器创建的存储设备应该不能通过解密引擎的密钥读取。如果没有找到有效的外部设备，那么适当的操作系统，例如娱乐模式下的小型OS，仍然可以允许基本或者普通级别的娱乐应用被访问并运行。
将存储设备1012编程为可以包括对于特定儿童的指令数据。可选的，可以将该存储设备提早预先编程，以便父母刚一购买计算机系统，就可以立即利用已编程的存储设备1012，而不必编程他们自己的存储设备。这种预先编程的存储设备可以用于特定类别的儿童，例如年龄在8到10岁之间的儿童。
不管谁对该存储设备进行编程，它都可以包含指令数据，以便当存储设备与父母控制IC 1002结合使用时，父母能够控制各种娱乐应用的内容、总的观看时间以及每日定时观看(time-of-day viewing)，并且甚至能够知晓儿童对计算机系统的使用情况。为了控制内容，可以将存储设备1012进行编程，以便当与父母控制IC 1002结合使用时，父母控制系统1000将不允许具有对于特定儿童不能接受的等级的某些文件被观看或者被听到，尽管与用户的指令相反。
例如，存储设备1012可以被编程以用来指定只有具有PG或者G级别的电影是能够观看的。相似地，可以将存储设备1012编程以用来指定不允许计算机系统播放成人内容级别的所有TV节目，或者播放成人内容级别的所有音频文件。在操作中，儿童将他们的相关的存储设备1012插入到计算机系统中的适当的插槽中。如果该儿童在娱乐模式下操作计算机系统，那么来自存储设备的表明各种娱乐选项的适当等级的指令数据将作为第一编码信号提供给IC 1002。存储设备接口1004然后将给引擎1010提供代表第一编码信号的编码输入信号。
在这种情况下，引擎1010将作为解密引擎，以将输入的编码信号转换为输出解码信号。主机接口接受来自引擎1010的输出解码信号，并且将第二解码信号提供给主机系统，例如当在娱乐模式下操作小型OS时，该第二解码信号能够由主机系统来读取。基于代表存储设备1012上的指令数据的第二解码信号，小型OS将控制不同的娱乐选项。例如，如果第二解码信号表明存储设备1012上的指令数据禁止播放R级别电影，尽管儿童经由功能键或者遥控器来命令播放这种电影，小型OS将不播放这种电影。
除了对内容进行控制外，父母控制系统1000还可以包括已编程用来将娱乐选项的访问时间限制为预定时间间隔期间的确定时限的存储设备1012。例如，可以对存储设备1012编程，将使用娱乐应用的时间限制为每天两小时。当儿童将他们的相关的存储设备插入到计算机系统的适当插槽中时，父母控制IC 1002将存储设备1012上关于时间限制的数据的指令传送到适当的OS上。同样地，适当的OS通过对照其内部时钟来记录该娱乐应用活动的开始时间，并且然后可以开始内部计数。这可以通过包括使用PLL定时器的本领域公知的任意方式来完成，其中该PLL定时器使用置位晶体来计时。一旦内部计数达到预定限制，适当的OS就关闭对于该特定儿童的所有娱乐应用。同样的，父母控制系统1000允许父母限制儿童有权使用各种娱乐应用的时间量(包括用于不同儿童的不同时间间隔)。
此外，父母控制系统1000可以包括存储设备1012，对其编程以基于每日定时来限制访问娱乐选项。例如，可以将存储设备1012编程为在具体的时间段里，例如9:00p.m.至7:00a.m.之间不允许使用娱乐应用。此外，将该数据经由父母控制IC 1002传送到适当的OS。通过对照计算机系统自己的内部时钟，适当的OS能够检测在禁止的时间期间特定的儿童是否试图访问娱乐应用并采取适当的行动。
除了基于内容、时间限制或者每日定时限制来禁止访问特定的娱乐应用外，能够使用包括父母控制IC 1002的父母控制系统1000来跟踪特定儿童对娱乐应用的使用情况。例如，播放过哪些视频或者播放过哪些音频文件的记录能够自动地存储在指定的存储区域中，诸如外部存储设备1012或者计算机系统的硬盘驱动器上，以命名一个组合。如果还可以访问Internet，那么能够利用这种技术来创建包括有已经访问过哪些网站的记录。
虽然按照在此提供的示范性实施例已经对本发明进行了描述，但是应该明白，这种公开只是为了举例说明而非限制。因此，在已经阅读前文所公开内容后，本领域技术人员无疑将会提出本发明的各种变更、修改和/或可供选择的应用，这些都不脱离本发明的实质和范围。由此，这意味着将所附权利要求解释为包括在本发明的实际的实质和范围内的所有变更、修改或者可供选择的应用。

Claims (17)

1、一种计算机系统，包括：
系统CPU，其响应控制信号来载入第一操作系统或者第二操作系统，其中所述第一操作系统由处于第一操作模式下的所述计算机系统来运行，而所述第二操作系统由处于第二娱乐模式下的所述计算机系统来运行。
2、如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于：在所述娱乐模式下操作的所述计算机系统运行娱乐软件应用，这些娱乐软件应用从由DVD重放应用、TV应用、数字设备应用、遥控应用、语音记录应用以及音频重放应用所组成的组中选择。
