JPH01309149A - 入出力制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔４既要〕 外部記憶装置からデータを先読みする入出力制御方式に
関し、 アクセス要求元がアクセスしたブロック番号履歴から次
に読み込むブロックを予測して先読みし、高速な入出力
を実現することを目的とし、外部記憶装置から先読みし
たデータを格納するバッファと、アクセス要求元からア
クセスされたデータのブロック番号履歴を収集する監視
部と、この監視部によって収集したブロック番号履歴に
基づいて、予め設定した予測パターンを参照して先読み
しようとするブロック番号を予測する予測部とを備え、
この予測部によって予測されたブロック番号のデータを
上記外部記憶装置から先読みして上記バッファに格納し
、アクセス要求のあったデータがこのバッファに先読み
されている場合に、該当データをアクセス要求元に転送
するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、外部記憶装置からデータを先読みする入出力
制御方式に関するものである。近年の半導体技術の進歩
により主記憶装置のアクセス速度は年々向上している。

しかし、外部記憶装置のアクセス速度はあまり改善され
ておらず、主起４ＬｔＫ置と外部記憶装置との間のアク
セス速度のギャップが大きくなってきている。このため
、速度の異なる２つの装置間で効率良好に入出力する手
段が要望されている。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕従来の人
出力制御方式は、第７図（イ）に示すように、バッファ
を２つ用意し、１つのバッファＡにデータを読み込み（
図中■）、主記憶装置１１上のプログラム１２がそのデ
ータを処理している間に、別のバッファＢに次の指定さ
れたブロックのデータを先読みする（図中■）。このよ
うに、データの処理と、先読みとを同時並列に実行し、
入出力を実効的に高速化するようにしている。しかし、
アクセス要求元のプログラム１２が次に先読みすべきデ
ータを予め指定する必要があり、プログラム１２を作成
する上で入出力に関する制御を意識しなければならず、
プログラミングの生産性を低下させてしまうという問題
があった。

また、第７図（ロ）に示すように、プログラムに先読み
するデータを予め指定させることなく、あるデータ（図
中■）を読み込む場合にそのデータの存在する外部記憶
装置１３上のブロックに隣接する複数のブロック（図中
■）を予め先読みする方式がある。そして、次のアクセ
スするデータ（図中■）がこれら先読みしたデータに該
当すれば、外部記憶装置１３をアクセスすることなく、
バッファ１４から高速にデータを読み込むことが可能と
なる。この方式は、隣接したブロックを順次アクセスす
る場合には、高速化に効果がある。

しかし、それ以外の場合には、先読みのための無駄な外
部記憶装置１３へのアクセスが増大してしまい、効率的
でないという問題がある。

本発明は、アクセス要求元がアクセスしたブロック番号
履歴から次に読み込むブロックを予測して先読みし、高
速な入出力を実現することを目的としている。

〔課題を解決する手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。

第１図において、主記憶装置１は、アクセス要求元とな
るプログラム２などを格納するものである。

外部記憶装置３は、データを記憶するアクセス速度の遅
いディスク装置などである。

バッファ４は、外部記憶装置３から先読みしたデータを
一時的に保持する高速メモリである。

バッファ管理部５は、バッファ４に先読みしたデータを
プログラム２に転送するなどの各種制御を行うものであ
る。

監視部６は、プログラム２が外部記憶装置３をアクセス
したブロック番号を監視してブロック番号履歴情報を収
集などするものである。

予測部７は、ブロック番号履歴情報に基づいて、次に先
読みするブロック番号を予測などするものである。

入出力部８は、外部記憶装置３に対するデータの入出力
を行うものである。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、監視部６がプログラム
（アクセス要求元）２から外部記憶装置３に対するアク
セス要求のブロック番号履歴情報を収集し、予測部７が
このブロック番号履歴情報に対応する予測パターンを見
つけ、この予測パターンに対応した次に先読みするブロ
ック番号を予測してバッファ管理部５に通知し、バッフ
ァ管理部５が入出力指部８に指示して外部記憶装置３か
ら先読みしたブロックのデータをバッファ４に格納し、
プログラム２からのアクセス要求例えばＲＥＡＤ要求に
対応してバッファ４から該当する先読みしたデータを主
記憶装置１に転送するようにしている。

従って、プログラム（アクセス要求元）２は先読みすべ
きブロック番号を意識することなく、ブロック番号履歴
情報に基づいて予測して先読みしたバッファ４に格納さ
れているデータを、高速に読み出すことが可能となる。

〔実施例〕

次に、第２図から第６図を用いて本発明の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第２図において、外部記憶装置３は、複数のブロックに
分割してデータを記憶するものである。

