JPH02220155A - 磁気ディスク制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気ディスク装置を制御する磁気ディスク
制御装置に関するものである。

特に、磁気ディスク制御装置のディスクキャッシュメモ
リに関するものである。

［従来の技術］ 従来例の構成を第２図を参照しながら説明する。

第２図は、従来の磁気ディスク制御装置を示すブロック
図である。

第２図において、システムは、中央処理装置（１）と、
この中央処理装置（１）に接続されたシステムバス（２
）と、このシステムバス（２）に接続された主記憶装置
（３）と、システムバス（２）に接続された磁気ディス
ク制御装置（４）と、この磁気ディスク制御装置（４）
に接続された磁気ディスク装置（５）とから構成されて
いる。

また、従来の磁気ディスク制御装置（４）は、システム
バス（２）に接続されたシステムバスインタフェース（
４１）と、このシステムバスインタフェース（４１）に
接続されたディスクコントローラ（４２）と、このディ
スクコントローラ（４２）に接続されたキャッシュタグ
メモリ（４３）と、磁気ディスク装置（５）及びシステ
ムバスインタフニースフ４１）に接続されたディスクイ
ンタフェース（４４）と、ディスクコントローラ（４２
）及びディスクインタフェース（４４）に入力側が接続
されかつシステムバスインタフェース（４１）に出力側
が接続されたディスクキャッシュメモリ（４５）とから
構成されている。

なお、磁気ディスク装置（５）は、磁気ディスク制御装
置（４）のディスクコントローラ（４２）にも接続され
ている。

つぎに、上述した従来例の動作を第３図を参照しながら
説明する。

第３図は、従来の磁気ディスク制御装置のキャッシュタ
グメモリ（４３）のデータ構造を示す説明図である。

第３図において、キャッシュタグメモリ（４３）は、ア
ドレスＯ〜（ｎ−１）を有するｎ個のエントリから構成
され、各エントリ内には、有効ビットＶ、物理セクタア
ドレスＰＳＡ、参照カウンタＲＦ等がある。

最初に、中央処理装置（１）は、磁気ディスク装置（５
）に対する入出力命令をシステムバス（２）を経由して
磁気ディスク制御装置（４）に与える。すなわち、ディ
スクコントローラ（４２）は、入出力命令を入出力指令
Ａとして、システムバスインタフェース（４１）を経由
して中央処理装置（１）がら受は取る。

ディスクコントローラ（４２）は、入出力指令Ａの内容
が磁気ディスク装置（５）の物理セクタアドレスＰＳ、
Ａ（ｐ）のデータ読み込みの場合、その物理セクタアド
レスＰ　Ｓ　Ａ　（ｐ）をディスクセクタアドレス情報
Ｂとしてキャッシュタグメモリ（４３）に与える。

キャッシュタグメモリ（４３）は、物理セクタアドレス
Ｐ　Ｓ　Ａ　（ｐ）に関する情報が自身のもっているデ
ータ内にあるかどうが調べる。すなわち、エントリ０〜
（ｎ−１）の物理セクタアドレスＰＳＡの内容が、ディ
スクセクタアドレス情報Ｂと合致するかどうかを調べる
０合致しており、がっ有効ビットＶ＝１の場合、ヒツト
信号Ｃを有意にし、かつ合致したエントリアドレスをエ
ントリ情報りとしてディスクコントローラ（４２）に返
送する。第３図で示す例では、エントリアドレスは“１
”である。

ディスクコントローラ（４２）は、データ読み込みの要
求のあった物理セクタアドレスＰ　Ｓ　Ａ　（ｐ）のデ
ータ（内容）が、過去に磁気ディスク装置（５）からデ
ィスクキャッシュメモリ（４５）に読み込まれており、
今も存在していることを知る。従って、エントリ情報り
に基づいてディスクキャッシュメモリ（４５）のアドレ
スを算出し、ディスクキャッシュメモリ（４５）に読み
込まれている物理セクタアドレスＰ　Ｓ　Ａ　（ｐ）の
データをシステムバスインタフェース（４１）を経由し
て主記憶装置（３）に転送する。

こうして、従来の磁気ディスク制御装置（４）は、直接
、磁気ディスク装置（５）の物理セクタアドレスＰ　Ｓ
　Ａ　（ｐ）にアクセスしなくてよいので、入出力処理
時間を大幅に短縮することができる。

