JPH05143457A - コンピユータシステムから記憶システムへの高速データ書込のためのシステム及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 データの保全性を損なうこと無く記憶装置へ
のデータ書込速度を改善し、これにより、システムの性
能を大幅に改善すること。 【構成】 シングルタスクオペレーティング環境の下で
コンピュータシステムから記憶システムへデータを転送
するための高速データ書込方法であり、本方法により高
速書込フラグがセットされ、このフラグにより記憶シス
テムのレディ状態とビジー状態とを考察し、データが記
憶システムへ送られると即座にコンピュータシステムの
プロセッサが記憶データ書込サイクルを終了し、データ
伝送後にプロセッサタイムを浪費しないように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シングルタスクオペレ
ーティングシステムの下でコンピュータにより記憶シス
テムへデータを書き込む方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的なタイプのコンピュータシステム
において、記憶装置の機械的な動作はプロセッサユニッ
トの処理速度よりずっと遅い。その結果として、プロセ
ッサは入出力処理が終了するまでしばしば待機しなけれ
ばならない。このため、コンピュータシステムの総合的
な性能を改善するためにより速い記憶装置が用いられて
きたが、コンピュータシステムのメインメモリの処理速
度と外部の記憶装置との間での不均衡により生じるディ
レイタイムは問題を残すものである。

【０００３】シングルタスクオペレーティング環境下で
或る時点においてアプリケーションプログラムが実行さ
れる際に、ディスクデータ読出をスピードアップさせる
一般的な方法は、その際に最も頻繁にアクセスされるデ
ィスクのデータをディスクキャッシュランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）へストアすることである。この方法に
おいて、ディスクデータは予め設定されたページ数に分
割される。あるコンピュータ文献においてこの方法はデ
ィスクキャッシュ手法と命名されている。ディスクキャ
ッシュＲＡＭ内には頻繁にアクセスされるデータのペー
ジがどんな時でも少なくとも一つはある。そして、要求
されたデータがディスクキャッシュ内にあれば、そのデ
ータはディスクキャッシュＲＡＭからアプリケーション
プログラムへ直接転送される。また、要求されたデータ
がディスクキャッシュＲＡＭ内になければ、要求された
データを含むページの全てのディスクデータがディスク
から取り出されてディスクキャッシュＲＡＭへストアさ
れ、これと同時に、要求されたデータはアプリケーショ
ンプログラムへ転送される。ほとんどのアプリケーショ
ンプログラムの特色である局所性（Locality）のため、
アプリケーションプログラムにより要求されたデータが
ディスクキャッシュＲＡＭ内に何時でもある可能性は非
常に高い。

【０００４】上述のディスクキャッシュ手法を図１に示
す。同図において、ステップ１０からディスクキャッシ
ュ手法が開始される。次いでステップ１１において要求
されたデータがディスクキャッシュＲＡＭ内にあるかど
うかが決定される。要求されたデータがディスクキャッ
シュＲＡＭ内にある場合には、ステップ１３においてそ
の要求されたデータはディスクキャッシュＲＡＭからア
プリケーションプログラムへ直接転送され、次いでステ
ップ１４においてこのアルゴリズムはリターンする。ま
た、要求されたデータがディスクキャッシュＲＡＭ内に
無い場合には、ステップ１１はステップ１２へと続き、
要求データを含むページの全てのディスクデータがディ
スクキャッシュＲＡＭへストアされる。このステップ１
２の後、本手法はステップ１３へと進み、要求されたデ
ータはアプリケーションプログラムへと転送される。

【０００５】図２は従来技術によるディスクデータ書込
を実行するためのフローチャートを示すものである。こ
の手法はステップ２０から始まり、ステップ２３におい
て、要求がチェックされ、その要求がディスクデータ書
込要求であるかどうかが決定される。その要求がディス
クデータ書込要求でない場合には、ステップ２７で入出
力システムプログラムをコールしてその要求に合った処
理を実行する。また、その要求がディスクデータ書込要
求である場合には、ステップ２４において、その書込要
求に対応するディスクデータがディスクキャッシュＲＡ
Ｍ内にあるかどうかがチェックされる。書込要求に対応
するディスクデータがディスクキャッシュＲＡＭ内に無
かった場合には、ステップ２７において従来のディスク
データ書込が行われる。ここで、従来のディスクデータ
書込のフローチャートを図７に示すが、その説明は後述
することとする。また、書込要求に対応するディスクデ
ータがディスクキャッシュＲＡＭ内にあった場合には、
ステップ２５においてディスクへの書込対象となるデー
タがディスクキャッシュＲＡＭへ書き込まれてその記憶
内容が更新される。次いで実行の流れはステップ２７へ
移り、ステップ２８にてリターンする。

