JPS60230247A - デイスク制御装置 - Google Patents

デイスク制御装置

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JPS60230247A
JPS60230247A JP59085580A JP8558084A JPS60230247A JP S60230247 A JPS60230247 A JP S60230247A JP 59085580 A JP59085580 A JP 59085580A JP 8558084 A JP8558084 A JP 8558084A JP S60230247 A JPS60230247 A JP S60230247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
cache
disk
cache memory
memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP59085580A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Tanido
谷戸 久
Hiroshi Maruoka
寛 丸岡
Takenosuke Harada
原田 武之助
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panafacom Ltd
Original Assignee
Panafacom Ltd
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Publication date
Application filed by Panafacom Ltd filed Critical Panafacom Ltd
Priority to JP59085580A priority Critical patent/JPS60230247A/ja
Publication of JPS60230247A publication Critical patent/JPS60230247A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/08Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、パーソナルコンピュータなどの比較的小規模
のコンピュータシステムに適するファームウェア制御方
式のディスク制御装置に関し、特にキャッシュメモリと
先読み制御手段とをそなえることにより高速読出しを可
能にしたディスク制御装置に関する。
〔技術の背景〕
一般のコンピュータシステムでは、ホストがディスク上
の同一領域について書き込み、読み出しを頻繁に行う場
合が少なくない。ホストによるディスク装置のデータ読
み出しの場合、キャッシュメモリが使用されているシス
テムでは、まずキャッシュメモリ内に対象データが存在
するか否かを調べ、キャッシュメモリ内に対象データが
存在しているならばそれを読み出してホストへ転送し。
キャッシュメモリ上に存在しない場合にディスクからデ
ータを読み出す。これにより、ディスク装置に対する平
均的なアクセス時間を短縮することが可能となる。
従来の大型コンピュータやミニコンピユータでは、入出
力処理を高速化するため、上記したキャッシュメモリを
もつディスク制御装置を使用する場合が多い。この際、
キャッシュメモリとしては大容量のメモリを使用し、入
出力要求があると。
対象データを含むディスク上の1トランク分のデータを
単位にして読み出しあるいは書き込みを行う方法が一般
にとられている。
しかし、パーソナルコンピュータのような小規模のコン
ピュータシステムでは、使用されるディスク制御装置の
ローカルメモリの容量も制約され。
通常は数十キロバイト程度である。他方、ディスク装置
の記憶容量は数十メガバイト以上あるのが普通であるか
ら、その比率は1:1000に、もなり。
もしもこのローカルメモリをキャッシュメモリとして利
用したならば、キャッシュメモリ内にアクセス対象デー
タが存在する確率は小さいものとなって、特別な管理方
法をとらない限りキャッシュメモリの効率は低く、:高
速アクセス性を実現することは困難となる。
〔発明の目的および構成〕
本発明の目的は、パーソナルコンピュータ等の小規模な
コンピュータシステムにおいて、ディスク制御装置内の
小容量ローカルメモリを用いて効率的なキャッシュメモ
リを実現することにあり。
そのための構成として、ローカルプロセッサおよびロー
カルメモリを有するファームウェア制御のディスク制御
装置であって、ローカルメモリをディスク装置のデータ
