JPH0235542A - デイスクキヤツシユデータ転送制御方式 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ディスクキャッシュのデータ転送制御方式に
係り、特に、トランク単位にキャッシュメモリを扱うデ
ィスクキャッシュのデータ転送制御方式に関する。

［従来の技術］ ディスク装置の実効的性能を上げるものの一つとしてデ
ィスクキャッシュがある。ディスクキャッシュは、ディ
スク装置と主記憶装置の間に置かれ、ディスク装置のデ
ータの写しをキャッシュメモリに置き、中央処理装置か
ら、ディスク装置から主記憶装置へデータを転送するリ
ード（読み出し）命令や、主記憶装置からディスク装置
へデータ転送するライト（書き込み）命令が発行された
とき、それぞ九キャッシュメモリから主記憶装置へある
いは主記憶装置からキャッシュメモリへデータを転送し
た時点で、リード命令やライ１〜命令を終了させること
によりディスク装置上の目的ブロックへ位置付けるため
のトラック位置決め（シーク）時間やディスク回転待時
間をなくし入出力処理の高速化を図るものである。

従来、キャッシュメモリへのデータの写しは、トラック
単位とブロック単位の２種類が多く用いられている。こ
こで、「ブロックＪは、ｃｐｕ側からみた論理レコード
のまとまった単位で、通常。

ディスク装置の１トラツク中に含まれるブロック数は９
５程度である。ディスク装置からキャッシュメモリへデ
ータを移す契機として、リード命令やライト命令が発行
された時目的データがキャッシュメモリにないならば、
ディスク装置から主記憶装置に目的データを転送するの
と同時にキャッシュメモリにもデータを移し、ひきつづ
きトラック単位（１トラツク分全部）や数ブロツク単位
（ロード開始レコードからトラックの最終レコードまで
）の大きさで、データをキャッシュメモリに移すことが
多い、なお、１つの命令で要求されるデータの大きさは
、１トラツク未満のこともあるし、数トラック分のこと
もあるし、まちまちである。

以下、ディスク装置からキャッシュメモリにデータを移
す（書き込む、コピーする。）動作をロードと称する。

トラック単位や数ブロツク単位でリードライトを実行し
た近傍のデータをキャッシュメモリに移すのは、次にア
クセスされる確率が高いと思われるからである。

ブロック単位のロードは中央処理装置からのリードライ
ト命令の単位がブロックであるため、データの管理をき
めこまかくできる反面、可変長ブロックを対象にする場
合、キャッシュメモリ内のブロックの空エリア管理が複
雑となる。従って、ブロック単位のロードは固定長ブロ
ックに向いている。このような固定長ブロックのロード
に関して開示された公知例として特開昭５５−１５７０
５６号公報記載のようなものがある。

また、可変長ブロックをロードするにはトラック単位が
扱いやすく、多くのディスクキャッシュで使われている
。その公知例の一つは特開昭５６−１６２５７号公報に
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 以下、トラック単位のロードの一例を第３図にもとづき
説明する。なお、本明細書中、「レコードＲＯＪ等とあ
るのは、ディスク上の物理レコードで、前記「ブロック
」と同義のものとして扱う。

第３図は１トラツクを一列に広げた図であり、そのトラ
ックは、ホームアドレス（ＨＡ）、レコードＯ（ＲＯ）
以下レコード１　（Ｒ１）、　レコード２　（Ｒ２）　
、レコード３　（Ｒ３）と順次レコードが記録されてお
り、最終レコードＬ（Ｒ，、）までフォーマツティング
されているものとする。中央処理装置からレコード２の
リード命令が発行されたときに当該レコードを含むトラ
ンクがキャッシュメモリに存在しない場合は、レコード
Ｒ２をディスク装置から読み出しながら主記憶装置とキ
ャッシュメモリへ同時に送り、当該命令に対して終了報
告を返した後、ひきつづきＲ３以降ＲＬまでとＨＡ、Ｒ
Ｏ，Ｒ１まで１トラック全体をディスク装置からキャッ
シュメモリヘロードする。キャッシュメモリ管理の方法
によっては、Ｒ３からトラック最終レコードＲしまでの
ロードのみしてもよい、従来このロード中のレコードに
対して次のリードライト命令が発行された場合、トラッ
ク全体のロードが完了するまで、当該リードライト命令
を待たせる必要があった。特に、順次アクセスファイル
に対するリードライト命令はレコードＲ２の後Ｒ３とい
う順にシーケンシャルにアクセスされるため、上記ロー
ド完了時ちが発生する確率が高い。

