JPH06250793A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ディスク装置のような補助記憶装置のア
クセス速度を向上させる。 【構成】 補助記憶装置３がアクセスされる度に、記録
面７上を読取り用のヘッドがシークするシーク移動量を
各データ毎に記憶する。前回アクセスしたデータと今回
アクセスしたデータのセクタ番号の差等がシーク移動量
に対応する。記録面７へデータ１５が広く分散して記録
されれば、各データ１５のシーク移動量の合計は大きく
なる。データ再配置制御部１３は、このように分散した
データ１５を相互に接近するように記録面７上へ再配置
する。これにより、その後同一のアプリケーションプロ
グラムが実行されると、データアクセスの度にシークす
るヘッドのシーク移動量が平均的に小さくなり、アクセ
ス速度の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置等の
補助記憶装置に対しデータの読み書きを行う場合に、そ
のアクセス速度の高速化を図るためのデータ処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータその他のデータ処理装置に
おいては、大量のデータを磁気ディスク装置等の補助記
憶装置に記憶し、必要に応じてこれをアクセスし、演算
処理を実行する。図２に、従来のデータ処理装置ブロッ
ク図を示す。この装置は、アプリケーションプログラム
１をオペレーティングシステム２が制御し、補助記憶装
置３から読み出されたデータを処理する構成の装置であ
る。補助記憶装置３は、磁気ディスク装置、光ディスク
装置等の大容量記憶装置から構成される。キャッシュメ
モリ４は、補助記憶装置３から読み出されたデータを一
時的に格納し、高速アクセスを可能にするためのメモリ
である。オペレーティングシステム２は、ファイルシス
テム５及びディスク制御部６から構成される。

【０００３】上記のような装置は、アプリケーションプ
ログラム１からオペレーティングシステム２に対し補助
記憶装置３に対するアクセス要求が届くと、ファイルシ
ステム５がディスク制御部６に対し補助記憶装置３のど
こにアクセスするかを指定し、そのアクセスを依頼す
る。ディスク制御部６は補助記憶装置３に対しアクセス
を行うが、一度読み込んだ内容はキャッシュメモリ４に
蓄えておく。そして、アプリケーションプログラム１が
再び補助記憶装置３のアクセスを要求すると、ディスク
制御部６は、そのアクセス対象とするデータがキャッシ
ュメモリ４に格納されたデータに該当する場合は、それ
を読み出してファイルシステム５に対し、その結果を返
す。

【０００４】図３に、従来のデータ転送動作説明図を示
す。例えば、磁気ディスク装置の記録面７には、多数の
トラック８が形成されている。ここにデータが書き込ま
れている。データアクセス要求があると、ヘッド９は図
の矢印Ｘ方向にシーク動作を行い、指定されたトラック
８のデータアクセスを実行する。異なるトラック８に書
き込まれたデータをアクセスする場合は、ヘッド９がそ
の都度矢印Ｘ方向にスライドし、データの読み書きが行
われる。一般に、このようなヘッド９による機械的な動
作を伴うアクセス速度は、半導体メモリ等に比べて非常
に遅い。そこで、半導体メモリから成るキャッシュメモ
リ４に対し一定量のデータを転送し、その後は、図２に
示すオペレーティングシステム２がキャッシュメモリ４
に格納されたデータをアクセスし、データ処理の高速化
を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来一般のデータ処理装置には、次のような問題点が
あった。まず、データ処理高速化のために設けられるキ
ャッシュメモリ４には、データ処理装置の主記憶装置と
して使用されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）
が使用される。この主記憶装置には、アプリケーション
プログラムも同時に記憶される。

【０００６】キャッシュヒット率を高めるためにはキャ
ッシュメモリのサイズを大きくする方が良いが、それで
はアプリケーションプログラムを格納するべきメモリサ
イズが減少してしまい、アプリケーションプログラムの
動作等を制約してしまうおそれがあった。反対にキャッ
シュメモリのメモリサイズを小さく設定し過ぎると、大
きなサイズのアプリケーションプログラムを格納するこ
とが可能になるが、データアクセスの際、キャッシュミ
スヒットが増加し、ディスクアクセス回数が増加するた
め、アクセス速度の十分な向上が図れないという問題も
あった。