を一時的に保管するキヤ・ノシュメモリとして使用し、
ホストからディスク装置へのデータ読み出し要求に対し
て、ディスク上における該要求されたデータが位置する
単位領域とともに予め定められた条件にしたがって該単
位領域に続く単位領域のデータを同時に読み出して上記
キャッシュメモリに保管する先読みをファームウェア制
御により行うことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下に9本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。
第1図は9本発明の1実施例システムの構成図であり、
1はホストプロセッサ、2は主記憶装置。
3はホストバス、4はディスク制御装置、5はホストイ
ンタフェース、6はローカルバスセ・7す。
7はローカルバス、8はローカルメモリ、9はキャッシ
ュメモリ、10はキャッシュ管理テーブル。
11はワーク域、12はファームプログラム、13はデ
ィスクインタフェース、14はディスクドライブ、15
はディスク、16はトラック、17はセクタを表してい
る。
キャッシュメモリ9は、ローカルメモリ8内に設けられ
ており、連続するn個の単位からなるキャッシュの1単
位はディスクの8セクタ分のデータを蓄えることができ
る。
第2図はキャッシュメモリ9の構成を示したもので、n
個の各キャッシュ単位には、#1から#nまでの番号が
付されている。
各キャッシュ単位には、接続されているディスクのmユ
ニット、lセクタ、iヘッドの0〜7セクタまたは8〜
15セクタのデータが蓄えられる。
各キャッシュ単位に蓄えられているデータが、ディスク
15のどのトラックのどの領域(たとえばシリンダ、ヘ
ッド、セクタ)のものであるかをアドレス指示するため
、同じローカルメモリ内にキャッシュ管理テーブル10
が設けられている。
第3図は、キャッシュ管理テーブル10の構成を示した
もので、第2図に示したキ、ヤソシュ単位#1乃至#n
に対応させてn個の管理状態情報区分が設けられている
。各管理状態情報区分には。
使用順番リンク(ポインタ)、ディスクドライブのユニ
ット番号、シリンダ番号、ヘッド番号、先頭セクタ番号
、使用状態フラグ、該当キャッシュ単位の先頭アドレス
が設定される。
先頭セクタ番号は、たとえばそのキャッシュ単位にO〜
7セクタのデータが保管されていれば0”にセットされ
、また8〜15セクタのデータが保管されていれば、“
8″にセントされる。
使用状態フラグは、対応するキャッシュ単位内にデータ
が保管されているか否かを示す8ビツトのフラグで、8
ビツトのうちの1つのビットが1つのセクタ分のデータ
に対応している。すなわち。
対応するセクタめデータが保管されているビットのみが
1”にセットされる。
該当キャッシュ単位の先頭アドレスは、そのキャッシュ
管理テーブルが管理しているキャッシュ単位の先頭のメ
モリアドレスを示す。
使用順番リンクは、該当するキャッシュ単位と他のキャ
ッシュ単位との間の使用した順番関係を示し、キヤ・7
シ工使用時に空きキャッシュ単位が存在していない場合
、このリンクを用いて最も古いキャッシュ単位を見出し
、そのデータを破壊して新しい要求元へ割り付ける。
上土ヱ之王宣且 キャッシュメモリ9の管理は、全てキャッシュ管理テー
ブル10を用いてファームウェア制御により行われる。
ローカルプロセッサ6はホストプロセッサ1からのデー
タ書き込み/読み出し要求を受けると。
その要求データをn回に分割して処理する。分割した1
回分の処理は1トランク(16セクタ)分のデータを最
大とする。これは、大量のデータのアクセス要求により
、多数のキャッシュデータが破壊されるのを抑制するた
めに行われる。
データ書き込みの場合は次のとおりである。
(al 分割した1回分の処理内容を解析する。
(b) 各キャッシュ単位中に該当アドレス(ユニット
、シリンダ、ヘッド、セクタ)のデータがあるか否か調
査する。
(cl i )あった場合はそれを使用するキャッシュ
単位とする。
11)なかった場合は使用順番の1番古いキャッシュ単
位をさがしてそのデータを破壊して。
それを使用する(ただし分割処理中すなわちポストから
の1回の要求に対しては同一のキャッシュ単位を使用す
る)。
(d) そのキャッシュ単位にデータをホストから転送
する。。
(e) ディスクにデータを書き込む。
(fl (elの動作が正常に終了したが否かを調査す
る。
エラーが発生した場合にはエラー処理へとぶ。
(gl 使用したキャッシュ単位の使用状態フラグをセ
ントする。
(hl 今回の処理でホスト要求に対して全て終了した
かを調査し、終了していない場合は(a)にとぶ。
(11使用したキャッシュ単位の使用順番のリンクをチ