トラック全体をロードする時間はブロック長が短い場合
ディスク１回転の時間となり、上記ロード完了時ちはデ
ィスクキャッシュアクセス性能の向上を妨げる一つの要
因である。

本発明の目的はこの、以前のリードライト命令に対する
ロード動作中に発行されたロード対象ブロックに対する
次のリードライト命令をトラック全体のロード完了まで
待たせることなく実行できるようにし、高速アクセスを
可能とするディスクキャッシュ転送！ＩＪ御方式を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明のキャッシュメモリデ
ータ転送制御方式は、各々のブロック毎に前記ロードが
完了したことを表わすフラグであって、このキャッシュ
メモリにロードされるべき各トラック毎に、少なくとも
各トランクが有するブロック数分のロード完了フラグを
それぞれ格納する手段と、前記ディスク装置から前記キ
ャッシュメモリにトラック単位でロードを開始する際に
、ロード対象のトラック内ブロックに対応する眞記ロー
ド完了フラグをすべてリセットする（未ロード状態を表
示する）第１の手段と、各ブロックのロード完了毎に当
該ブロックに対応する前記ロード完了フラグをセットす
る（当該ブロックのロード完了を表示する）第２の手段
とを僅える。

又、ロード中のトラック内ブロックに対して中央処理装
置から次の読み出し・書き込み命令が発行された場合、
前記ロード完了フラグがロード完了状態にセットされて
いるときにはこの読み出し・書き込み命令を即座に実行
し、前記ロード完了フラグがリセットされているときに
はこの読み出し・書き込み命令を待たせる第３の手段を
備える。

更に、前記第３の手段により読み出し、書き込み命令を
待たせた場合、その後に目的ブロックがロード完了とな
った時点を検知することにより、上位装置に対し再度命
令を発行するように要求する第４の手段を備える。

前記ロード完了フラグを格納する手段は、キャッシュメ
モリ内、又はディレクトリメモリ、もしくはそれ以外の
メモリに設けてもよい。

［作用］ 上記構成に基づく作用を説明する。

中央処理装置からリードライト（読み出し・書き込み）
命令が発行された場合、キャッシュメモリに、目的デー
タが存在しないとき、前記第１の手段により当該トラッ
クのロード完了フラグを全部リセットする。そして、デ
ィスク装置と主記憶装置間でデータ転送を行ない、当該
データをキャッシュメモリにも転送（ロード）する。目
的データの転送完了後当該ブロックのロード完了フラグ
をセットし、ひきつづきディスク装置からキャッシュメ
モリへデータをロードしはじめる。ロードの途中、ブロ
ックごとにロードが完了するたびに前記第２の手段によ
り当該ブロックのロード完了フラグをセットする。トラ
ック全体のロードが完了した時点でトラック内全体のブ
ロックのロード完了フラグがセットされたことになる。

ロード中に次のリードライト命令が発行され。

その目的ブロックがロード完了であれば、前記第３の手
段によりすぐにキャッシュメモリと主記憶装置間で処理
を実行し、ロード未完了であれば第３の手段により当該
リードライト命令を待たせて。

（キャッシュ制御をディスク制御装置以下のレベルで行
なうのであればコマンド再試行で待たせることもできる
）ロード完了を待ち、当該ブロックのロード完了時に、
第４の手段により再び当該リードライト命令の再発行を
要求して、主記憶装置とキャッシュメモリ間の転送を行
なう。このような制御を行なうことにより、ロード処理
中のトラック内ブロックを目的とするリードライト命令
は最小限の待ち時間で、キャッシュメモリ上で実行でき
る。

［実施例コ 次に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第２図は本発明の適用されるシステム構成例である。本
システム構成例は、リードライト命令をチャンネルコマ
ンドワード（ＣＣＷ）としてチャネル装置３に指示する
中央処理装置１と、主記憶装置２と、中央処理装置１か
らＣＣＷを受けとり。

ディスク制御装置４ヘコマンドを発行するチャネル装置
３と、キャッシュメモリ５と、該メモリ５に格納される
トラック単位情報を格納するディレクトリメモリ６と、
これらのキャッシュメモリ５及びデイレクトメモリ６を
制御し、さらにチャネル３とディスク装置７の間の転送
制御をつかさどるディスク制御装置４と、キャッシュメ
モリ６に比べて格段に大きい容量を持つディスク装置７
とから成る。本実施例ではキャッシュメモリ５とディレ
クトリメモリ６をディスク制御装置４のレベルに置いた
か、主記憶装置２とディスク装置７の間のどこに置いて
も本発明の効果は失わない。また、ディレクトリメモリ
６はキャッシュメモリ５に含まれても良い０本発明の効
果を最大限生かすため、主記憶装置２及びキャッシュメ
モリ５の間のデータ転送と、キャッシュメモリＳ及びデ
ィスク装置７の間のデータ転送とは、同時にかつ独立に
実行できるものとする。