【０００７】本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、上記のような主記憶装置の記憶容量に制限があるよ
うな場合に、補助記憶装置のアクセス速度を向上させる
データ処理装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のデータ処理装置
は、アプリケーションプログラム実行中に、補助記憶装
置のアクセス動作を監視するアクセス監視部と、アクセ
ス対象となるデータ毎に、アクセス動作時の前記補助記
憶装置の記録面上をヘッドがシークするシーク移動量を
記憶する統計データ記憶部と、前記統計データ記憶部を
読み取り、前記アプリケーションプログラムが所定時間
実行される間に前記シーク移動量の合計がより小さくな
るように、前記データの記録面上への書き込み位置を再
配置するデータ再配置制御部とを備えたことを特徴とす
るものである。

【０００９】

【作用】この装置は、補助記憶装置がアクセスされる度
に、記録面上をヘッドがシークするシーク移動量を各デ
ータ毎に記憶する。前回アクセスしたデータと今回アク
セスしたデータのセクタ番号の差等がシーク移動量に対
応する。記録面へデータが広く分散して記録されれば、
各データのシーク移動量の合計は大きくなる。データ再
配置制御部は、このように分散したデータを相互に接近
するように記録面上へ再配置する。これにより、その後
同一のアプリケーションプログラムが実行されると、デ
ータアクセスの度にシークするヘッドのシーク移動量が
平均的に小さくなり、アクセス速度の向上が図れる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明のデータ処理装置実施例を示す
説明図である。なお、この図の（ａ）はデータ処理装置
のブロック図、（ｂ）は再配置動作説明図である。図に
おいて、この装置は、アプリケーションプログラム１を
実行制御するためのオペレーティングシステム１０と、
補助記憶装置３から構成される。なお、本発明の装置に
は、この実施例ではキャッシュメモリを設けていない。
本発明では、補助記憶装置３に書き込まれたデータの書
き込み位置を効率的に再配置することによって、補助記
憶装置３を直接アクセスする場合のアクセス速度向上を
図っているためである。しかし、例えば比較的メモリサ
イズの小さいキャッシュメモリを使用した場合には、キ
ャッシュミスヒットの場合に補助記憶装置３を頻繁にア
クセスすることになる。この場合のアクセス速度向上を
図るために、本発明を採用することも効果的である。

【００１１】オペレーティングシステム１０は、ファイ
ルシステム５及びディスク制御部６を備えている。これ
らの構成は従来のデータ処理装置と同様である。また、
本発明の装置にはこの他に、アクセス監視部１１と、統
計データ記憶部１２と、データ再配置制御部１３とが設
けられている。アクセス監視部１１は、ディスク制御部
６の補助記憶装置３に対するアクセス動作を監視し、フ
ァイルシステム５から要求された補助記憶装置３のどの
記録面にどのようなアクセス、即ちリード処理かライト
処理かという情報や、アクセスされるデータのサイズ等
を受け入れる部分である。統計データ記憶部１２は、ア
クセス監視部１１がその監視動作によって受け入れた情
報を元に生成した統計データを記憶しておく部分であ
る。

【００１２】図４に、統計データの内容説明図を示す。
例えば、この統計データは、セクタ番号１６と、データ
サイズ１７と、シーク移動量１８から構成される。セク
タ番号１６というのは、例えば磁気ディスクのデータ書
き込み位置を示す番号で、何番目のトラックのどの位置
にデータが書き込まれているかを表わすものである。デ
ータサイズ１７は、セクタ番号１６のセクタから何セク
タ連続してアクセス対象となるデータが書き込まれてい
るかを示す部分である。シーク移動量１８は、このセク
タ番号１６のデータをアクセスする際に、ヘッドがどれ
だけシーク動作を行ったか、その距離に相当するデータ
を記憶する部分である。具体的には、例えば前回アクセ
スしたデータのセクタ番号１６と、今回アクセスしたデ
ータのセクタ番号１６の差によって、このシーク移動量
１８を計算する。

