CN1313942C - 在操作系统级实现数据处理的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在操作系统级实现数据处理的方法、设备和系统，本发明通过将应用程序的数据处理交由在操作系统级的数据处理设备进行处理，从而减小了各处理步骤之间的数据转送开销，减少了处理器的现场切换频率，进而提高了数据处理性能。

Description

在操作系统级实现数据处理的方法、设备和系统

技术领域

本发明一般涉及数据处理方法、设备和系统，尤其涉及在操作系统级实现数据处理的方法、设备和系统。

背景技术

随着多媒体技术的日益成熟，越来越多的设备开始支持多媒体应用，例如通过对大量的语音、图像等数据进行处理，来加以利用。这种设备的例子例如有移动电话、PDA等硬件配置较弱的普及运算设备，以及台式计算机、笔记本计算机等硬件配置较强的设备。

图1示出了在现有技术中设备进行数据处理的信息流向图。

当处于应用程序级的应用程序101要进行数据处理的时候，将向处于操作系统级的数据源获取管理单元102发出数据获取请求。响应数据获取请求，数据源获取管理单元102从处于物理设备级的相应的物理设备104获取将要被应用程序101处理的数据，并将其传送给应用程序101。应用程序101对所获取的数据进行处理后，将处理后的数据传送给操作系统级的数据处理结果输出管理单元103。由数据处理结果输出管理单元103将处理后的结果输出给相应的物理设备。

其中，数据源获取管理单元102和数据处理结果输出管理单元103例如可以是各种操作系统中的文件系统、协议、设备驱动程序等。在本发明中，将相对于应用程序来说用于实现数据输入的控制和管理的所有操作系统级的管理和控制软件称为数据源获取管理单元或者类似的称呼；将相对于应用程序来说用于实现数据输出的控制和管理的所有操作系统级的管理和控制软件称为数据处理结果输出管理单元或者类似的称呼。本领域技术人员将能够理解，上述数据源获取管理单元102和数据处理结果输出管理单元103可以是操作系统级的同一个处理单元。在本发明中，为了说明的方便，把它们区分为两个单元。物理设备可以是任何能够提供和接收存储数据的设备，包括但不限于硬盘，光盘，软盘，非易失存储器，磁带，因特网等等。

在图1所示的现有技术中，随着应用程序的执行进展，负责执行应用程序和操作系统的CPU需要在操作系统和应用程序之间进行现场切换；而且，处理前后的数据要在应用程序空间和系统空间中进行多次拷贝，从而加大了处理之间的数据传输量，并且使得CPU的处理变得复杂。

已经有人提出了试图提高数据处理性能的办法。其中之一是针对图1所示的处理中每个单独的步骤来进行改进，从而提高整体的性能，例如通过仅仅提高从物理设备中读出或向物理设备中写入数据的处理性能，或者提高与应用程序的读取数据或输出数据相关的操作来提高数据处理的整体性能。但是上述现有技术关注的都是单向的数据流动，例如仅仅提高应用程序的数据输入功能或者数据输出功能，或者仅仅提高物理设备的数据输入功能或者数据输出功能。

但是，在许多数据密集型的数据处理，例如多媒体数据处理中，在各个步骤(例如输入步骤，处理步骤和输出步骤)之间所进行的数据拷贝与在各个步骤中所执行的数据处理相比，前者对系统整体性能的影响是不可忽视的。尤其是，对于处理过程少而数据转送量多的轻量型数据处理(lightweight data processing)来说，各步骤之间的数据转送开销更是决定系统整体性能的关键因素。

遗憾的是，现有技术中没有考虑到上述存在的问题，而仅仅从各个步骤的处理出发来优化局部的性能。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种在操作系统级实现数据处理的方法、设备和系统，从而减小各处理步骤之间的数据转送开销，进而提高系统性能。

本发明的另一个目的是提供一种在操作系统级实现数据处理的方法和设备，从而提供了一种安全的数据处理方式。

本发明的还有一个目的是提供一种在操作系统级实现数据处理的方法和设备，从而减少处理器的现场切换频率。

为了实现上述目的，本发明提供一种在操作系统级实现数据处理的方法，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于，包括步骤，