第１図は、ディスク制御装置４とディレクトリメモリ６
の詳細を示した図である。ディスク制御装置４は、チャ
ネル装置３とキャッシュメモリ５との間のデータ転送を
制御するチャネル転送制御部４１と、ディスク装置７と
キャッシュメモリ５との間のデータ転送を制御するデバ
イス転送制御部４２とからなり、それぞれマイクロプロ
グラム４１１と４２１を有している。これらのマイクロ
プログラムを実行するマイクロプロセッサはいくつであ
っても良い。ディレクトリメモリ６は、キャッシュメモ
リ５のトラック単位の制御情報を格納するメモリであり
、制御３６０１．６０２を介してそれぞれチャネル転送
制御部４１とデバイス転送制御部４２からアクセスされ
る。ビット／ミス判定テーブル６１はチャネル装置３が
ら送られてきたコマンドがリード、ライト系コマンドで
あるとき目的トラックがキャッシュ内に存在する（ビッ
ト：キャッシュ内に当該トラックエリアを確保したがロ
ード未完了のケースを含む）か、存在しない（ミス）か
を判定するためのテーブルである。ロード完了フラグ６
２はキャッシュメモリ５内に格納されたトラックごとに
ホームアドレスＨＡ　７）１ら最大レコードＲｍａｘま
での全ブロックに対するロード完了／未完了を表示する
フラグであり、ここではロード未完了時Ｏにリセット、
ロード完了時に１にセットすることとする。

第４図に、リード・ライト・サーチ系コマンドの実行概
略フローを示す。

以下第４図（ａ）（ｂ）に従い、動作を説明する。

ャネル転送制御部４１はヒツト／ミス判定テーブル６１
を読み出しくステップ１００２）、目的ブロックが含ま
れているトラックがキャッシュ内に存在するか否かをチ
エツクする（ステップ１００３）。

ミスの場合には、当該トラックエリアをキャッシュメモ
リに確保し、それと同時にロード完了フラグ６２を全ブ
ロンク分リセットする（ステップ１００４）（前記第１
の手段）。

次にチャネル装置３とディスク装＠７の間で目的ブロッ
クのデータ転送を行ない、その時当該ブロックをキャッ
シュメモリ５にも入れる（ステップ１００５）。データ
転送を完了すると当該ブロックのロード完了フラグを１
にセットし、チャネル装置３に対してコマンド終了報告
を行なう（ステップ１００６）。その後トラック全体が
ロードされるまでブロックをロードするたびにロード完
了フラグを１にセットしていく（ステップ１００７゜１
００８）（前記第２の手段）、１トラック全体のロード
が完了した時点で（ステップ１００９）、ビット／ミス
判定テーブル６１や他のテーブル（キャッシュメモリの
先頭アドレス、データの大きさ、シリンダ番号等を管理
するスロット管理テーブルなど）に対してロード完了の
状態をセットする（ステップ１０１０）。

一方、リ−１・・ライト・サーチ・コマンドが発行され
たときヒツトであると（ステップ１００３）、目的ブロ
ックのロード完了フラグ６２を読み、チエツクする。ロ
ード完了済みであれば（ステップ１０２１）、チャネル
とキャッシュメモリ間でデータ転送を行ない（ステップ
１０２２）、コマンド終了報告をチャネル装置３に返し
て終了する（ステップ１０２３）。

また、目的ブロックのロードが未完了の場合は（ステッ
プ１０２１）、チャネルデータ転送制御部４１はチャネ
ル装置３に対してコマンド再試行を報告しくステップ１
０３１）、当該コマンドを待たせる（前記第３の手段）
。この間、チャネル制御部４１は目的ブロックのロード
完了フラグがセットされたか否かを監視しくステップｌ
　Ｏ３２）、セットされたのをきっかけに、チャネル装
置３に対してコマンド再発行の要求を行なう（ステップ
１０３３）（前記第４の手段）。