【００１３】再び、図１に戻って、データ再配置制御部
１３は、適当なタイミングで統計データ記憶部１２から
先に説明したような構成の統計データを読み取り、ディ
スク制御部６を起動して、アプリケーションプログラム
が所定時間実行される間に、データ毎のシーク移動量の
合計が全体としてより小さくなるように、データの記録
面上への書き込み位置を再配置する動作を行う部分であ
る。例えば、図の（ｂ）の左側に示すように、記録面７
上にデータ１５が比較的広く分散配置されていたとす
る。この場合、これらのデータに交互にアクセスが行わ
れると、ヘッドのシーク移動量の合計値が非常に大きく
なる。そこで、データ書き込み位置の再配置によって、
図の右側に示すように、記録面７の適当な空き領域にデ
ータ１５を集めるようにする。これによって、これらの
データのアクセスの際、シーク移動量が十分に短縮され
る。

【００１４】シーク移動量が十分に小さい場合には、該
当するデータについての統計データは必要としない。ま
た、統計データ記憶部１２の記憶容量は、メモリ資源の
有効利用のために十分小さく設定することが好ましい。
従って、例えばシーク移動量の比較的大きいものについ
てだけ、上記のような統計データを記憶することが好ま
しい。このためには、適当な基準値を設定しておき、こ
れとその都度計算されたシーク移動量を比較する。この
実施例では、シーク移動量が、この基準値を超えた場合
にのみ統計データが記憶される。シーク移動量の基準値
としては、例えばハードディスクの記録面の先頭から最
後までの距離の２分の１程度とする。

【００１５】また、同一内容のデータアクセスがされた
場合には、セクタ番号１６、データサイズ１７、シーク
移動量１８の他にアクセス回数の記録領域を設ける。こ
れによって、効率よくデータ書き込み位置の再配置のた
めの統計データを収集し記憶することができる。

【００１６】図５に、本発明の装置によるシーク動作と
アクセス時間の説明図を示す。まず、図１に示すデータ
再配置制御部１３が動作する前に、アプリケーションプ
ログラム１が、例えばアクセス対象ファイルＡやアクセ
ス対象ファイルＢのアクセスをオペレーティングシステ
ム１０に要求したとする。この場合、記録面７上のデー
タをアクセスするために、ヘッド９がシーク動作を行
う。図５にはヘッド９のシーク動作を説明するために、
横軸にアクセス位置、縦軸に時間をとって、ヘッド９の
軌跡を示した。この図の第１期間Ｔ１では、アクセス監
視部１１が統計データの収集を行い、統計データ記憶部
１２に対し、その内容を記憶する。そして、例えば装置
のシャットダウンを行う際、データ再配置制御部１３が
起動する。このとき、先に図１（ｂ）で説明した要領
で、分散した記録面７上のデータを互いに接近した位置
に再配置する。

【００１７】その後、装置が再び起動されると、図５の
第２期間Ｔ２に示すように、ヘッド９のシーク距離が全
体的にも平均的にも、第１期間Ｔ１に比べて十分に小さ
くなる。これによって、補助記憶装置に対するアクセス
が頻繁に行われた場合においても、そのアクセス速度を
従来より十分向上させることができる。

【００１８】なお、上記実施例においては、例えば１個
のアプリケーションプログラムが複数のアクセス対象フ
ァイルをアクセスする際に、ヘッドの実際のシーク動作
を監視し、一定時間のシーク動作中のシーク移動量を集
計して、これがより小さくなるようにデータを再配置す
るようにした。このようにすれば、特定の目的に使用さ
れるデータ処理装置の特定のアプリケーションプログラ
ムが動作した場合に、その実用的な動作中における補助
記憶装置のアクセス時間を十分に小さくし、処理の高速
化を図ることができる。

