JPS6041145A - デイスクキヤツシユ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はディスクキャッシュ装置に係り、特に複数の中
央処理装置を接続するとともに、接続された複数の中央
処理装置から同時にアクセスすることができるディスク
キャッシュ装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に、１台の磁気ディスク装置を複数の中央処理装置
によって共有するマルチシステムを構成する場合は、つ
ぎのような機構が採用されている。

該磁気ディスク装置と複数の該中央処理装置との論理的
な接続がされるときには、該中央処理装置から該磁気デ
ィスク装置に対してなされる接続要求を走査するととも
に、接続要求のあった該中央処理装置を選択し、該磁気
ディスク装置と該中央処理装置とを論理的に接続する切
換機構が必要となる。そして、該切換機構が採用された
マルチシステムにディスクキャッシュ装置を適用すると
第１図、または第２図に示す構成となる。

第１図はディスクキャッシュ装置が１台のときの一実施
例を示す構成図である。第１図において、データを処理
する中央処理装置（ＣＰＵ）１〜３と、該中央処理装置
１〜３の共有する１台の磁気ディスク装置６は切換機構
（ＭＡＣ）４によって該中央処理装置１〜３に接続され
る。このとき、該磁気ディスク装置６の動作を制御する
磁気ディスフ制御装置５と、該切換機構４との間に前記
磁気ディスク装置６の記憶データに対し、高速・くツフ
ァの役目をするディスクキャッシュ装置７が設けられる
。

前記構成において、該中央処理装置１〜３と、該ディス
クキャッシュ装置７と、該ディスク制御装置５と、磁気
ディスク装置６との論理的接続は、切換機構４により接
続されている。そして、該ディスクキャッシュ装置７、
または該ディスク制御装置５が該中央処理装置１〜３の
いずれかの命令を実行中のときは、該磁気ディスク装置
６内の一連動作が終了するまで論理的に接続しておく必
要がある。この間他系の該中央処理装置１〜３よりのア
クセスは、該切換機構４によって待たされる。

一般に、待たされる時間は、ヘッドの移動に数十ミリ秒
、回転待ちに数ミリ秒、さらに転送語数に応じたデータ
転送時間が必要である。

第２図はディスクキヤノンユ装置が値数台のときの一実
施例金示す構成図である。第２図において、第１図と同
一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する
。本実施例が第１図と異なるところは、該切換機構４と
、該ディスクキャッシュ装置７Ａとの接続位置が入れ替
わっている。但Ｖｃある。そして、該ディスクキャッシ
ュ装置７人は、該中央処理装置１〜３に対して個々に設
けられるとともに、該ディスクキャッシュ装置７Ａ相互
１団が連絡機構８によつ゛Ｃ接続される。

前記構成において、該ディスクキャッシュ装置７Ａは、
該中央処理装置１〜３毎に設置されており、１台の該中
央処理装置１〜３が該ディスクキャッシュ装置７１℃、
または該ディスク市ＩＪ御装置５及び該ディスク装置６
をアクセスしている１司においても、他の該中央処理装
置１〜３は該ディスクキャッシュ装置７Ａをアクセスす
ること〃；できる。

これは、該中央処理装置１〜３毎に該ディスクキャッシ
ュ装置７Ａが接続されているとと（てよシ、接続されて
いる該中央処理装置１〜３に対しては常に動作すること
ができる。し７５）シ、該ディスクキャッシュ装置７Ａ
にデータが存在せず、該磁気ディスク装置６をアクセス
しなければならないときは、第１図の実施例と同様に該
切換機構４によって待たされることとなる。