接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

根据该数据处理类型确定所述操作系统级的一个相应的数据处理单元，根据所述数据源参数确定数据源，根据所述数据输出参数确定数据输出目标；

在所述数据源、所述数据处理单元以及所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道；

从所述数据源获取要被处理的数据；

由所述数据处理单元对所获取的数据进行处理；

将处理结果输出到所述数据输出目标。

本发明还提供一种在操作系统级实现数据处理的设备，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于包括，

应用程序接口，用于接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

抽取装置，用于从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

数据处理装置，用于对数据进行处理；

控制装置，用于在根据该数据源参数确定的所述数据源、所述数据处理装置以及根据该数据输出参数确定的所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道，

所述数据处理装置根据所抽取出的数据处理类型对从所述数据源获取的要被处理的数据进行处理，

所述控制装置将处理结果输出到所述数据输出目标。

本发明还提供一种在操作系统级实现数据处理的系统，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于包括，

应用程序接口，用于接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

抽取装置，用于从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

数据处理装置，用于对数据进行处理；

数据源获取装置，用于根据该数据源参数确定具体的数据源。

数据处理结果输出装置，用于根据该数据输出参数确定具体的数据输出目标。

控制装置，在所述数据源、所述数据处理装置以及所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道，并且进行如下控制，

使所述数据源获取装置从该数据源获取要被处理的数据；

使所述数据处理装置根据所抽取出的数据处理类型对所获取的数据进行处理；

使所述数据处理结果输出装置将处理结果输出到所述数据输出目标。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

图1示出现有技术中的数据处理过程示意图。

图2示出根据本发明的数据处理过程的总体方框图。

图3示出根据本发明的数据处理设备的一个实施例的方框图。

图4示出根据本发明的数据处理设备的操作过程的流程图。

具体实施方式

现在将结合图2描述根据本发明的数据处理过程的总体方框图。

与现有技术相比，本发明在操作系统级增加了一个数据处理引擎210，而且应用程序级与操作系统级的数据交换的处理与现有技术也有所不同。

如图2所示，根据本发明的数据处理系统包括数据源获取装置205，数据处理引擎210以及数据处理结果输出装置215。

在与物理设备级的物理设备220进行数据的读取处理方面，该数据源获取装置205与图1中的数据源获取管理单元102的功能类似。在与物理设备级的物理设备220进行数据的写入处理方面，该数据处理结果输出装置215与图1中的数据处理结果输出管理单元103的功能类似。本领域的技术人员将能够理解，已有的各种操作系统中的文件系统、协议、设备驱动程序等都可以作为数据源获取装置205和数据处理结果输出装置215。

但是根据本发明的数据源获取装置205不是将所读取的数据转送给应用程序201，而是转交给同样位于操作系统级的数据处理引擎210。另外，数据处理结果输出装置215也不是从应用程序201接收数据，而是从数据处理引擎210接收处理后的数据，并进而将处理后的数据按照已有技术转送到物理设备。

数据处理引擎210负责从应用程序201接收数据处理请求，从数据源获取装置205中读取数据，对相应的数据进行处理，并进而将处理结果转送到相应的数据处理结果输出装置215。后面将对数据处理引擎210进行详细描述。

因此，根据本发明，消除了在应用程序201与操作系统级的数据源获取装置205以及数据处理结果输出装置215之间的大量的数据转送，从而降低了在数据处理期间进行数据转送的开销。而且，由于数据输入→数据处理→数据输出这些处理过程都是在操作系统级实现的，因此对于执行数据管理和控制的处理器来说，降低了在操作系统和应用程序之间进行现场切换的次数，使得处理器的处理复杂度减小。

图3详细地示出了根据本发明的数据处理引擎的一个实施例的构成方框图。与图2中的具体部件相同的那些部件使用了与图2相同的附图标记，并且在此省略其说明。

如图3所示，该数据处理引擎210包括应用程序接口2100，控制装置2105，抽取装置2110和数据处理装置2115。

其中应用程序接口2100负责与应用程序201进行交互，接收来自应用程序201的数据处理请求，向应用程序发送数据处理结果信息或者其他交互控制信息。

应用程序201的数据处理请求可以包括数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数。数据源参数和数据输出参数例如是硬盘驱动器标识符，光盘标识符等等可以标识数据源或者数据输出目标的参数。数据处理类型例如包括所要求进行的数据处理的类型标识符。

抽取装置2110从应用程序201通过应用程序接口2100所发送的数据处理请求中抽取出应用程序所要求的数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数。