このブロックは、ディスク装置におけるデータ記憶単位
例えばレコードである。

バッファ４は、複数のバッファブロックから構成されて
いる（第３図参照）。

監視部６は、プログラム２が外部記憶装置３をアクセス
するブロック番号を監視する監視制御部６ａ、この監視
して収集したブロック番号をスタックしてブロック番号
履歴を収集するブロック番号スタック６ｂなどから構成
されている。ブロック番号スタック６ｂは、複数あり、
入出力を要求するプログラム２毎、および要求先の外部
記憶装置３毎に設けて、ブロック番号頑歴を収集するよ
うにしている。

予測部７は、予測パターンを予め格納する予測パターン
スタック７ｂ、監視部６によって収集されたブロック番
号履歴に基づいて次に先読み、すべきブロック番号を予
測する予測計算部７ｃ、プログラム２から通知された設
定パターンを予測バクーンスタック７ｂに設定する予測
パターン設定部７ｄ、および各種制御を行う予測制御部
７ａなどから構成されている。予測パターンスタック７
ｂは、複数存在し、プログラム２毎、および外部記憶装
置３毎に設け、これらに対応した予測パターンを格納す
る。

第３図は、第２図バッファ４を構成するバッファブロッ
ク例を示す。ここで、ブロックＮｏは、外部記憶装置３
から当該バッファプロ、りに先読みしたブロック番号を
表す。更新フラグは、プログラム２からのＲＥＡＤ要求
に対応して、当該ハソファブロノク内のデータを転送し
た時にセットするものであり、いわばヒントした状態を
表すフラグである。このフラグがセントされているバッ
ファブロックは、再度ＲＥＡＤ要求がある確率が裔いＬ
のとして、取り扱うようにする。データは、外部記憶装
置３から読み出した当該ブロックＮ。

のデータである。

次に、第４図フローチャートに示す順序に従い、第２図
構成の動作を第５図および第６図を用いて詳細に説明す
る。

第４図において、■は、プログラム２がバッファ管理部
５に対してｒｅａｄ　　ｉを発行する。

■は、バッファ４にあるか否かを検索する。これは、バ
ッファ管理部５が、第３図バッファブロック内のバッフ
ァＮｏを検索して読み出し要求のあったブロックｉが存
在するか否かを判別することを意味している。ＹＥＳの
場合には、■で当該見つけたブロックｉのデータを主記
憶装置１に転送する。Ｎｏの場合には、バッファ管理部
５が入出力部８に指示して外部記憶装置３からブロック
ｉのデータをバッファ４に格納し、■でブロックＮＯの
登録およびリンクを張り、■で当８亥バッファ４から主
記憶装置１にデータ転送する。

次に、以下の処理によって先読みを行う。

■は、監視部６でブロック番号スタック６ｂにｒｅａｄ
　　ｉをＰＵＳ）ｆ（ブツシュ）する。これは、プログ
ラム２がバッファ管理部５に対して読み込み要求したブ
ロック番号を監視してブロック番号届歴を収集すること
を意味している。

■は、予測部７がブロック番号スタック６ｂをみて、予
測パターンスタック７ｂも参照して、次にアクセスする
ブロックｊを予測する。これは、ブロック番号スタック
６ｂから取り出したブロック番号履歴をみていずれの予
測パターンが適切かを判別し、該当予測パターン（順次
アクセスパターン、クラスタアクセスパター、ランダム
アクセスパターンなど）に基づいて、先読みするブロッ
クｊを予測することを意味している。具体的に言えば、
ブロック番号回層が例えば第６図（イ）順次アクセスパ
ターンに示すように収集され、図中■の位置でプログラ
ム２が非連続ブロックｋをｒｅａｄ要求した場合、この
非連続ブロックｋを外部記憶装置３から読み込んでプロ
グラム２に転送すると同時に、このブロックｋに続くブ
ロックに＋１、ｋ＋２・・・などを先非光みするフ゛ロ
ックと予測する。この他、ブロック番号履歴に対応して
、第６図（ロ）、（ハ）に示すように先読みするプロ、
りを予測する（後述する）。

■は、バッファ管理部５にブロックｊのｒｅａｄ要求（
入出力）を行う。

■は、バッファ管理部５が入出力部９へＩ１０要求する
。

［相］は、外部記憶装置からバッフ１４ヘデータ転送す
る。

■は、プログラム２からｒｅａｄ要求したブロックがバ
ッファ４内に存在した場合、当該バ・７フア４から主記
憶装置１ヘデータ転送する。

以上の手順によって、プログラム２からｔｅａｄ要求の
あったブロック番号を収集したブロック番号雇歴に基づ
いて、該当する予測パターンを用いて次に読み込むブロ
ックｊを予測して外部記憶装置３からバッファ４に先読
みすることにより、プログラム２が外部記憶装置３から
実効的に高速にデータ読み出しを行うことが可能となる
。

