JPH0574046A - 磁気デイスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 読出し処理時間を短縮化を図る。 【構成】 磁気ディスクと、磁気ディスクに対してデー
タの読込み／書込みを行うヘッドと、データを記憶する
キャッシュメモリと、磁気ディスクから目的データ以外
に次の読出し予定のデータの読出しを行い、該予定デー
タをキャッシュメモリに書込む機能を有する制御部とを
備えた磁気ディスク装置において、キャッシュメモリは
記憶領域を複数に分割されてなり、制御部は分割された
各記憶領域の各々と磁気ディスクの所定のトラックとを
対応させてデータの読込み／書込みを行うキャッシュ処
理機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャッシュメモリに
よって読込み処理時間の短縮化を図った磁気ディスク装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上述したキャッシュメモリに
よりデータの読込み処理時間の短縮化を図った磁気ディ
スク装置が開発されている。この種の磁気ディスク装置
は、データの読込みにおいて、キャッシュメモリの全領
域を一つの領域として使用し、磁気ディスク上のある領
域のデータを読込んだ後、次に読込むであろうデータを
読込み、これをキャッシュメモリに書込む動作を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の磁気ディスク装置にあっては、磁気ディスク上のあ
る領域のデータを読込んだ後に、次に読込むであろうデ
ータを読込んでキャッシュメモリに書込むようにしてい
るが、次に読込むであろうデータが書込まれた領域と異
なる領域のデータの読込み指定が行われた場合には、キ
ャッシュメモリに書込まれたデータが無効になってしま
う。このようなことから全体的に読込み処理時間を効率
的に短縮できなかった。

【０００４】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、従来方式における問題点を改善し、読込み処
理時間を効率的に短縮化した磁気ディスク装置を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、磁気ディス
クと、前記磁気ディスクに対してデータの読込み／書込
みを行うヘッドと、前記データを記憶するキャッシュメ
モリと、前記磁気ディスクから目的データ以外に次の読
込み予定のデータの読出しを行い、該予定データを前記
キャッシュメモリに書込む機能を有する制御部とを備え
た磁気ディスク装置において、前記キャッシュメモリは
記憶領域を複数に分割されてなり、前記制御部は分割さ
れた各記憶領域の各々と前記磁気ディスクの所定のトラ
ックとを対応させてデータの読込み／書込みを行うキャ
ッシュ処理機能を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、キャッシュメモリの全記憶
領域が複数の小さな領域に分割、あるいは予め複数の小
さな領域に分割され、これら分割された各記憶領域の各
々が磁気ディスクの所定のトラックとに対応してデータ
の読込み／書込みが行なわれる。これにより、キャッシ
ュメモリの全領域を一つの領域として使用する場合と比
べて、ある記憶領域の先読みデータが、異なる記憶領域
の読込み／書込みにより無効になることがない。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例を説
明する。図１はこの発明の一実施例による磁気ディスク
装置の概略構成を示すブロック図である。この図におい
て、１は磁気ディスク、２は磁気ディスク１に対してデ
ータの読込み／書込みを行うためのヘッド、３はデータ
の読込み／書込みの信号を処理する読込み／書込み信号
処理回路である。

【０００９】４はプロトコルコントローラ（別名：ハー
ドディスクコントローラ）であり、磁気ディスク装置の
読込み／書込み、インタフェースのプロトコル処理及び
バッファの管理等を行う。５はＣＰＵ（中央処理装置）
であり、プロトコルコントローラ４の制御を行なう。プ
ロトコルコントローラ４とＣＰＵ５は制御部８を構成す
る。なお、図示しないが、この制御部８にはＣＰＵ５を
制御するためのプログラムが書込まれたＲＯＭ（リード
オンリメモリ）が設けられている。このＲＯＭにはキャ
ッシュ処理プログラム（後述する）も書込まれている。
６はキャッシュメモリであり、制御部８とデータの授受
を行う。７はホストコンピュータであり、制御部８に対
して指令を与えると共に、制御部８から出力されるデー
タを入力する。