ェーン端子“一番新しい”へリンクする。
(Jl 終了情報をホストへ返す。
また、読み出しの場合は次の通りである。
(a) 分割した1回分の処理内容を解析する。
(bl 各キャッシュ単位中に該当アドレスのデータが
あるか8周査する。
(c) i )あった場合次の処理へ。
ii )なかった場合、使用順番の一番古いものをさが
して、そのデータを破壊してそれを使用し、ディスクか
らそのキャッシュ単位へデータを読み出す。その際、後
述される先読みが必要かどうかを判定し、必要な場合は
先読みを行う。つぎにディスクアクセスが正常に終了し
たか否かを調査して、エラーが発生した場合はエラー処
理へとぶ。
(dl キャッシュ単位のデータをホストへ転送する。
(11) 使用したキャッシュ単位の使用状態フラグを
セントする。
(f) 今回の処理でホストの要求に対して全て終了し
たか否かを調査し、終了していない場合(a)にとぶ。
(幻 使用したキャッシュ単位の使用順番リンクをチェ
ーン端子5一番新しい”へリンクする。
以上のような処理をデータの書き込み/読み出しについ
て行うと、ホストからの1回のアクセスに対して要求さ
れたデータバイト数が多量であっても2分割処理を行い
1回のアクセスで使用するキャッシュ単位は最大2つで
あるため、1回のアクセスでは多量のキャッシュ単位を
破壊しないのでキャッシュの容量が少ない場合有効であ
る。
キヤ・・シュの キャッシュの使用頻度管理は、キャッシュ管理テーブル
の使用順番リンクにより行っている。第4図に例示され
ているように、ローカルメモリ中のワーク域にキャッシ
ュの先頭、最終を示すリンク情報が作成されており、こ
れらとキャッシュ管理テーブル中の使用順番リンク情報
はアドレス情報すなわちワーク中のキャッシュ単位の先
頭情報には、キャッシュ管理テーブル中の一番新しいリ
ンクされたキャッシュ管理テーブル情報区分のアドレス
が書かれていて、またその情報区分の使用順番リンクに
は1次に新しい情報区分のアドレスが書かれている。こ
の状態が最終情報までつづいている。
第4図に示した例は、最初にキャッシュ単位#1乃至#
nがその順に順次使用され3次のfi+1番目のキャッ
シュ使用要求の発生により、最も古いキャッシュ単位#
lのデータを破壊して新しいデータを蓄えた状態を表し
ている。
ディスクの書き込み/読み出しを行う場合使用するキャ
ッシュ単位は、上のリンク状態をたどって、一番古いキ
ャッシュ単位を使用し、そして使用後はそのキャッシュ
単位を一番新しくアクセスしたもののところにリンクし
なおす。
宏■立 先読みとは、「ホストからのデータ読み出し要求外の要
求データを含むセクタに連続したセクタのデータをキャ
ッシュメモリまで読み出すこと」をいう。実際のホスト
からのデータ要求は、連続した領域へのアクセスをくり
返すことが多いため。
先読みを行っておくと、ホストからの次のアクセスにお
いてキャッシュのデータを使用できるため。
時間短縮となる。
また次に示すような先読みを行うか否かの判断はファー
ムウェアで行っている。
(a)1回のディスクへのアクセスは1トラック分とし
2分割した最後の処理以外は先読みを行わない。
Tb) 最後の処理のアクセスの場合、ホストからの要
求データ領域と連続していて、そして使用しているキャ
ッシュ単位に入れられる最後のセクタまで行う。
例として第5図に示すように、ホストより、あるシリン
ダ、ヘッドの2〜3セクタのアクセス要求があった場合
には、同一シリンダ、ヘッドの4〜7セクタについて先
読みを行う。この際、先行するセクタ1は読まない。こ
のように使用しているキャッシュ単位内のみで先読みを
行うのは、シリンダ、ヘッドを変えるとシークおよびセ
クタサーチの時間がかかるためである。
き入み/゛、み し 乍 実際の動作については、前述した“キャッシュ管理”の
項に示されている。動作の特長としては以下のとおりで
ある。
■) 書き込みにおいてもデータをキャッシュに保持す
る。この場合キャッシュに該当データがある場合は要求
されたセクタ分のみを書き替え、同一内容の書き替えな
いデータはそのまま保持する。
2) ホストから多量なデータ書き込み要求があっても
9分割処理を行い最大2単位分のキャッシュのデータし
か破壊しない。読み出し要求に対しても同様である。
3) 読み出しにおいて、必要な場合先読みを行う。
〔発明の効果〕
以上のように2本発明によれば、小規模なコンピュータ
システムにおける小容量のローカルメモリをもつディス
ク制御装置において、比較的効率のよいキャッシュメモ
リを実現することができ。
ディスクに対するアクセス要求の処理を、従来にくらべ