【０００６】図３は従来技術における他のディスクデー
タ書込方法を示すものである。この方法はレイジー書込
(Lazy Write)またはディレイ書込(Delay Write）として
知られており、安定したオペレーティングシステム環境
の下で頻繁に用いられている。ステップ３０において、
このレイジー書込はアプリケーションプログラムからの
要求がディスクデータ書込であるかどうかを決定する。
要求がディスクデータ書込である場合には、この手法は
ステップ３１へと進み、一時作業記憶エリア内に書き込
まれているデータをメインメモリへストアする。このデ
ィスクデータ書込要求は所定の待ち行列の最低位置に入
れられる。一般に、この待ち行列に記憶されている要求
は、入出力動作を司るコントローラによって起動される
バックグラウンドタスクにより実行される。そして、ス
テップ３１の後、コンピュータシステムのプロセッサは
このディスクデータ書込サイクルを完了し、他の命令を
実行する。また、ステップ３０の結果として、要求がデ
ィスクデータ書込でなかった場合には、実行はステップ
３４へと続き、その要求を処理するルーチンを実行した
後、ステップ３５においてリターンする。また、このレ
イジー書込手法においてはフラグがセットされ、このフ
ラグの値により待ち行列が一杯であるか否かが示され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＩＢＭのＰＣシリーズ
のようなパーソナルコンピュータシステムは安定した環
境ではないため、このレイジー書込手法はＰＣ−ＤＯＳ
のようなオペレーティング環境下で用いることは出来な
い。このＰＣシリーズコンピュータのユーザがこのコン
ピュータシステムを何時、意図的に、又は偶然にリセッ
トするかは分からない。このため、このパーソナルコン
ピュータの電源システムは環境によりその安定性が左右
されることになる。レイジー書込がこの種の環境下で用
いられた場合、電源がオフされたとすれば、たとえそれ
が極めて短い時間であったとしても、その際に一時作業
記憶エリア内に待ち行列となっているディスクデータ書
込要求のデータは永久に失われることになる。このた
め、レイジー書込手法をＰＣ−ＤＯＳ環境下で用いるこ
とは殆ど不可能である。

【０００８】現在、ＰＣ−ＤＯＳのような環境は、デー
タ保全のためにダイレクト書込手法を広く用いている。
この手法下で、ディスクデータ書込はアプリケーション
プログラムにより発せられ、データはこの手法によりデ
ィスクへ即座に書き込まれる。このため、コンピュータ
システムのプロセッサは待機してディスクデータ書込の
ステータスをチェックし続けなければならない。そし
て、データがディスクに書き込まれるまで他の命令は実
行されない。この手法はかなりのプロセッサタイムを浪
費するので、コンピュータシステムの性能が悪化する。
これは、プロセッサの処理速度に比較して記憶装置が遅
い場合に特に当てはまる。

【０００９】このように、伝達されたデータの保全性を
損なうこと無くデータの記憶装置への書込速度を改善す
ることが必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シングルタス
クオペレーティング環境の下でコンピュータシステムか
ら記憶システムへ高速データ書込を行うシステム及びそ
の方法を提供するものであり、データの保全性を損なう
こと無くシステムの性能を大幅に改善するものである。
本発明のシステムは、コンピュータシステムと記憶シス
テムとを備えたものであり、記憶システムは、第１のプ
ロセッサと、記憶手段と、少なくとも１個のデータバッ
ファ手段とを備えたものであり、コンピュータシステム
は第２のプロセッサを含むものである。

【００１１】高速書込フラグは、本発明の方法により第
２のプロセッサによってセットされ、セットされた場合
には記憶システムのビジー状態を示すものである。高速
データ書込方法の好ましい具体例は、 １．記憶システムがレディ状態にあるのかビジー状態に
あるのかを決定するために高速書込フラグの値をチェッ
クし、 ２．記憶システムがビジー状態である場合には上述のチ
ェックを繰り返し、 ３．記憶システムがレディ状態である場合には、高速書
込フラグをセットしてビジー状態であることを示し、記
憶システムに書き込まれたデータの記憶システムのデー
タバッファ手段への伝送を可能とし、 ４．データ書込サイクルを終了する、というステップを
含むものである。