ここで、ディスクキャッシュメモリ（４５）について説
明する。

ディスクキャッシュメモリ（４５）は、全体をｎ個の区
画に分割されており、どれも等しい大きさを持っている
。この区画の１つの大きさは、（ブロックサイズ）と呼
ばれ、一般には、磁気ディスク装置（５）の１つの物理
セクタの大きさの整数倍の大きさとすることが多い、そ
の理由は、磁気ディスク装置（５）のある箇所がアクセ
スされると、引き続いてその近辺をアクセスされる確率
が非常に高いこと、及びキャッシュタグメモリ（４３）
のエントリ数を少なくする必要があること等によるもの
である。

例えば、ディスクキャッシュメモリ（４５）のブロック
サイズが、磁気ディスク装置（５）のセクタサイズの８
倍の場合について説明する。

磁気ディスク装置（５）の物理セクタアドレスＰＳＡが
８１＋１から８川＋７までのいずれかのセクタに対して
、データ読み込みの入出力指令Ａがあり、その時点にお
いてディスクキャッシュメモリ（４５）にまだそのアド
レスのデータが存在していないときは、磁気ディスク制
御装置（４）は、磁気ディスク装置（５）の物理セクタ
アドレスＰＳＡが８１１１から８セクタ分のデータを読
み込んでディスクキャッシュメモリ（４５）に格納する
ことになる。ディスクキャッシュメモリ（４５）の１ブ
ロツクに読み込まれているデータ（内容）は、磁気ディ
スク装置（５）の物理セクタアドレスＰＳＡが８ｆｆｌ
、５ＩＬｌ＋１．８ｍ＋２、・・・、８ｍ＋７の８セク
タ分のデータである。

上述したブロックに対応するキャッシュタグメモリ（４
３）の内容は、Ｖ＝１、ＰＳＡ＝８論となっている。

従って、その後、磁気ディスク制御装置（４）は、物理
セクタアドレスＰＳＡが８輸から８噛＋７までのいずれ
かのセクタに対して、データ読み込みの入出力指令Ａが
あっても、ヒツト信号Ｃが有意となるので、磁気ディス
ク装置（５）に直接アクセスする必要がなくなる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような従来の磁気ディスク制御装置では、１度
データ読み込みを実行したセクタの近傍に対して引き続
きデータ読み込みの要求を行うと、キャッシュ効果によ
り極めて迅速に処理される反面、その近傍の複数セクタ
分を１度にディスクキャッシュメモリに取り込むので、
磁気ディスク上のあちこちに散乱した情報を１セクタづ
つ収集するような場合は、かえって処理時間が長くなり
、かつディスクキャッシュメモリの使用効率も低下する
という問題点があった。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、比較的少ない容量のディスクキャッシュメモリ
によりヒツト検査時間等の処理時間を短縮することがで
き、かつその使用効率を向上することができる磁気ディ
スク制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁気ディスク制御装置は、以下に述べる
ような手段を備えたものである。

（ｉ）、静的に予め定められたブロックサイズの異なる
複数個のディスクキャッシュメモリ。

＜ｉｉ）、上記複数個のディスクキャッシュメモリに対
応しているキャッシュタグメモリ。

（ｉｉ）、データ読み込み要求と上記キャッシュタグメ
モリの内容とに基づいて上記複数のディスクキャッシュ
メモリの中から適切なブロックサイズをもったものを選
択するディスクコントローラ。

［作用］ この発明においては、ディスクキャッシュメモリによっ
て、磁気ディスク装置のデータのうち使用頻度の高いデ
ータが格納される。

また、キャッシュタグメモリによって、上記ディスクキ
ャッシュメモリの状態が管理される。

さらに、ディスクコントローラによって、データ読み込
み要求と上記キャッシュタグメモリの内容とに基づいて
、上記複数のディスクキャッシュメモリの中から適切な
ブロックサイズをもったものが選択される。

し実施例］ 実施例の構成を第１図を参照しながら説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図であり
、システムバスインタフェース（４１）及びディスクイ
ンタフェース（４４）は上記従来装置のものと全く同一
である。

第１図において、この発明の一実施例は、上述した従来
装置のものと全く同一のものと、システムバスインタフ
ェース（４１）に接続されたディスクコントローラ（４
２八）と、このディスクコントローラ（４２Δ）に接続
されたキャッシュタグメモリ（４３Ｘ）、（４３Ｙ）及
び＜４３２）　、！：、、ディスクコントローラ（４２
＾）及びディスクインタフェース（４４）に入力側が接
続されかつシステムバスインタフェース（４１）に出力
側が接続されたディスクキャッシュメモリ（４５Ｘ）、
＜４５Ｙ）及び（４５２）とから構成されている。