数据处理装置2115包括第一数据处理单元2120，第二数据处理单元2125...以及第N数据处理单元2130。

这些数据处理单元的每一个可以理解为能够完成一定类型的处理的模块。尤其是，这些数据处理单元是多个应用程序可以共享的涉及对多媒体数据进行处理的模块。例如第一数据处理单元2120可以专门用来实现某种类型，例如MP3类型的数据压缩；第二数据处理单元2125可以专门用来实现某种类型，例如MP3类型的数据解压缩。第N数据处理单元2130可以专门用来实现例如语音压缩。可以根据多个应用程序的共同需要设计定制多种数据处理单元，来处理这些应用程序共用的数据处理请求。并且这些数据处理单元可以根据需要添加到数据处理装置2115中供应用程序使用。

另外，对于本领域技术人员来说，还可以将这些数据处理单元结合起来进一步地为应用程序提供整体服务。

控制装置2105从抽取装置2110接收应用程序所要求的数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数。

控制装置2105根据所抽取出的数据处理类型判断数据处理装置2115中是否包括能够进行该种类型的数据处理的数据处理单元，并且在判断为具有相关处理能力的数据处理单元的时候，将其确定为当前可用数据处理单元。

本领域的技术人员将能够理解，可以在控制装置2105中预先保持数据处理装置2115中的那些数据处理单元所能够处理的数据处理类型信息，也可以由数据处理装置2115本身保持其数据处理单元所能够处理的数据处理类型信息。当控制装置2105进行判断的时候，参照其自己所预先保持的信息，或者通过询问数据处理装置2115来进行判断处理。

数据源获取装置205从控制装置2105接收数据源参数，根据该数据源参数确定具体的数据源。

数据处理结果输出装置215从控制装置2105接收数据输出参数，根据数据输出参数确定具体的数据输出目标。

控制装置2105然后在所确定的具体数据源、当前可用数据处理单元以及所确定的具体数据输出目标之间建立一个数据处理通道。

然后控制装置2105在该数据处理通道中进行控制，使数据源获取装置从具体数据源获取要被处理的数据；使当前可用数据处理单元对所获取的数据进行处理；使数据处理结果输出装置216将处理结果输出到具体的数据输出目标。因此，在本发明中控制装置2105对数据通道内工作的各装置的工作进行协调。

本领域的技术人员可以理解，在需要的时候，应用程序201还可以通过应用程序接口2100以及控制装置2105与当前正在执行的数据处理单元进行交互，例如向数据处理单元发出中断请求，响应数据处理单元的要求进一步发出相应的指示等等。

图4示出了根据本发明的数据处理设备的处理流程图。

首先在步骤400，应用程序接口2100从应用程序201接收一个数据处理请求。

在步骤405，抽取装置2110从应用程序接口2100所接收的数据处理请求中抽取出应用程序210所要求的数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数。

在步骤410，控制装置2105根据所抽取出的数据处理类型判断数据处理装置2115是否具有该种类型的数据处理能力。

当判断为不具有该种类型的数据处理能力的时候，前进到步骤415，控制装置2105通知应用程序201不能响应其请求。

当判断为具有该种类型的数据处理能力的时候，前进到步骤420，数据源获取装置205从控制装置2105接收数据源参数，根据该数据源参数确定具体的数据源；数据处理结果输出装置215从控制装置2105接收数据输出参数，根据数据输出参数确定具体的数据输出目标。

然后在步骤425，控制装置2105在该具体的数据源、该数据处理单元以及该具体的数据输出目标之间建立一个数据处理通道，控制数据源获取装置205从具体数据源获取要被处理的数据；控制当前可用数据处理单元对所获取的数据进行处理；控制数据处理结果输出装置216将处理结果输出到具体的数据输出目标。

可选的，当当前可用数据处理单元完成了处理后，控制装置2105通过应用程序接口2100通知应用程序201该数据处理工作已经完成。

可选的，控制装置2105可以通过应用程序接口2100通知应用程序201该数据处理单元在处理过程中的实时进展或者中间结果。

可选的，在应用程序201向控制装置2105提出数据处理请求的时候，控制装置2105可以先检查该应用程序201是否具有提出请求的权限，从而使得本发明的数据处理引擎更为安全。

通过以上的实施例可以理解，本发明通过将应用程序的数据处理工作放在操作系统级进行实现，减少了应用程序与操作系统之间的数据交互量，并且减少了CPU在应用程序与操作系统之间的现场切换次数。因此，简化了应用程序和擦作系统之间的交互关系，使数据处理速度加快，并且减轻CPU的负荷，从而提高了系统的性能。