第５図は、予測バクーン例を示す。

第５図（イ）において、“順次（順次アクセスパターン
）”は、ブロックｉ、ｉ＋ｌ、ｉ＋２・・・などのよう
に、連続するブロックをｒｅａｄ要求するパターンであ
る。“クラスタパターン”は、フ゛ロックｉ、ｉ＋ｌ、
ｉ＋２、フ′ロックｊ、ｊ＋ｌ、ｊ＋２、プロ、りに、
に＋ｌ、ｋ＋２というように、あるプロ、りの前後の数
ブロックをｒｅａｄ要求するパターンである。“ランダ
ムパターン”は、規則性がないブロック番号のデータを
ｒｅａｄ要求するパターンである。これらのパターンに
、コードＮＯを図示のように付与して、パターン管理し
ている。

第５図（ロ）において、予測パターンスタックは、第５
図（イ）順次アクセスパターン、クラスタパターン、ラ
ンダムパターンなどに対応して次に外部記憶装置３から
先読みするブロックＮｏを予測するパターンを予め格納
したものである。この子側パターンスタックは、プログ
ラム（アクセス要求元）２毎、外部記憶装置３毎に設け
る。

第６図は、予測説明図を示す。

第６図（イ）は、順次アクセスパターン例を示す。これ
は、図示のようにプログラム２がｒｅａｄ　１．１→−
１、ｉ＋２−　・−ｉ＋９とｒｅａｄ要求したブロック
番号履歴から順次アクセスパターンと判断され、次に、
図中■で非連続ブロックであるブロックｋについてｒｅ
ａｄ要求した場合、このブロックｋに続くブロックに＋
Ｌ、ｋ＋２、・・・を次に先読みすべきブロックと予測
し、これらのブロックをバッファ４に先読み込みするよ
うにしている。

第６図（ロ）は、クラスタアクセスパターン例を示す。

これは、図示のようにプログラム２がｒｅａｄ　　ｉ、
ｉ＋１．、ｉ−１、ｒｅａｄ　ｊ、、ｊ＝１、ｊ＋２、
ｒｅａｄ　　ｋＸｋ＋２、ｋ−２ととｒｅａｄ要求した
ブロック番号履歴からあるブロック番号の近傍をアクセ
スするいわゆるクラスタアクセスパターンと判断され、
次に、図中■で非連続ブロックであるブロック１＋５に
ついてｒｅａｄ要求した場合、このブロックｉ＋５の前
後Δの範囲内の例えばブロック１＋３．１＋４．１＋５
、ｉ＋５、ｉ＋７を次に先読みすべきブロックと予測し
、これらのプロ・ツタをバッファ４に先読みするように
している。

第６図（ハ）は、ランダムアクセスパターン例を示す。

これは、プログラム２がランダムなブロック番号につい
てｒｅａｄ要求したと判断された場合、あまり多くのブ
ロックを先読みしないように制御する。

また、プログラム２が設定パターンを予測パターン設定
部７ｄに通知し、予測パターンスタック７ｂに登録し、
プログラム２が次に先読みするブロック番号を指示する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、アクセス要求元
が外部記憶装置３をアクセスしたブロック番号を収集し
たブロック番号脂層に基づいて、該当する予測パターン
を適用して次に先読みするブロック番号を予測してバッ
ファに先読みする構成を採用しているため、プログラム
（アクセス要求元）２は先読みすべきブロック番号を意
識することなく、ブロック番号履歴情報に基づいて先読
みを効率的に実行し、外部記憶装置に対する入出力を実
効的に高速にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図は本発明の１実施
例構成図、第３図はハノファプロソク例、第４図は本発
明の動作説明フローチャート、第５図は予測パターン例
、第６図は予測説明図、第７図は従来技術の説明図を示
す。 図中、１は主記憶装置、２はプログラム（アクセス要求
元）、３は外部記憶装置、４はバッファ、５はバッファ
管理部、６は監視部、６ｂはブロック番号スタ、り、７
は予測部、７ｂは予測パターンスタック、７Ｃは予測計
算部、７ｄは予測パターン設定部、８は入出力部を表す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外部記憶装置からデータを先読みする入出力制御方式に
   おいて、 外部記憶装置（３）から先読みしたデータを格納するバ
   ッファ（４）と、 アクセス要求元からアクセスされたデータのブロック番
   号履歴を収集する監視部（６）と、この監視部（６）に
   よって収集したブロック番号履歴に基づいて、予め設定
   した予測パターンを参照して先読みしようとするブロッ
   ク番号を予測する予測部（７）とを備え、 この予測部（７）によって予測されたブロック番号のデ
   ータを上記外部記憶装置（３）から先読みして上記バッ
   ファ（４）に格納し、アクセス要求のあったデータがこ
   のバッファ（４）に先読みされている場合に、該当デー
   タをアクセス要求元に転送するように構成したことを特
   徴とする入出力制御方式。