なお、磁気ディスク装置（５）は、磁気ディスク制御装
置（４＾）のディスクコントローラ（４２＾）にも接続
されており、セクタサイズがＩＫバイトである。

ディスクキャッシュメモリ（４５Ｘ）の容量は、２５６
にバイトであり、ブロックサイズが２にバイトのブロッ
クを１２８２８個有、同様に、ディスクキャッシュメモ
リ（４５Ｙ）及び（４５Ｚ）の容量は、各２５６にバイ
トであり、ブロックサイズが４　Ｋバイト及び８にバイ
トのブロックを６４個及び３２個有する。

キャッシュタグメモリ（４３ｘ）、（４３Ｙ）及び（４
３Ｚ）は、従来のキャッシュタグメモリ（４３）と同一
のデータ構造を有し、各サイズは対応するディスクキャ
ッシュメモリ（４５ｘ）、（４５Ｙ）及び（４５２）ノ
ブロック数と同じである。

つぎに、上述した実施例の動作を説明する。

最初に、中央処理袋！（１）は、磁気ディスク装置（５
）に対する入出力命令をシステムバス（２）を経由して
磁気ディスク制御装置（４＾）に与える。すなわち、デ
ィスクコントローラ（４２＾）は、入出力命令を入出力
指令Ａとして、システムバスインタフェース（４１）を
経由して中央処理装置（１）から受は取る。

ディスクコントローラ（４２Ａ）は、入出力指令Ａの内
容が磁気ディスク装置（５）の物理セクタアドレスＰＳ
Ａのデータ読み込みの場合、その物理セクタアドレスＰ
ＳＡをディスクセクタアドレス情報Ｂとしてキャッシュ
タグメモリ（４３Ｘ）、（４３Ｙ）及び（４３Ｚ）に与
える。

各キャッシュタグメモリ（４３Ｘ）、（４３Ｙ）及び（
４３Ｚ）は、それぞれ物理セクタアドレスＰＳＡに関す
る情報が自身のもっているデータ内にあるかどうが調べ
る。すなわち、各エントリ（Ｏ〜１２）、０〜６３．０
〜３１）の物理セクタアドレスＰＳＡの内容が、ディス
クセクタアドレス情報Ｂと合致するかどうかを調べる０
合致しており、かつ有効ビット■＝１であるものが存在
する場合、ヒツト信号Ｃｘ、Ｃｙ又はＣｚを有意にし、
かつ合致したエントリアドレスをエントリ情報Ｄｘ、Ｄ
ｙ又はＤｚとしてディスクコントローラ（４２＾）に返
送する。

ディスクコントローラ（４２＾）は、各キャッシュタグ
メ−１：　！Ｊ　（４３Ｘ）、（４３Ｙ）及び（４３Ｚ
）からの応答を調べる。ヒツト信号Ｃｘ、Ｃｙ又はＣｚ
のいずれかが有意である場合は、データ読み込みの要求
のあった物理セクタアドレスＰＳＡのデータ（内容）が
、過去に磁気ディスク装置（５）からディスクキャッシ
ュメモリ（４５Ｘ）、（４５Ｙ）又は（４５２）に読み
込まれており、今も存在していることを知る。従って、
対応するエントり情報Ｄｘ、Ｄｙ又はＤｚに基づいてデ
ィスクキャッシュメモリ（４５Ｘ）、（４５Ｙ＞又は（
４５２）のアドレスを算出し、ディスクキャッシュメモ
！、Ｊ　（４５Ｘ）、（４５Ｙ）又ハ（４５Ｚ）に読み
込まれている物理セクタアドレスＰＳＡのデータをシス
テムバスインタフェース（４１）を経由して主記憶装置
（３）に転送する。

一方、ディスクコントローラ（４２＾）は、ヒツト信号
Ｃｘ、Ｃｙ又はＣｚのいずれもが有意でない場合は、デ
ータ読み込みの要求のあった物理セクタアドレスＰＳＡ
のデータ（内容）が、磁気ディスク装置（５）からディ
スクキャッシュメモリ（４５Ｘ）、（４５Ｙ）又は（４
５２）に読み込まれておらず、存在していないこと（ミ
スヒツト）を知る。

上述した場合は、ディスクコントローラ（４２＾）は、
入出力指令Ａの中のデータカウントを調べる。

何セクタ分のデータ読み込みの要求かを調べ、データ読
み込みの要求のサイズと、各ディスクキャッシュメモリ
（４５Ｘ）、（４５Ｙ）及び（４５Ｚ）のブロックサイ
ズとを小さいものから比較し、要求されたサイズを包含
することができる最小のブロックサイズを有するディス
クキャッシュメモリ（４５Ｘ）、（４５Ｙ）又は（４５
２）を選択する。そして、データ読み込みの要求のあっ
た物理セクタアドレスＰＳＡのデータを磁気ディスク装
置（５）から選択されたディスクキャッシュメモリ（４
５Ｘ）、（４５Ｙ）又ハ（４５Ｚ）に読み込み、かつ主
記憶装置（３）に転送する。