【００１２】

【実施例】本発明のシステムの好ましい具体例を図４に
示す。このコンピュータシステムは、バスコントローラ
４１に接続されたプロセッサユニット４０を備えたもの
である。このバスコントローラ４１は、入出力バス４２
を介して記憶システム４３へデータ、アドレス、制御信
号を送る。この記憶システム４３は、記憶プロセッサ４
７と、データバッファ手段４９と、記憶装置４８とを備
えたものである。また、このコンピュータシステムは更
にキャッシュ記憶手段４４を備えたものである。このキ
ャッシュ記憶手段４４は、このシステムの他の記憶手段
内にユーザが任意に設けても良いものである。例えば、
記憶システム４３内にキャッシュ記憶手段４４を設ける
ことが出来る。また、基本入出力システム４５とランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６とがバスコントローラ
４１に接続されている。このＲＡＭ４６は本発明を実行
するプログラムと、高速書込フラグ（以下、ＦＷ（Fast
Write）フラグと略す）等の本発明にて用いられるフラ
グと、他の必要なルーチンとがストアされたものであ
る。さらに、このＲＡＭ４６はプログラムを実行するた
めの自由記憶エリアを有するものである。また、入出力
バス４２はデータ、アドレス、制御、割込信号を伝送す
るための信号線を有するものである。

【００１３】但し、以下の記述においては、説明を目的
とし、理解を容易とするため、記憶装置４８としてハー
ドディスク記憶装置を用いることとする。しかしなが
ら、本発明は他の様々な公知の記憶装置と共に用いられ
ても良いということは当業者によって理解されるであろ
う。

【００１４】図５は本発明の好ましい具体例のフローチ
ャートを示すものである。ステップ５１において、シス
テムはアプリケーションプログラムの要求がディスク書
込要求であるかどうかをチェックする。アプリケーショ
ンプログラムの要求がディスク書込要求でない場合に
は、本発明の方法はステップ５７へジャンプし、その要
求を処理する入出力プログラムを実行する。そして、実
行はリターンステップを行うステップ５８へと続く。一
方、アプリケーションプログラムの要求がディスク書込
要求である場合には、システムはステップ５２において
その要求に対応するデータがキャッシュ記憶手段４４内
にあるかどうかを決定する。要求に対応するデータがキ
ャッシュ記憶手段４４内にある場合にはステップ５３が
実行され、書込データがキャッシュ記憶手段４４へ書き
込まれる。

【００１５】ここで、ＦＷフラグは、記憶システム４３
がレディ状態にあるのかビジー状態にあるのかを示すた
めにセットされる。記憶システム４３がレディ状態にあ
る場合には、記憶システム４３のデータバッファ手段４
９内のデータはハードディスク記憶装置４８に書き込ま
れており、データバッファ手段４９は使用可能となる。

【００１６】そして、システムはステップ５４において
ＦＷフラグの値がレディ状態を意味するものであるかど
うかをチェックする。ＦＷフラグの値がレディ状態を意
味するものでない場合には、本方法はレディ状態が検出
されるまでステップ５４をループし、レディ状態が検出
されたとき、本方法はステップ５５へと進み、ＦＷフラ
グにビジー状態を意味する値をセットし、ハードディス
ク記憶装置４８へ書き込まれるべきデータを記憶システ
ム４３のデータバッファ手段４９へ転送する。この後、
ステップ５６においてディスクデータ書込サイクルを終
了し、リターンステップを実行する。一般に、ステップ
５６の出口では記憶システム４３はまだビジー状態とな
っている。

【００１７】この好ましい具体例によれば、データバッ
ファ手段４９のデータが記憶プロセッサ４７によりハー
ドディスクへ実際に書き込まれる際、記憶プロセッサ４
７はその書込処理の終了時にプロセッサユニット４０へ
割込信号を出力する。この割込信号はプロセッサユニッ
ト４０に図６に示すサービスルーチンを実行させる。同
図のステップ６０において、プロセッサユニット４０
は、ハードディスク記憶装置４８のレディ状態を意味す
る値をＦＷフラグにセットする。このレディ状態におい
てのみ、記憶システム４３は、アプリケーションプログ
ラムにより出力された次のディスクデータ読出要求、又
はディスクデータ書込要求を受け付けることが出来る。
この後、ステップ６１においてリターンステップが実行
される。従来のダイレクト書込手法と本発明との違いを
より良く理解するため、ダイレクト書込手法のフローチ
ャートを図７に示す。