さらに、本実施例においては、個々のディスクキャッシ
ュ装置７Ａ上のデータの連続性を保つ手段として、つぎ
の方法が使用されている。すなわち、該中央処理装置１
が該磁気ディスク装置６上のある領域に格納されている
データＡをＡ′に書き換えたとき、このデータＡが該中
央処理装置２に接続された該ディスクキャッシュ装置７
Ａに格納されているとする。このとき、該中央処理装置
２が該ディスクキャッシュ装置７Ａ上のＡの領域をアク
セスすると、該中央処理装置１の書き換えたＡ′ではな
く古いＡのデータとなる。このようなことのないよう、
該磁気ディスク装置６上のデータが書き換えられたとき
、どの領域のデータが書き換えられたかを他の該ディス
クキャッシュ装置７Ａに通知する連絡機構８が設けられ
ている。

したがって、該ディスクキャッシュ装置７Ａは、データ
Ａを無効とし、つぎに該中央処理装置２がらこの領域を
アクセスされると、該磁気ディスク装置６よりデータＡ
′を持ってくることにより、データの連続性を保つこと
ができる。しかし１データの連続性を保つ処理により、
該ディスクキャッシュ装置７Ａのオーツ（−ヘッドが増
大する。

第３図は第２図に示すディスクキャッシュ装置の構成を
示すブロック図である。第３図において、該ディスクキ
ャッシュ装置７Ａは、該ディスクキャツシュ装置７Ａ全
体が制御されるコントローラ２０と、該磁気ディスク装
置６上のデータが格納されるキャッシュメモリ２１とが
アドレスノくス４２によって接続される。そして、該中
央処理装ｆｘ〜３からのコマンドが記憶されるコマンド
レジスフ２２並びにアドレスバス４０及び４１１ｆ−よ
って該コントローラ２０に接Ｍｅされているとともに、
該キャッシュメモリ２１に格納されているデータの転送
元及び現在のアドレスが記憶されるディンクトリ２３と
がある。さらに、該ディスクキャッシュ装置７Ａと他機
器を接続する機構としては、該中央処理装置１〜３に対
して、データを転送するデータバス３０及び３１がゲー
ト３３を介して接続される。制御関係としては、制御線
３４、該中央処理装置１〜３から論理的接続が要求され
るＣ１’ＪＲＱ’ｉ線３５及び該ＣＮＲ，ＱＩ線３５に
対する応答線ＣＮＡＫＯ線３６とが接続される。また、
該切換機構４に対して、データを転送するデータバス３
０及び３２がゲート３３を介して接続される。

制御関係としては、制御線３７、該ディスクキャッシュ
装置７人力・ら論理的接続を要求するＣＮＲＱＯ線３８
及び該ＣＮＲＱＯ線３８に対する応答線ＣＮＡＫＩ線３
９とが接続される。つぎに、他装置ディスクキャッシュ
装置７Ａに対して、他の該ディスクキャッシュ装置７Ａ
への書き込み要求線ＷＲＥＱ０４３　、他の該ディスク
キャッシュ装置７Ａからの書き込み要求線ＷＲＥＱＩ４
４及び該磁気ディスク装置６上の薔き込みアドレスを通
知する連絡線ＷＡＤ几４５がゲート３３を介して接続さ
れる。

前記構成においての動作概要を第４図（ａ）、（ｂ）及
び（Ｃ）によって説明する。

第４図は第３図の動作を説明するフローチャートである
。第４図において、該中央処理装置１〜３は、ステップ
１００において、該ディスクキャッシュ装置７ｉまたは
該磁気ディスク装置６をアクセスするのに先立ち、Ｋ　
ＣＮＲＱＩ　３５　ｆ　ｍ　理“１°′にセットし、論
理的接続がされる。一方、該ディスクキャッシュ装置７
Ａは、該ＣＮＲＱＩ３５を常に監視している。該ＣＮＲ
ＱＩ　３５が１”にセットされると、ステップ１１０　
（ｆｉより該ＣＮＡＫＯ３６を１″にセットし、該中ｊ
＋ｌ乏処理装置１〜３に論理的接続のさ２ｔたこと力”
ｉｌｌ知される。