目的ブロックのロード完了フラグ６２のセット監視（前
記ステップ１０３２）はチャネルデータ転送制御部４１
が行ない、ロード完了フラグ６２のセット（前記ステッ
プ１００８）はデバイスデータ転送制御部４２が行ない
、各制御部が独立に同時に処理を実行できるようにすれ
ば、ロード完了の待ち時間を最小限にすることができる
。

本実施例によれば、ブロック毎にロード完了フラグを立
てることによって、ロード完了したブロックに即座にア
クセスでき、１トラック全体のロード完了を待たなくて
よいので、アクセスタイムが短縮される。なお、キャッ
シュメモリやディレクトリメモリとしては、大容量のも
のができるので、これらのメモリを用いれば、ロード完
了フラグの格納エリアを容易に確保することができる。

［発明の効果］ 以上詳しく述べたように、本発明のディスクキャッシュ
データ転送制御方式によれば、各ブロック毎にロード完
了フラグを設け、キャッシュメモリにトラック単位でロ
ードを開始する際にトラック内の全ブロックに対応する
ロード完了フラグをリセットし、次々のブロックのロー
ド完了の度に当該フラグをセットするようにしたので、
ディスク装置からキャッシュメモリにデータをロード中
に、当該トランク内のブロックに対して次の読み取り・
書き込み命令が発行されたとき、当該命令のロード完了
待ち時間を著しく短縮することができ、その結果、サブ
システムへのアクセスタイムが短縮され、システム全体
のスループットを向上することができる等、優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の詳細を示すブロック図、第
２図は本発明の一実施例のシステム構成図、第３図はト
ラック単位のロードを行なう説明図、第４図（ａ）（ｂ
）は本発明の一実施例の動作を示すフローチャートであ
る。 １−・・・・・中央処理装置、２・・・・主記憶装置、
３１．。 ・・・チャネル装置、４・・・・・・ディスク制御装置
、５・・・・・キャッシュメモリ、６・・・・・・ディ
レクトリメモリ。 ７・・・・・ディスク装置、４１・・・・・・チャネル
転送制御部、４２・・・・・・デバイス転送制御部、４
１１・・・・・チャネル側マイクロプログラム、４２１
・・・・・・デバイス側マイクロプログラム、６１・・
・・・ヒツト／ミス判定テーブル、６２・・・・・・ロ
ード完了フラグ。 第３図 ロード終了

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主記憶装置と、多数のトラックを持ち各トラックが
   複数のブロックから成るディスク装置と、前記ディスク
   装置の写しをトラック単位で保持するキャッシュメモリ
   とを具備し、中央処理装置からの前記ブロックの読み出
   し・書き込み命令に対し、目的ブロックを含むトラック
   が前記キャッシュメモリ内に存在するときには、前記キ
   ャッシュメモリと前記主記憶装置との間でデータ転送を
   行ない、目的ブロックを含むトラックが前記キャッシュ
   メモリ内に存在しないときには、前記ディスク装置と前
   記主記憶装置との間でデータ転送を行なうと共に、前記
   ディスク装置から前記キャッシュメモリにデータをロー
   ドするディスクキャッシュデータ転送制御方式において
   、各々のブロック毎に前記ロードが完了したことを表わ
   すフラグであつて、前記キャッシュメモリにロードされ
   るべき各トラック毎に、少なくとも各トラックが有する
   ブロック数分のロード完了フラグをそれぞれ格納する手
   段と、前記ディスク装置から前記キャッシュメモリにト
   ラック単位でロードを開始する際に、ロード対象のトラ
   ック内ブロックに対応する前記ロード完了フラグをすべ
   てリセットする第１の手段と、各ブロックのロード完了
   毎に当該ブロックに対応する前記ロード完了フラグをセ
   ットする第２の手段とを備えたことを特徴とするディス
   クキャッシュデータ転送制御方式。 ２、ロード中のトラック内ブロックに対して中央処理装
   置から次の読み出し・書き込み命令が発行された場合、
   前記ロード完了フラグがロード完了状態にセットされて
   いるときには前記読み出し書き込み命令を即座に実行し
   、前記ロード完了フラグがリセットされているときには
   前記読み出し・書き込み命令を待たせる第３の手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載のディスクキャッシ
   ュデータ転送制御方式。 ３、前記第３の手段により前記読み出し・書き込み命令
   を待たせた後、当該ブロックがロード完了になつた時点
   を検知することにより、上位装置に対し再び命令を発行
   するように要求する第４の手段を備えたことを特徴とす
   る請求項２記載のディスクキャッシュデータ転送制御方
   式。