【００１０】ここで、図２及び図３の各々は、上記構成
による読込み／書込みのキャッシュ処理における実行結
果（詳細は後述する）の一例を示すものであり、磁気デ
ィスク１の記憶領域をシリンダ毎に４分割した記憶領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、シリンダ毎に分割したそれぞれの記
憶領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応するキャッシュメモリ６の
分割領域ａ，ｂ，ｃ，ｄを示している。次に、図４及び
図５のフローチャートは、この実施例の磁気ディスク装
置の読込み／書込みのキャッシュ処理過程の概略を示す
ものである。以下、読込みキャッシュ処理、書込みキャ
ッシュ処理の順で説明する。

【００１１】読込みのキャッシュ処理過程 読込みの指令（コマンド）を受けると、ステップＳＰ１
Ａにおいて、制御部８は、読込み領域のシリンダの算出
を行う。次いで、ステップＳＰ２Ａへ進み、読込みデー
タが書込まれているシリンダに対応するキャッシュメモ
リ６の分割領域を判定する。この判定後、ステップＳＰ
３Ａへ進み、制御部８は、キャッシュメモリ６の分割領
域の先頭アドレスを設定する。そして、ステップＳＰ４
Ａへ進み、磁気ディスク１から指定されたデータを読込
む。そして、ステップＳＰ５Ａへ進み、先読みデータの
読込みを行い、キャッシュメモリ６の分割領域にこの先
読みデータを書込む。以上により読込みのキャッシュ処
理が終了する。

【００１２】書込みのキャッシュ処理過程 書込みの指令を受けると、ステップＳＰＢ１において、
制御部８は、書込みを行うシリンダの算出を行う。この
算出を行なった後、ステップＳＰＢ２へ進み、書込みを
行うシリンダに対応するキャッシュメモリ６の分割領域
を判定する。次いで、ステップＳＰＢ３へ進み、使用す
るキャッシュメモリ６の分割領域の先頭アドレスを設定
する。次に、ステップＳＰＢ４にて、書込み処理を行
う。以上により書込みのキャッシュ処理が終了する。

【００１３】ここで、上記各過程の概略は次の通りであ
る。この場合、磁気ディスク１の記憶領域Ａに書込まれ
たデータを読込む場合を例とする。分割した磁気ディス
ク１のシリンダの記憶領域Ａの範囲内に存在するデータ
を読込んだ後、次に読込むであろうデータも読込み、こ
れをキャッシュメモリ６の分割領域ａに書込む。その
後、シリンダの記憶領域Ｃの範囲内に存在するデータの
読込み指定が行われた場合、この記憶領域Ｃの範囲内に
存在するデータを読込み、これをキャッシュメモリ６の
分割領域ｃに書込む。すなわち、キャッシュメモリ６の
分割領域ａに書込んでおいたデータを読出す場合には、
この分割領域ａに書込んでおいたデータを使用するが、
分割領域ｃに書込んでおいたデータを読出す場合には、
この分割領域ｃに書込んでおいたデータを使用する。

【００１４】このことは、磁気ディスク１のある記憶領
域から読込んでおいた次に読込むであろう先読みデータ
と違う記憶領域のデータの読込みが行われても、キャッ
シュメモリ６に書込んである先読みデータに上書きする
ことがない。したがって、従来の磁気ディスク装置にお
ける問題、すなわち、次に読込むであろうデータが書込
まれた領域と異なる領域のデータの読込み指定が行われ
た場合には、キャッシュメモリに書込まれた先読みデー
タが無効になるという問題が解決される。そして、当然
の結果であるが、キャッシュメモリ６の分割領域ａに書
込んでおいたデータを読込む場合には、この分割領域ａ
に書込んでおいたデータを使用するので読込み処理時間
が短縮される。なお、キャッシュメモリ６の記憶領域の
分割は、予め制御部８内のＲＯＭにおいて分割されてい
る場合と、読込み／書込みのキャッシュ処理を行なう際
に分割する場合の二通りが考えられる。

【００１５】次に、上記構成による読込み／書込みにお
けるキャッシュ処理の詳細について図６、図７のフロー
チャートを参照しながら説明する。 ●読込みでのキャッシュ処理過程 ホストコンピュータ７から読込み指令（コマンド）を受
けると、ステップＳＰ１において、当該コマンドのアド
レスより、分割されたキャッシュメモリ６の使用領域を
選択する。次いで、ステップＳＰ２へ進み、キャッシュ
メモリ６のその使用領域に有効キャッシュデータが在る
か否かの判定を行う。