そして、ステップ１２０により該中央処理装置１〜３か
らのコマンドを受信し、該コマンドレジスタ２２に格納
するとともに、ステップ１３０によってリード分管かど
うか判定する。コマンド７５：　ＩＪ−ド命令のときに
は、ステップ１４０によりディレクトリアドレスポイン
タをディレクトＩＪ　２３の先頭アドレスから１つずつ
増加させ、ｊ畝次ディレクトリがサーチされる。ここで
、該中央処理装置１〜３からアクセスされたデータが該
ディスクキャッシュ装置７Ａ上にあるかどう７）−ステ
ップ１５０によって判定する。この判定は該データノ（
ス４１を通して得られたトラックアドレスの中に、アク
セスされたデータが含まれるかどうかにより判定される
。つぎに、該中央処理装置１〜３からアクセスされたデ
ータが該ディスクキャッシュ装置７Ａ上に存在するとき
は、ステップ１６０によって該キャッシュメモリ２１よ
シ該テータノくス３１を通して、該中央処理装置１〜３
にデータが転送される。データ転送が終了するとステッ
プ１７０により、該中央処理装置１〜３に対し終了報告
がされる。さらに、ステップ１８０によって、該ＣＮＲ
ＱＩ３５が０”にセットされることを監視し、該ＣＮＲ
ＱＩ３５が０″になれはステップ１９０によシ、該ＣＮ
ＡＫＯ３６をリセットしてステップ１００に戻る。

一方、ステップ１３０によってコマンドがライト命令で
あったとき、またはステップ１５０によシ必要なデータ
が該キャッシュメモリ２１上に存在しなかったときには
、ステップ２００において、該ディスク制御装置５との
論理的接続がされるように該ＣＮＲＱＯ３Ｂがセットさ
れる。このとき、該磁気ディスク装置６が使用できるの
であれば、該切換機構４は該ＣＮＡＫＩ３９を１”にセ
ットするので、ステップ２１０によって該ＣＮＡＫ　Ｉ
Ｊ９を監視し、該ＣＮＡＫＩ３９がセットされるとステ
ップ２２０により、該磁気ディスク装置６ヘコマンドが
転送される。そして、ステップ２３０によって、該コマ
ンドレジスタ２２に保存されたコマンドによりリード、
またはライト動作が実行される。ここで、コマンドがラ
イトコマンドであったときには、該ＷＲＥＱ０４３をセ
ットし、他の該ディスクキャッシュ装置７Ａにライトコ
マンドが実行されたことを通昶するとともに、該ＷＡＤ
Ｒ４５により書き込みアドレスを連絡する。連絡を受け
た該ディスクキャッシュ装置７Ａでは、該キャッシュメ
モｌ）　２１上に該当データがあればこれが無効とされ
る。また、他の該ディスクキャッシュ装置７Ａからの通
知は、該Ｗ几ＥＱＩ４４によってなされる。つぎに、リ
ード・ライト動作が終わると、ステップ２４０によって
該磁気ディスク装置６側動作の終了処理を実行したのち
、ステップ２５０によシ該ＣＮ几Ｑ０３８がリセットさ
れる。

ステップ２６０によって、該中央処理装置１〜３側動作
の終了処理を実行したのち、ステップ２７０により該Ｃ
ＮＲＱＩ３５が０”になるのを確認したあと、ステップ
２８０において該ＣＮＡＫＯａ　６をリセットし、ステ
ップ１００に戻る。

したがって、第１図に示す実施例においては、ディスク
キャッシュ装置が１台であシ、第２図の実施例のように
ディスクキャッシュ装置相互間における連絡をとる必要
がなく、ディスクキャッシュ装置の構成は簡単になるが
、中央処理装置からのアクセスに対して同時処理するこ
とができない。