【００１９】例えば、アプリケーションプログラムが１
個のファイルのみをアクセスする場合には、補助記憶装
置の記録面上で、特定のそのアクセス対象となるファイ
ルを構成するデータをそれぞれ近い場所に集めるような
処理を実行すればよい。しかしながら、通常アプリケー
ションプログラムは多数のファイルをアクセスして一定
の処理を実行する。従って、必ずしも同一ファイルに属
するデータをそれぞれ書き込み位置が近くなるように再
配置したとしても、全体としてシーク移動量の合計値が
小さくなるとは限らない。従って、本発明のように実際
にシーク移動量の集計を行い、アクセス対象となるファ
イル数にこだわらず効率的なデータの再配置を行うよう
にすることが、より実用的であるといえる。

【００２０】また、上記のようなデータの再配置は、例
えば適切な位置に、書き込もうとするトラックの空き領
域を見つけ、集められるべきデータをそこに移動させる
といった方法によればよい。しかしながら、例えば１枚
の記録面に記憶されたデータを一旦別の場所に移し、理
想的な再配置計画に基づき、改めてデータの書き込みを
行うといった方法を採用しても差し支えない。

【００２１】図１に示すデータ再配置制御部１３は、こ
のように補助記憶装置３に書き込まれたデータの書き込
み位置を移動させるといった処理を実行することから、
アプリケーションプログラム１やその他のプログラムが
実行中は、その動作を妨げないために、再配置動作は行
わない。従って、装置全体がシャットダウンされた後、
あるいは装置が起動され業務を開始する直前等に起動さ
れることが好ましい。なお、装置により動作する多数の
アプリケーションプログラムやその他のプログラムより
も、優先度が十分に低い優先度で、このデータ再配置制
御部１３の実行条件を設定しておけば、装置がどのプロ
グラムも実行していないアイドル状態になったときに、
自動的にデータ再配置制御部１３が起動できる。この場
合、その再配置作業が小刻みに行われる。他のプログラ
ムが起動された場合には、一旦、その再配置作業を停止
し、装置がアイドル状態になると再び動作するといった
処理にすればよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した本発明のデータ処理装置
は、アプリケーションプログラム実行中に補助記憶装置
のアクセス動作をアクセス監視部が監視し、アクセス対
象となるデータ毎に、アクセス動作時補助記憶装置の記
録面上をヘッドがシークするシーク移動量を統計データ
記憶部が記憶し、アプリケーションプログラムが所定時
間実行される間にシーク移動量の合計がより小さくなる
ように、データの記録面上への書き込み位置をデータ再
配置制御部が再配置するようにしたので、補助記憶装置
の記録面上にデータが理想的な形で配置され、ヘッドの
シーク移動量が減少し、アクセス速度の向上を図ること
ができる。従って、主記憶装置上に大サイズのキャッシ
ュメモリの設定が不要になり、資源の有効な活用を図る
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ処理装置実施例を示す説明図で
ある。

【図２】従来のデータ処理装置ブロック図である。

【図３】従来のデータ転送動作説明図である。

【図４】統計データ説明図である。

【図５】シーク動作とアクセス時間の説明図である。

【符号の説明】

１ アプリケーションプログラム ３ 補助記憶装置 ６ ディスク制御部 １０ オペレーティングシステム １１ アクセス監視部 １２ 統計データ記憶部 １３ データ再配置制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アプリケーションプログラム実行中に、
   補助記憶装置のアクセス動作を監視するアクセス監視部
   と、 アクセス対象となるデータ毎に、アクセス動作時の前記
   補助記憶装置の記録面上をヘッドがシークするシーク移
   動量を記憶する統計データ記憶部と、 前記統計データ記憶部を読み取り、前記アプリケーショ
   ンプログラムが所定時間実行される間に前記シーク移動
   量の合計がより小さくなるように、前記データの記録面
   上への書き込み位置を再配置するデータ再配置制御部と
   を備えたことを特徴とするデータ処理装置。