【００１６】ここで、有効キャッシュデータとは、磁気
ディスク装置に対して読込み／書込みの処理が要求され
た場合に、磁気ディスクに書込まれている（または磁気
ディスクに書込む）データのことである。この場合、磁
気ディスク装置に対して読込み／書込みを行う際、必ず
キャッシュメモリ６にデータを一時的に取込むため、そ
のキャッシュメモリ６に取込まれたデータの残りが同メ
モリに残っているデータになる。また、キャッシュメモ
リ６に残っているデータをキャッシュ有効データとする
ためには、現在キャッシュメモリ６に残っているデータ
が対応する磁気ディスク装置の磁気ディスクに一番新し
く書かれたデータであることが条件である。

【００１７】さて、上記ステップＳＰ２における判定に
おいて、有効キャッシュデータが無い場合には、ステッ
プＳＰ３へ進み、通常の読出し処理を行う。ここで、通
常の読出し処理とは、キャッシュメモリ６内のデータを
使用せず、ホストコンピュータ７より要求された読込み
データの全てを磁気ディスク装置から転送する処理のこ
とを言う。すなわち、キャッシュ機能を持たない磁気デ
ィスク装置の読込み処理と同じ処理のことである。

【００１８】一方、ステップＳＰ２における判定におい
て、有効キャッシュデータが在る場合には、ステップＳ
Ｐ４へ進み、キャッシュ有効データの先頭メディアアド
レスがコマンドのアドレスより大きいか否かの判定を行
う。ここで、キャッシュ有効データとは、先頭メディア
アドレスと、データと、該データを読出しの際に読込ん
で良いデータかどうかを示す情報とからなるものであ
る。キャッシュ有効データとして記載したのは、読込み
の際に出力しても良いキャッシュメモリ６に残っている
データのことである。

【００１９】ステップＳＰ４における判定において、キ
ャッシュ有効データの先頭メディアアドレスがコマンド
のアドレスより大きい場合には、ステップＳＰ３へ進
み、通常の読込み処理を行う。一方、キャッシュ有効デ
ータの先頭メディアアドレスがコマンドのアドレスより
大きくない場合には、ステップＳＰ５へ進む。

【００２０】ステップＳＰ５に進むと、キャッシュ有効
データ数中にコマンドアドレスが在るか否かの判定を行
う。ここで、キャッシュ有効データ数中にコマンドアド
レスが在るかとは、キャッシュメモリ６に取込まれたデ
ータが、読込み時に出力しても良いデータであるとし、
その残っているデータは有効なデータの先頭よりあるバ
イト数残っているものとした場合、そのデータをあるバ
イト数毎にブロックとして考えることで、アドレス変換
を行うことができる。このアドレスの換算の考え方を用
い、キャッシュ有効データとしてキャッシュメモリ６に
残っているデータの中にコマンドのアドレス（ホストコ
ンピュータ７の命令による磁気ディスク装置のデータの
アドレス）が含まれているかどうか、という意味であ
る。

【００２１】このステップＳＰ５において、キャッシュ
有効データ数中にコマンドアドレスが無い場合には、ス
テップＳＰ３へ進み、通常の読込み処理を行う。一方、
キャッシュ有効データ数中にコマンドアドレスが在る場
合には、ステップＳＰ６へ進む。

【００２２】ステップＳＰ６へ進むと、コマンド要求デ
ータ数が全てキャッシュ有効データ中に在るか否かの判
定を行う。この判定において、キャッシュ有効データ中
に在る場合には、ステップＳＰ７へ進む。

【００２３】ここで、コマンド要求データ数が全てキャ
ッシュ有効データ中に在るか否かとは、ホストコンピュ
ータ７より読込み等のデータ要求命令が出力される場
合、要求するデータのバイト数（大きさ）を同時に出力
する。そして、キャッシュ有効データ中の何処がコマン
ドにより要求されたアドレスの先頭であるかが分れば、
その先頭から残りのキャッシュ有効データがコマンドに
より要求された読込み等のデータに用いることができ
る。この考えにより、コマンドから要求されたデータの
バイト数の全てがキャッシュメモリ６内の有効データ中
に含まれているか、という意味になる。