一方、第２図に示す実施例においては、中央処理装置か
らのアクセスに対する同時処理はできるが、ディスクキ
ャッシュ装置相互間における連結を必要とすることによ
シ、ハードウェア量及びオーバーヘッド址が増加すると
いう欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、１つの
中央処理装置が磁気ディスク装置、またはディスクキャ
ッシュ装置をアクセスしているときにも、他の中央処理
装置からディスクキャッシュ装置にアクセスすることが
できるとともに、システム全体としてのスループットの
向上が確保し得るディスクキャッシュ装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明は、前記目的を達成するため、ディスクキャッシ
ュ装置に複数の中央処理装置を同時に接続する接続口を
設けるとともに、接続された複数の中央処理装置から同
時にアクセス要求がなされたときには、あらかじめ定め
られた優先順位によシ処理するとともに、前記の接続口
から優先順位に従ってデータ転送を分割して実行するこ
とによって、複数の中央処理装置からのアクセスが同時
処理されるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

つぎに、本発明を図面を参照して詳しく説明する。

第５図は本発明の適用されるディスクキャッシュ装置の
一実施例を示す構成図である。第５図において、第１図
と同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略
する。本実施例が第１図と異なるところは、該切換機構
４を設けることなく該中央処理装置１〜３と、該磁気デ
ィスク制御装置５及び該磁気ディスク装置６との間にデ
ィスクキャッシュ装置７Ｂを設けた点にある。そして、
該ディスクキャッシュ装置７Ｂは、３台の中央処理装置
を接続できる接続口があるとともに、該磁気ディスク装
置６をアクセスするときのデータ長が、１トラツク長（
１２キロバイト）固定である。

第６図は第５図に示すディスクキャッシュ装置の構成の
一実施例を示すブロック図である。第６図において、第
３図と同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を
省略する。本実施例が第３図と異なるところは、他の該
ディスクキャッシュ装置７Ａへの連絡機構８がなくなっ
たことと、該中央処理装置１〜３に対する接続口が２組
追加された点である。

前記構成において、該ディスクキャッシュ装置７Ｂは、
該ディスクキャツシュ装置７Ｂ全体が制御すれるコント
ローラ２ＯＡと、３個の該中央処理装置１〜３からのコ
マンドを同時に格納できる様拡張されたコマンドレジス
タ２２Ａ以外には、第３図の実施例と大きな変更はない
。また、該中央処理装置１〜３と、該ディスクキャッシ
ュ装置７Ｂとの接続口は、接続される該中央処理装置１
〜３の数に合わせて増設されているが、信号の内容は第
３図の実施例と同様である。

第７図は第６図に示すコントローラの構成の一実施例を
示すブロック図である。第７図において、該コントロー
ラ２０Ａにおける情報処理をするマイクロプロセッサ（
ＭＰＵ）４７と、該マイクロプロセッサ４７の動作を規
定するプログラムが格納されるＲＯＭ４８と、作条用の
ＲＡＭ４９が接続される。そして、該マイクロプロセッ
サ４７の制御と、該中央処理装置１〜３及び該磁気ディ
スク装置６とのインターフェースを制御するコントロー
ル回路５１が各種情報バスにより、該マイクロプロセッ
サ４７に接続される。さらに、ＣＮＥＬＱ１〜３によっ
て、該マイクロプロセッサ４７に割込みを発生させる割
込みコントローラ５２と、該中央処理装置１〜３、該磁
気ディスク装置６及び該キャッシュメモリ２１間のデー
タ転送を該マイクロプロセッサ４７を介することなく、
独立して実行するＤＭＡコントローラ５０が各種情報バ
スによｐ１該マイクロプロセッサ４７に接続される。