【００１８】同図のステップ７１において、システム
は、要求がハードディスクデータ書込であるかどうかを
決定する。要求がハードディスクデータ書込である場合
には、ステップ７２において要求に対応するデータがキ
ャッシュ記憶手段４４内にあるかどうかを決定する。ス
テップ７１において要求がハードディスクデータ書込で
ない場合には、ダイレクト書込手法はステップ７７へ移
行し、この要求を処理する入出力ルーチンをコールした
後、ステップ７８においてリターンステップが実行され
る。一方、ステップ７２において要求に対応するデータ
がキャッシュ記憶手段４４内にある場合には従来はステ
ップ７３を実行している。このステップ７３において、
ハードディスク記憶装置４８への書込対象となるデータ
がキャッシュ記憶手段４４へ書き込まれ、その記憶内容
が更新される。そして、ステップ７４において、従来
は、ハードディスク記憶装置４８への書込対象となるデ
ータを記憶システム４３のデータバッファ手段４９へ転
送し、完了フラグの値をビジー状態にセットする。この
ビジー状態とは、記憶システム４３がハードディスクデ
ータ書込でビジーであるという意味であり、このデータ
書込が完了するまでは他のどんなデータ読出要求又はデ
ータ書込要求も禁止される。このステップ７４の後、プ
ロセッサユニット４０はステップ７５を実行し、完了フ
ラグにレディ状態の値がセットされているかどうかをチ
ェックする。このレディ状態とは、ハードディスク記憶
装置４８へのデータ伝送が完了し、記憶システム４３が
他のデータ読出要求又はデータ書込要求を受け付けても
良いことを意味する。そして、完了フラグがレディ状態
にセットされていない場合には、本手法は、完了フラグ
がレディ状態にセットされるまでステップ７５を実行し
続ける。そして、そのレディ状態が検出された後、本手
法はステップ７６へと続き、このデータ書込サイクルを
終了してリターンステップを実行する。

【００１９】このステップ７５の実行開始時からステッ
プ７６の実行開始時までの時間は、ダイレクト書込手法
においてはプロセッサタイムの浪費である。従来の方法
においては、記憶システム４３がビジー状態にある限
り、プロセッサユニット４０は待機しなければならず、
どんな動作をも行うことが出来ない。これと対照的に、
本発明によれば、プロセッサユニット４０は、データが
記憶システム４３に送られるとすぐにディスクデータ書
込サイクルを終了する。このため、プロセッサユニット
４０は、データが送られた後に時間を浪費するというこ
とがない。

【００２０】また、レイジー書込手法においては待ち行
列が一杯であるか否かを示すフラグが用いられている。
本発明のＦＷフラグはこれに類似しているが、このＦＷ
フラグは記憶システム４３のビジー状態とレディ状態と
を示すものである。

【００２１】端的に言えば、レイジー書込手法を実行す
るハードウェア上で走らせたアプリケーションプログラ
ムの実行速度は、従来のダイレクト書込手法を実行する
ハードウェア上で走らせたそれよりも速い。しかしなが
ら、データ保全の点において、従来のダイレクト書込手
法と本発明とは同等のものであり、また、レイジー書込
手法より遥かに優れたものである。

【００２２】なお、上述した本発明の好ましい具体例は
説明を目的とするため簡素化され、また、本発明の方法
を実行するプログラムはこれを実行するためにメインメ
モリにストアされたものとして記載されている。本発明
の方法はハードウェア回路として容易に実施されるであ
ろうということを当業者は理解するであろう。このた
め、上述の好ましい具体例は説明のためのものであり、
これに限定されるものではない。本発明と等価である如
何なる自明の変形例も本発明の範囲である真の思想を逸
脱するものではない。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のように、シングルタスク
オペレーティング環境にあるコンピュータシステムによ
る記憶システムへの高速データ書込方法であり、前記記
憶システムが、第１のプロセッサと、記憶手段と、少な
くとも１個のデータバッファ手段とを有し、このデータ
バッファ手段を介して前記記憶手段によりデータが受信
され、前記コンピュータシステムが第２のプロセッサを
有し、前記高速データ書込方法が、前記記憶システムが
ハードウェアレディ状態にあるのかまたはハードウェア
ビジー状態にあるのかを決定するために高速書込フラグ
の値を前記第２のプロセッサによりチェックし、このチ
ェックステップを繰り返し、前記記憶システムがビジー
状態にあるならば、前記高速書込フラグにビジー状態を
示す値をセットし、前記記憶システムがレディ状態にあ
るならば、前記第２のプロセッサにより前記記憶システ
ムの前記データバッファ手段へ伝送されて前記記憶シス
テムに書き込まれたデータを使用可能としてデータ書込
サイクルを終了するというステップを含むので、伝達さ
れたデータの保全性を損なうこと無くデータの記憶装置
への書込速度を改善し、これにより、システムの性能を
大幅に改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のディスクデータ読出方法を示すフローチ
ャートである。

