程序加載方法的技術(shù)分析

韓典伯 關(guān)紅磊

摘 要：近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，越來(lái)越多的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電商平臺(tái)將應(yīng)用程序作為盈利的主戰(zhàn)場(chǎng)之一，目前，Android平臺(tái)和IOS平臺(tái)的應(yīng)用程序數(shù)量早已超百萬(wàn)，用戶移動(dòng)終端上安裝的應(yīng)用程序也越來(lái)越多。然而，這些應(yīng)用程序在給用戶帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了安裝的困擾。因?yàn)椋煌僮飨到y(tǒng)的應(yīng)用程序的安裝包的格式不同。因此，為了消除不同操作系統(tǒng)之間的兼容性問(wèn)題，方便、快捷地實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)安裝應(yīng)用程序成為每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)公司的必修課，我們作為終端用戶，在日常生活中對(duì)上述問(wèn)題也深有體會(huì)。本文從專利角度觸發(fā)，通過(guò)檢索、統(tǒng)計(jì)、分析了程序加載領(lǐng)域的專利申請(qǐng)，對(duì)程序加載領(lǐng)域的專利申請(qǐng)狀況和技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，有助于該領(lǐng)域?qū)＠臋z索和審查工作。

關(guān)鍵詞：程序加載；技術(shù)演進(jìn)；專利分析

一、前言

程序加載，即把硬盤上的有用程序調(diào)到內(nèi)存中的整個(gè)過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，在我們啟動(dòng)程序或安裝程序時(shí)都會(huì)有加載。程序加載領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)、智能電子設(shè)備的發(fā)展同樣的密不可分的，因?yàn)殡娮釉O(shè)備是程序的載體，只有電子設(shè)備發(fā)展到了一定的高度，才會(huì)催生出程序，因而，才會(huì)涉及到程序加載這一技術(shù)問(wèn)題。因此和其他一些基礎(chǔ)學(xué)科相比，這一技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，在國(guó)際上相關(guān)技術(shù)內(nèi)容的專利申請(qǐng)是從2000年左右開始出現(xiàn)的。

歷經(jīng)將近二十年的發(fā)展和變化，隨著各種程序依托的載體逐漸由舊式的臺(tái)式電腦轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在的便攜式智能電子設(shè)備，程序加載技術(shù)也在不斷的發(fā)展和改良。程序加載領(lǐng)域的專利申請(qǐng)沒(méi)有特別清晰的技術(shù)分支，但是各種程序加載技術(shù)所要解決的問(wèn)題以及所要取得的技術(shù)效果卻沒(méi)有太大的變化，簡(jiǎn)而言之，大部分程序加載相關(guān)的專利申請(qǐng)離不開兩方面的改進(jìn)：一類是與軟件相關(guān)的，具體可以為操作系統(tǒng)的加載、云計(jì)算以及面向?qū)ο缶幊痰?；另一類是與對(duì)硬件相關(guān)的，具體可以為外圍設(shè)備的加載以及驅(qū)動(dòng)加載等。下面將按照程序加載領(lǐng)域的專利申請(qǐng)所包含的大致范圍進(jìn)行分類來(lái)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行概述。

二、程序加載技術(shù)大致分類

（一）操作系統(tǒng)加載

操作系統(tǒng)是臺(tái)式機(jī)，筆記本電腦或者個(gè)人數(shù)字助理（PDA）一類的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它同時(shí)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源，比如CPU，內(nèi)存，設(shè)備驅(qū)動(dòng)和存儲(chǔ)器。此外，操作系統(tǒng)提供允許用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信和交互的用戶接口。操作系統(tǒng)的另一個(gè)重要功能是提供應(yīng)用程序與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間通信和數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)，它通常被稱為應(yīng)用程序接口（API）。操作系統(tǒng)的例子有Windows、Linux、IOS和Android等。

通常情況下，操作系統(tǒng)在加載到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）之前保存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬盤上。因此，安裝在具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)是不可移動(dòng)的。此外，為了達(dá)到想要的設(shè)置，用戶必須在每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上配置操作系統(tǒng)。

以Android或者Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)的智能設(shè)備中，一般包括多個(gè)分區(qū)。以Android操作系統(tǒng)為例，其包括：快速啟動(dòng)fastboot分區(qū)（負(fù)責(zé)啟動(dòng)boot）、內(nèi)核kernel分區(qū)（負(fù)責(zé)啟動(dòng)kernel系統(tǒng)）、系統(tǒng)system分區(qū)（負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)文件）、用戶數(shù)據(jù)userdata分區(qū)（負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)）、以及緩存cache分區(qū)（負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)緩存）等，以控制智能設(shè)備的硬件。

（二）驅(qū)動(dòng)加載

隨著移動(dòng)終端和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越多地通過(guò)將手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的方式來(lái)接入因特網(wǎng)，從而獲取各種各樣的信息，進(jìn)而享受更加豐富的游戲、娛樂(lè)、影音、社區(qū)群體等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