3、如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于：所述第二操作系统是所述第一操作系统的子集。
4、一种计算机系统，包括：
响应控制信号以装入第一操作系统或者第二操作系统的系统CPU，其中所述第一操作系统由处于第一操作模式下的所述计算机系统来运行，而所述第二操作系统由处于第二娱乐模式下的所述计算机系统来运行；以及父母控制电路，用于在外部存储设备和所述第二操作系统之间提供安全通信，所述外部存储设备包含用于相关用户的指令数据，该指令数据是关于限制在所述娱乐模式下所述计算机系统的操作的。
5、如权利要求4所述的计算机系统，其特征在于：所述父母控制电路包括：
主机接口，用于将代表所述指令数据的第二解码信号提供给所述操作系统；
存储设备接口，用于接受代表所述存储设备上的所述指令数据的第一编码信号；以及
引擎，用于接受来自所述存储设备接口的代表所述第一编码信号的编码输入信号，并且将代表所述第二解码信号的解码输出信号提供给所述主机接口。
6、如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于：所述引擎进一步用于接受来自所述主机接口的代表来自所述第二操作系统的命令的解码输入信号，并且将代表来自所述操作系统的所述命令的编码输出信号提供给所述存储设备接口。
7、如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于：所述指令数据包括时间限制数据，该数据包含在预定时间间隔期间的预定时间限制，如果在所述预定时间间隔期间超过所述预定时间限制，那么所述第二操作系统响应所述时间限制数据，终止在所述娱乐模式下所述计算机系统的操作。
8、如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于：所述指令数据包括内容限制数据，该数据包含对于相关文件组的禁止内容等级，所述第二操作系统响应所述内容限制数据，以禁止具有所述禁止内容等级的所述相关文件组的操作。
9、如权利要求5所述的计算机系统，其特征在于：所述指令数据包括每日定时限制数据，该数据包括禁止的每日定时间隔，所述第二操作系统响应所述每日定时限制数据，以在所述禁止的每日定时间隔期间，禁止在所述娱乐模式下所述计算机系统的操作。
10、适合在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统，所述计算机系统包括：
系统CPU，响应控制信号以装入第一操作系统或第二操作系统，其中所述第一操作系统由处于第一操作模式下的所述计算机系统来运行，而所述第二操作系统由处于第二音频压缩模式下的所述计算机系统来运行；以及
至少一个功能键，用于当所述计算机系统处于所述第二音频压缩模式下时，使用户能够进入目录模式，所述目录模式提供给所述用户访问所述音频文件的目录。
11、如权利要求10所述的计算机系统，其特征在于：所述至少一个功能键进一步用于使所述用户能够退出所述目录模式。
12、如权利要求10所述的计算机系统，其特征在于：进一步包括至少第二功能键，用于使所述用户能够在所述目录模式下搜索所述音频文件。
13、如权利要求12所述的计算机系统，其特征在于：所述第二功能键用于使所述用户能够在所述目录模式下选择所述音频文件。
14、如权利要求10所述的计算机系统，其特征在于：进一步包括视频显示屏，其中所述视频显示屏用于显示目录数据，以帮助所述用户在所述目录模式下导航。
15、如权利要求13所述的计算机系统，其特征在于：所述目录数据包括音频文件名称数据以及目录名称数据。
16、适合在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统，所述计算机系统包括：
系统CPU，响应控制信号以载入第一操作系统或第二操作系统，其中所述第一操作系统由处于第一操作模式下的所述计算机系统来运行，而所述第二操作系统由处于第二音频压缩模式下的所述计算机系统来运行，并且其中在所述音频压缩模式下操作的所述计算机系统运行软件应用，这些软件应用从由媒体选择应用、语音记录应用、数字设备应用以及遥控应用所组成的组中选择。
17、适合在音频压缩模式下播放音频文件的计算机系统，所述计算机系统包括：
收发器；以及
系统CPU，响应控制信号以装入第一操作系统或者第二操作系统，其中所述第一操作系统由处于第一操作模式下的所述计算机系统来运行，而所述第二操作系统由处于第二音频压缩模式下的所述计算机系统来运行，其中在接收来自相关的遥控器的遥控信号之后，由所述收发器提供所述控制信号。
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