【図２】従来のディスクデータ書込方法を示すフローチ
ャートである。

【図３】従来のレイジー書込方法を示すフローチャート
である。

【図４】記憶装置への高速データ書込のためのコンピュ
ータシステムの好ましい具体例を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明の方法の好ましい具体例を示すフローチ
ャートである。

【図６】本発明の好ましい方法により用いられる処理ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図７】従来のダイレクト書込手法を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

４０ プロセッサユニット（第２のプロセッサ） ４４ キャッシュ記憶手段 ４７ 記憶プロセッサ（第１のプロセッサ） ４８ 記憶装置（記憶手段） ４９ データバッファ手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シングルタスクオペレーティング環境にあ
   るコンピュータシステムによる記憶システムへの高速デ
   ータ書込方法であり、前記記憶システムが、第１のプロ
   セッサと、記憶手段と、少なくとも１個のデータバッフ
   ァ手段とを有し、このデータバッファ手段を介して前記
   記憶手段によりデータが受信され、前記コンピュータシ
   ステムが第２のプロセッサを有し、前記高速データ書込
   方法が、 前記記憶システムがハードウェアレディ状態にあるのか
   またはハードウェアビジー状態にあるのかを決定するた
   めに高速書込フラグの値を前記第２のプロセッサにより
   チェックし、 前記記憶システムがビジー状態にあるならばこのチェッ
   ク処理を繰り返し、 前記記憶システムがレディ状態にあるならば前記高速書
   込フラグにビジー状態を示す値をセットし、前記第２の
   プロセッサによる前記記憶システムに書き込まれたデー
   タの前記記憶システムの前記データバッファ手段への伝
   送を可能とし、 データ書込サイクルを終了するというステップを含むこ
   とを特徴とする方法。
2. 【請求項２】記憶システムからの割込要求が第２のプロ
   セッサにより受信されたとき前記記憶システムがハード
   ウェアレディ状態にあることを示す値を高速書込フラグ
   にセットするというステップをさらに含むことを特徴と
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】コンピュータシステムが、最も頻繁にアク
   セスされるデータをストアするためのキャッシュ記憶手
   段をさらに含み、このキャッシュ記憶手段のデータアク
   セス速度が記憶手段のデータアクセス速度よりも速く、 また、この方法が、前記記憶手段へ書き込まれるべきデ
   ータに対応するデータが既に前記キャッシュ記憶手段内
   にあるかどうかをチェックし、 その結果として、前記記憶手段へ書き込まれるべきデー
   タに対応するデータが前記キャッシュ記憶手段内にあれ
   ば、前記記憶手段へ書き込まれるべきデータを前記キャ
   ッシュ記憶手段に書き込んでその記憶内容を更新すると
   いうステップを、高速書込フラグの値をチェックするス
   テップの前にさらに含むことを特徴とする請求項１記載
   の方法。
4. 【請求項４】記憶手段がハードディスク記憶装置である
   ことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】キャッシュ記憶手段が、ハードディスク記
   憶装置よりも速いデータアクセス速度を有するデータ記
   憶装置であることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】記憶手段がフロッピィディスク記憶装置で
   あることを特徴とする請求項３記載の方法。
7. 【請求項７】キャッシュ記憶手段がフロッピィディスク
   記憶装置よりも速いデータアクセス速度を有するデータ
   記憶装置であることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】記憶手段がテープ記憶装置であることを特
   徴とする請求項３記載の方法。
9. 【請求項９】キャッシュ記憶手段がテープ記憶装置より
   も速いデータアクセス速度を有するデータ記憶装置であ
   ることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】記憶手段がフラッシュメモリ装置である
    ことを特徴とする請求項３記載の方法。
11. 【請求項１１】キャッシュ記憶手段がフラッシュメモリ
    装置よりも速いデータアクセス速度を有するデータ記憶
    装置であることを特徴とする請求項１０記載の方法。