【００２４】ステップＳＰ７においては、転送キャッシ
ュデータ数をコマンド要求データ数として転送する。こ
の場合、ホストコンピュータ７より要求されたデータの
全てをキャッシュメモリ６内の有効データを用いて転送
する。そして、キャッシュメモリ６内のデータをホスト
コンピュータ７へ転送するためには、キャッシュメモリ
６の領域の何処から何処までという指示をＣＰＵ５から
プロトコルコントローラ４に指示する。これにより、プ
ロトコルコントローラ４は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモ
リアクセス）を行ってデータをホストコンピュータ７へ
転送する。したがって、“転送キャッシュデータ数”は
正確には、“キャッシュメモリ６内のデータの転送開始
アドレスと転送終了アドレスをＣＰＵ５からプロトコル
コントローラ４に指示する”となる。

【００２５】一方、ステップＳＰ６での判定において、
コマンド要求データ数が全てキャッシュ有効データ中に
無い場合には、ステップＳＰ８へ進む。ステップＳＰ８
に進むと、キャッシュ有効データの中のコマンド要求デ
ータを転送する。この転送を行った後、ステップＳＰ９
へ進む。

【００２６】ステップＳＰ９へ進むと、使用するキャッ
シュメモリ領域の先頭アドレスを転送データ取込み先頭
アドレスとしてセットする。ここで、使用するキャッシ
ュメモリ領域の先頭アドレスを転送データ取込み先頭ア
ドレスとしてセットするとは次の通りである。すなわ
ち、磁気ディスク装置の読込み／書込みを実行するの
が、プロトコルコントローラ４であり、そのプロトコル
コントローラ４に対し、データの転送に用いるキャッシ
ュメモリ領域を、シリンダに対応したキャッシュメモリ
６の使用領域とする様に指定する。

【００２７】ステップＳＰ９の処理が終了すると、ステ
ップＳＰ１０へ進み、コマンドアドレス＋キャッシュデ
ータ転送数のアドレスへシークする。ここで、コマンド
アドレス＋キャッシュデータ転送数のアドレスへシーク
するとは次の通りである。すなわち、キャッシュメモリ
６内のデータを用いることで、ホストコンピュータ７か
ら要求されたデータの一部を読込みデータとして同ホス
トコンピュータ７へ転送し、それと同時にキャッシュメ
モリ６内に無いホストコンピュータ７から要求されたデ
ータの読込みを行う為に、シークを行おうとするもので
ある。故に、キャッシュメモリ６内の有効データを利用
してホストコンピュータ７の要求したデータを全て転送
しようとする。したがって、実際に磁気ディスク装置よ
り読込むデータの先頭は、コマンドにより要求されたア
ドレスに、キャッシュメモリ６内の有効データ中のホス
トコンピュータ７へ転送したデータのブロック数を加え
たアドレスになる。

【００２８】ステップＳＰ１０の処理が終了すると、ス
テップＳＰ１１へ進む。このステップＳＰ１１では、コ
マンド要求データ数−キャッシュ有効データ転送数を磁
気ディスク装置本体から読込む。

【００２９】上記ステップＳＰ１１及びステップＳＰ３
の処理が終了すると、図３に示す書込みでのキャッシュ
処理過程にて示されたステップＳＰ１２へ進む。ステッ
プＳＰ１２においては、コマンド要求データ数が分割さ
れたキャッシュメモリ６のサイズより大きいか否かの判
定が行われる。この判定において、小さい場合には、ス
テップＳＰ１３へ進み、キャッシュ有効データ先頭オフ
セットに“０”をセットする。そして、この処理が終了
した後、ステップＳＰ１４へ進み、キャッシュ有効デー
タ数にコマンド要求データ数をセットする。この後、ス
テップＳＰ１５へ進み、キャッシュ有効データの先頭メ
ディアアドレスをセットする。このステップＳＰ１５の
処理を終了すると、コマンドが終了する。

【００３０】一方、ステップＳＰ１２の判定において、
コマンド要求データ数が分割されたキャッシュメモリ６
のサイズより大きい場合には、ステップＳＰ１６へ進
む。ステップＳＰ１６へ進むと、キャッシュ有効データ
先頭オフセットにセット転送データ数／分割キャッシュ
メモリサイズをセットする。この処理を終了すると、ス
テップＳＰ１７へ進み、キャッシュ有効データ数に分割
キャッシュメモリサイズをセットする。