すなわち、ディスクコントローラ（４２＾）は、データ
読み込みの要求がミスヒツトの場合、データカウントが
２にバイト以下のときは、ディスクキャッシュメモリ（
４５Ｘ）を選択し、データカウントが２にバイトより太
きく４にバイト以下のときは、ディスクキャッシュメモ
リ（４５Ｙ）を選択し、データカウントが４にバイトよ
り大きいときは、ディスクキャッシュメモリ（４５２）
を選択する。

ここで、従来例と上述した実施例とを比較してみる。

従来のディスクキャッシュメモリ（４５）のブロックサ
イズは、磁気ディスク装置（５）のセクタサイズの８倍
の場合、磁気ディスク装置（５）のセクタサイズがＩＫ
バイトであるので、８にバイトどなる。ディスクキャッ
シュメモリ（４５）の容量を例えば７６８にバイトとす
ると、従来のディスクキャッシュメモリ（４５）の８に
バイトのブロックのエントリ数は９６個である。

実施例の各ディスクキャッシュメモリ（４５Ｘ）、（４
５Ｙ）及び（４５２）の合計の容量は、従来例と同じ７
６８にバイト（＝２５６にバイト×３）である。

ディスクキャッシュメモリ＜４５Ｘ）の２にバイトのブ
ロックのエントリ数は１２８個であり、ディスクキャッ
シュメモリ（４５Ｙ）の４にバイトのブロックのエント
リ数は６４個であり、ディスクキャッシュメモリ（４５
２）の８にバイトのブロックのエントリ数は３２個であ
るので、エントリ数の合計は２２４個である。

従って、上述した実施例は、データカウントの小さな入
出力指令に対するヒツト率が、２倍以上に向上している
。

また、従来のディスクキャッシュメモリ（４５）のブロ
ックサイズを例えば２にバイトにすれば、エントリ数が
３８４個に増大して、従来例でもヒツト率が向上するが
、ヒツトかどうかを調べるヒツト検査時間が長くなる欠
点を有する。

この発明の一実施例は、上述したようにブロックサイズ
の異なる３つのディスクキャッシュメモリ（４５Ｘ）、
（４５Ｙ）及び（４５２）を備えテイルノテ、ディスク
キャッシュメモリ（４５ｘ）、（４５Ｙ）又ハ（４５２
）　ヲシステムの傾向から適切に選択すれば、すなわち
、入出力指令のデータカウントを調べて適切に選択する
ことにより、ヒツト検査時間を短くすることができ、か
つヒツト率を高くすることができるという効果を奏する
。

なお、上記実施例では３つのディスクキャッシュメモリ
について説明したが、３つに限定する必要はなく、シス
テムの傾向からブロックサイズの種類と大きさを決定す
れば、さらによい効果を期待することができる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、静的に予め定められ
たブロックサイズの異なる複数個のディスクキャッシュ
メモリと、上記複数個のディスクキャッシュメモリに対
応しているキャッシュタグメモリと、データ読み込み要
求と上記キャッシュタグメモリの内容とに基づいて上記
複数のディスクキャッシュメモリの中から適切なブロッ
クサイズをもったものを選択するディスクコントローラ
とを備えたので、比較的少ない容量のディスクキャッシ
ュメモリによりヒツト検査時間等の処理時間を短縮する
ことができ、かつその使用効率を向上することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来の磁気ディスク制御装置を示すブロック図、第３
図は従来の磁気ディスク制御装置のキャッシュタグメモ
リのデータ構造を示す説明図である。 図において、 （４Ａ）　　・・−磁気ディスク制御装置、（４１）　
　・・・　システムバスインタフェース、（４２＾）？
・・　ディスクコントローラ、＜４３Ｘ）、（４３Ｙ）
、（４３２） ・・・　キャッシュタグメモリ、 （４４）　　・・・　ディスクインタフェース、＜４５
Ｘ）、（４５Ｙ）、（４５Ｚ） ・・・　ディスクキャッシュメモリである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静的に予め定められたブロックサイズの異なる複数個の
   ディスクキャッシュメモリ、上記複数個のディスクキャ
   ッシュメモリに対応しているキャッシュタグメモリ、及
   びデータ読み込み要求と上記キャッシュタグメモリの内
   容とに基づいて上記複数のディスクキャッシュメモリの
   中から適切なブロックサイズをもったものを選択するデ
   ィスクコントローラを備えたことを特徴とする磁気ディ
   スク制御装置。