て大幅に高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例システムの構成図。 第2図はキャッシュメモリの構成図、第3図はキャッシ
ュ管理テーブルの構成図、第4図は使用順番リンクの説
明図、第5図は先読みの説明図である。 図中、1はホストプロセッサ、4はディスク制御装置、
5はホストインタフェース、6はローカルフロセッサ、
7はローカルバス、8はローカルメモリ、9はキャッシ
ュメモリ、10はキャッシュ管理テーブル、11はワー
ク域、12はファームプログラム、13はディスクイン
タフェース。 14はディスクドライブ、15はディスク、16はトラ
ンク、17はセクタを表す。 特許出願人 バナファコム株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ローカルプロセッサおよびローカルメモリを有
    するファームウェア制御のディスク制御装置であって、
    ローカルメモリをディスク装置のデータを一時的に保管
    するキャッシュメモリとして使用し、ホストからディス
    ク装置へのデータ読み出し要求に対して、ディスク上に
    おける該要求されたデータが位置する単位領域とともに
    予め定められた条件にしたがって該単位領域に続く単位
    領域のデータを同時に読み出して上記キャッシュメモリ
    に保管する先読みをファームウェア制御により行うこと
    を特徴とするディスク制御装置。 (2、特許請求の範囲第1項において、ディスク装置に
    データ書き込みを行う場合もキャッシュメモリへデータ
    を保持してキャッシュ管理を行い、次回のホストプロセ
    ッサ読み出し要求にそなえ、またディスク装置への多量
    のデータの書き込み/読み出し要求がホストプロセッサ
    からあった場合、ディスク制御装置にて内部処理を複数
    回に分割し、その複数回の処理を同一キャッシュ領域を
    使用して行い、使用頻度が高いキャッシュメモリを含む
    多量のキャッシュメモリの内容が破壊されるのをふせぎ
    、さらにホストプロセッサからの読み出し要求の際該読
    み出し要求領域に連続し、かつその領域と同一のキャッ
    シュ単位に入る所定数のセクタのデータを内部処理とし
    てキャッシュメモリまで読み出すことにより、次回のホ
    ストプロセッサからの読み出し要求にそなえ、そしてキ
    ャッシュメモリを基本単位ごとに使用頻度管理を行い、
    ホストプロセッサからのディスク装置アクセスに使用す
    るキャッシュメモリは使用頻度の少ないものからとし、
    使用頻度の多いキャッシュメモリの内容は破壊されない
    ようにしまたホストプロセッサからキャッシュメモリの
    特定の一部の内容を永久に破壊しないように指定可能に
    することを特徴とするディスク制御装置。
JP59085580A 1984-04-27 1984-04-27 デイスク制御装置 Pending JPS60230247A (ja)

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JP59085580A JPS60230247A (ja) 1984-04-27 1984-04-27 デイスク制御装置

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JPS60230247A true JPS60230247A (ja) 1985-11-15

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63204448A (ja) * 1987-02-13 1988-08-24 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン データ処理装置
JPH076109A (ja) * 1993-03-22 1995-01-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Snmp装置のメッセージ・フローを減少させる方法

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JPS5724083A (en) * 1980-07-17 1982-02-08 Nec Corp Buffer memory
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JPS5750750B2 (ja) * 1978-08-29 1982-10-28

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