【００３１】●書込みでのキャッシュ処理過程 書込み指令が供給されると、ステップＳＰ１８におい
て、コマンドのアドレスより、分割されたキャッシュメ
モリ６の使用領域を選択する。この処理を終了すると、
ステップＳＰ１９へ進み、使用するキャッシュッメモリ
領域の先頭アドレスを転送データ取込み先アドレスとし
てセットする。そして、ステップＳＰ２０へ進み、ホス
トコンピュータ７からデータを受取る。そして、ステッ
プＳＰ２１へ進み、データ書込み処理を行う。この処理
が終了した後、上述したステップＳＰ１２〜１７が実行
される。以上が読込み／書込みにおけるキャッシュ処理
の具体例である。

【００３２】なお、上記実施例の応用例としてＤＯＳ
(ディスク・オペレーティングシステム）を使用する場
合、ファイルの管理はＦＡＴで行われるので、ＦＡＴへ
のアクセスが数多く行われる。キャッシュメモリの分割
の範囲の一つをＦＡＴ等のアクセスが多く行われる範囲
として割当て、常駐させ、それ以外のシリンダの範囲を
分割してキャッシュメモリに割付ける事により、常駐さ
せた部分を読出す時の処理時間の短縮が図れる。したが
って、ファイルの読出しに関する処理の時間短縮が図れ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、磁気デ
ィスクと、この磁気ディスクに対してデータの読込み／
書込みを行うヘッドと、前記データを記憶するキャッシ
ュメモリと、前記磁気ディスクから目的データ以外に次
の読込み予定のデータの読出しを行い、該予定データを
前記キャッシュメモリに書込む機能を有する制御部とを
備えた磁気ディスク装置において、前記キャッシュメモ
リは記憶領域を複数に分割されてなり、前記制御部は分
割された各記憶領域の各々と前記磁気ディスクの所定の
トラックとを対応させてデータの読込み／書込みを行う
キャッシュ処理機能を有したので、キャッシュメモリの
全領域を一つの領域として使用している磁気ディスク装
置と比べて、ある記憶領域の先読みデータが、異なる記
憶領域の読込み／書込みにより無効になることがない。
したがって、無効になることによる再読出しを行わなく
て済むので、読込みの処理時間を従来よりも更に短縮す
ることができるという効果が得られる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による磁気ディスク装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】同実施例における磁気ディスクのシリンダの分
割領域を示す図である。

【図３】同実施例における磁気ディスクのシリンダの分
割領域に対応するキャッシュメモリの分割領域を示す図
である。

【図４】同実施例の動作（読込みでのキャッシュ処理過
程）を説明するためのフローチャートである。

【図５】同実施例の動作（書込みでのキャッシュ処理過
程）を説明するためのフローチャートである。

【図６】同実施例の詳細な動作（読込みでのキャッシュ
処理過程）を説明するためのフローチャートである。

【図７】同実施例の詳細な動作（書込みでのキャッシュ
処理過程）を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 磁気ディスク ２ ヘッド ３ 読込み／書込み信号処理回路 ４ プロトコルコントローラ ５ ＣＰＵ ６ キャッシュメモリ ７ ホストコンピュータ ８ 制御部（プロトコルコントローラ４、ＣＰＵ５等か
らなる） Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 磁気ディスク１のシリンダの分割領域 ａ，ｂ，ｃ，ｄ 磁気ディスク１のシリンダの分割領域
に対応するキャッシュメモリ６の分割領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスクと、 前記磁気ディスクに対してデータの読込み／書込みを行
   うヘッドと、 前記データを記憶するキャッシュメモリと、 前記磁気ディスクから目的データ以外に次の読込み予定
   のデータの読出しを行い、該予定データを前記キャッシ
   ュメモリに書込む機能を有する制御部とを備えた磁気デ
   ィスク装置において、 前記キャッシュメモリは記憶領域を複数に分割されてな
   り、前記制御部は分割された各記憶領域の各々と前記磁
   気ディスクの所定のトラックとを対応させてデータの読
   込み／書込みを行うキャッシュ処理機能を有することを
   特徴とする磁気ディスク装置。