另外，由于数据处理单元位于操作系统级，因此可以为其应用各种操作系统级的安全处理。而对于用户来说很难对操作系统级的处理进行干预和解密，因此本发明提供了一种对数据进行安全处理的方式。

另外，根据本发明，控制装置2105可以响应应用程序的请求，将多个数据源参数发送给数据源获取装置205，从而可以根据数据源参数确定多个具体的数据源。控制装置2105可以响应应用程序的请求，将多个数据输出参数发送给数据处理结果输出装置215，从而可以根据数据输出参数确定多个具体的数据输出目标。因此本发明可以根据应用程序的要求适用于具有一个输入和多个输出、多个输入和一个输出以及多个输入和多个输出的场合。

另外，本领域的技术人员将能够理解，本发明还可以作为一个附件与其它的用于优化数据处理的应用进行集成使用，来提高数据处理的性能。

应该注意的是，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，并不构成对本发明的限制。

另外，上述各操作过程可以以存储在各种介质中的计算机可以执行的程序的方式实现。这些介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质。

虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是对于本领域的技术人员来说，仍可以对上述实施方式作出各种修改和变更而不改变本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种在操作系统级实现数据处理的方法，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于，包括步骤，

接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

根据该数据处理类型确定所述操作系统级的一个相应的数据处理单元，根据所述数据源参数确定数据源，根据所述数据输出参数确定数据输出目标；

在所述数据源、所述数据处理单元以及所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道；

从所述数据源获取要被处理的数据；

由所述数据处理单元对所获取的数据进行处理；

将处理结果输出到所述数据输出目标。

2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述确定数据处理单元的步骤包括：

根据该数据处理类型确定在所述操作系统级是否存在一个数据处理单元能够处理该数据处理请求；

如果存在能够处理该数据处理请求的数据处理单元，则将所述数据处理单元确定为与该数据处理请求相应的数据处理单元。

3.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理单元至少进行如下类型的数据处理之一：多媒体数据压缩处理，多媒体数据解压缩处理，语音识别处理。

4.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，根据应用程序的数据处理要求定制所述数据处理单元。

5.一种在操作系统级实现数据处理的设备，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于包括，

应用程序接口，用于接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

抽取装置，用于从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

数据处理装置，用于对数据进行处理；

控制装置，用于在根据该数据源参数确定的所述数据源、所述数据处理装置以及根据该数据输出参数确定的所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道，

所述数据处理装置根据所抽取出的数据处理类型对从所述数据源获取的要被处理的数据进行处理，

所述控制装置进行控制，将处理结果输出到所述数据输出目标。

6.根据权利要求5所述的数据处理设备，其特征在于，

所述数据处理装置包括至少一个数据处理单元，

所述控制装置被配置为，根据该数据处理类型确定在所述操作系统级是否存在一个数据处理单元能够处理该数据处理请求；

如果存在能够处理该数据处理请求的数据处理单元，则将所述数据处理单元确定为对该数据处理请求进行数据处理的数据处理单元。

7.根据权利要求5所述的数据处理设备，其特征在于，所述数据处理单元至少进行如下类型的数据处理之一：多媒体数据压缩处理，多媒体数据解压缩处理，语音识别处理。

8.根据权利要求5所述的数据处理设备，其特征在于，所述数据处理单元是根据应用程序的数据处理要求定制的。

9.一种在操作系统级实现数据处理的系统，用于对一个应用程序的数据处理请求进行数据处理，其特征在于包括，

应用程序接口，用于接收来自所述应用程序的该数据处理请求；

抽取装置，用于从该数据处理请求中抽取出数据源参数、数据处理类型以及数据输出参数；

数据处理装置，用于对数据进行处理；

数据源获取装置，用于根据该数据源参数确定具体的数据源；

数据处理结果输出装置，用于根据该数据输出参数确定具体的数据输出目标；

控制装置，在所述数据源、所述数据处理装置以及所述数据输出目标之间建立一个数据处理通道，并且进行如下控制，

使所述数据源获取装置从该数据源获取要被处理的数据；

使所述数据处理装置根据所抽取出的数据处理类型对所获取的数据进行处理；

使所述数据处理结果输出装置将处理结果输出到所述数据输出目标。

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