現(xiàn)有的技術(shù)中，以安卓Android終端為例，在Android終端與計(jì)算機(jī)通信之前，必須在計(jì)算機(jī)上先安裝好相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，然后Android終端才能與計(jì)算機(jī)正常通信；當(dāng)計(jì)算機(jī)上沒(méi)有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，就無(wú)法進(jìn)行連接了，造成用戶的不便。

目前，公知的驅(qū)動(dòng)加載有兩種方式：1、靜態(tài)加載，即把驅(qū)動(dòng)程序直接編譯進(jìn)內(nèi)核；2、動(dòng)態(tài)加載，即把驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核獨(dú)立開來(lái)，在需要的時(shí)候手動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)到內(nèi)核中去。

在一般的桌上型計(jì)算機(jī)或是筆記型計(jì)算機(jī)中，都會(huì)安裝有顯示卡來(lái)實(shí)施顯示功能，在計(jì)算機(jī)開機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)包含的韌體所燒錄的基本輸出輸入系統(tǒng)會(huì)被讀出至內(nèi)存，以使得計(jì)算機(jī)的中央處理單元可讀取并執(zhí)行內(nèi)存上的基本輸出輸入系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)的大部分主要功能，其中所述主要功能即包含有所述顯示卡的驅(qū)動(dòng)功能，如此一來(lái)，可在計(jì)算機(jī)開機(jī)后透過(guò)上述各接口來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示卡，來(lái)執(zhí)行顯示卡的顯示功能。

（三）云計(jì)算

隨著云計(jì)算的興起，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域正發(fā)生著深刻的變革。我國(guó)云計(jì)算服務(wù)市場(chǎng)處于起步階段，云計(jì)算技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)具備一定的發(fā)展基礎(chǔ)。我國(guó)云計(jì)算服務(wù)市場(chǎng)總體規(guī)模較小，但追趕勢(shì)頭明顯。具Gartner估計(jì)，2011年我國(guó)在全球約900億美元的云計(jì)算服務(wù)市場(chǎng)中所占份額不到3%，但年增速達(dá)到40%，預(yù)期未來(lái)我國(guó)與國(guó)外在云計(jì)算方面的差距將逐漸減小。

總結(jié)起來(lái)云計(jì)算具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）超大規(guī)模，“云”能賦予用戶前所未有的計(jì)算能力；（2）虛擬化，云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)；（3）高可靠性，“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性；（4）通用性，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行；（5）高可擴(kuò)展性，“云”的規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要；（6）按需服務(wù)，“云”是一個(gè)龐大的資源池，你可以按需購(gòu)買；（7）極其廉價(jià)，由于“云”的特殊容錯(cuò)措施可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成云，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬(wàn)美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)。

隨著云計(jì)算的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外推出的云管理平臺(tái)在資源管理、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行監(jiān)控和交互處理等方面都在近年來(lái)取得了快速的發(fā)展。在云管理平臺(tái)交互處理方面，雖然目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于云管理的研究尚處于起步階段，未能形成系統(tǒng)的解決方案，但是各大云計(jì)算廠商以及開源社區(qū)都從不同角度對(duì)云管理智能化技術(shù)做出了積極的探索。

（四）面向?qū)ο缶幊?/p>

面向?qū)ο缶幊淌且环N計(jì)算機(jī)編程架構(gòu)。OOP的一條基本原則是計(jì)算機(jī)程序是由單個(gè)能夠起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成。OOP達(dá)到了軟件工程的三個(gè)主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。為了實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)算，每個(gè)對(duì)象都能夠接收信息、處理數(shù)據(jù)和向其它對(duì)象發(fā)送信息。

在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，?duì)象和傳遞消息分別表現(xiàn)事物及事物間相互聯(lián)系的概念。類和繼承是適應(yīng)人們一般思維方式的描述范式。方法是允許作用于該類對(duì)象上的各種操作。這種對(duì)象、類、消息和方法的程序設(shè)計(jì)范式的基本點(diǎn)在于對(duì)象的封裝性和類的繼承性，通過(guò)封裝能將對(duì)象的定義和對(duì)象的實(shí)現(xiàn)分開，通過(guò)繼承能體現(xiàn)類與類之間的關(guān)系，以及由此帶來(lái)的實(shí)體的多態(tài)性，從而構(gòu)成了面向?qū)ο蟮幕咎卣鳌?/p>

Android操作系統(tǒng)發(fā)展迅猛，HTML5技術(shù)也日趨成熟，為了在Android系統(tǒng)中更好地支持網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用，需要擴(kuò)展其對(duì)網(wǎng)頁(yè)接口的支持，實(shí)現(xiàn)在Android系統(tǒng)中擴(kuò)展瀏覽器本地接口。傳統(tǒng)的瀏覽器本地接口擴(kuò)展方法一是針對(duì)不同的操作系統(tǒng)需要在不同的平臺(tái)源碼環(huán)境中進(jìn)行重復(fù)編譯開發(fā)，二是接口形式單一，無(wú)法滿足網(wǎng)頁(yè)開發(fā)對(duì)JavaScript接口的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]方大壽.《軟件技術(shù)基礎(chǔ)》.天津大學(xué)出版社，2005年2月。

[2]汪作文.《軟件工程》.重慶大學(xué)出版社，2004年8月。