つぎに、マルチプレクサ＜ＭＵＸ）５３及びデマルチプ
レクサ（ＤＭＵＸ　１１５４が接続され、該コントロー
ラ２０Ａが構成される。

前記構成において、１バイトのデータ転送は、まず転送
要求元が転送確認信号几Ｅ　Ｑ　Ｏ５５をセットすると
、これに対し転送確認信号ＡＣＫＩ　５６を返すことに
より実行される。ここで、マルチプレクサ５３は、該中
央処理装置１〜３からの転送要求信号のなかから、現在
該磁気ディスク装置６をアクセスしている該中央処理装
置１〜３がもの信号のみを、セレクト入力（８人力）に
よシ選び該磁気ディスク装置６に出力させる。このとき
、該中央処理装置１〜３からの転送要求信号は、該ＤＭ
Ａコントローラとの同期をとる目的により、ＤＡＣＫ信
号とのＯＲ条件として、該マルチプレクサ５３に入力さ
れる。また、該デマルチプレクサ５４は、該磁気ディス
ク装置６からのＡＣＫＩ５６に対し、どの該中央処理装
置１〜３からの転送要求に対する応答かをセレクト入力
によって判定し、ｂＤＭＡコントローラ５０に送って、
データ転送を実行させる。なお、該ＤＭＡコントローラ
５０に対する転送要求ＤＲＥＱ・０〜３は、該中央処理
装置１〜３と、該キャッシュメモＩＪ　２１との間にお
いてデータ転送が実行されるので、該デマルチプレクサ
５４の他に該中央処理装置１〜３からの転送要求信号が
ＯＲ条件とされている。〜第８図はマイクロプロセッサ
のプログラム構成の一実施例を示す構成図である。第８
図において、該ディスクキャッシュ装置７Ｂのハードウ
ェア管理及びタスクの管理が処理される０８３００と、
該中央処理装置１〜３からのコマンドが処理されるＣＰ
Ｕ１〜３処理タスク３１０〜３３０と、どの該中央処理
装置１〜３からも起動のないときの処理となるアイドル
タスク３４０とから構成されている。

ここで、各中央処理装置用の処理タスクの動作は同じな
ので、該ＣＰＵ≠１処理タスク３１０を例にと９動作を
説明する。

第９図は第８図に示すＣＰ’Ｕ処理タスクの動作を説明
するフローチャートである。第９図において、該中央処
理装置１がＣＮＲＱｌをセットすると、該マイクロプロ
セッサ４７に割込みが入力、これにより０８３００はＣ
ＰＵすｌ処理タスク３１０が起動される。該ＣＰＵ＋１
処理タスク３１０では、ステップ４００においてＣＮＡ
ＫＯｌがセットされ、ステップ４１０によシ該中央処理
装置ｌからコマンドが受信される。つぎに、ステップ４
２０により、リード命令かどうか判定し、リード命令の
ときはステップ４３０において、該ディレクトリ２３を
サーチして、必要なデータが該キャッシュメモリ２１上
に存在するかどうかステップ４４０によって判定する。

該キャッシュメモリ２１上にめるデータが存在するとき
は、ステップ４５０によシテータ転送が実行される。こ
のときのデータ転送は、該中央処理装置１と該キャッシ
ュメモリ２１とのデータ転送であシ、その転送手順は、
データ転送される該キャッシュメモリ２１のアドレスと
データ数を該ＤＭＡコントローラ５０にセットし、該中
央処理装置１からの転送要求信号がＤＭＡコントロー２
のＤＲＥＱ１に入力されるようにする。このとき、ＤＭ
Ａコントローラ５０は、他の該中央処理装置２〜３との
データ転送がされていなければ直ちにＤＡＣＫｌを該中
央処理装置１に返すとともに、該キャッシュメモリ２１
から指定されたアドレスデータを読み出し、該中央処理
装置ｌにデータ転送する。他の該中央処理装置２〜３と
のデータ転送がすでに実行されていたときＫは、１バイ
トのデータ転送が終わるまで待って該中央処理装置ｌと
のデータ転送が実行される。

このようにして、指定された量のデータ転送が終わると
、ス戸ツブ４６０によって該中央処理装置１に対して終
了報告をして、ステップ４７０によｆ＊ＣＮＲＱ１がリ
セットさノＬるまで待ったのち、ステップ４８０におい
てＣＮＡＫＯ１をリセットして処理が終了さｎる。マタ
、ステップ４２０において、コマンドがライト命令であ
ったとき、またはステップ４４０によって必要なデータ
が該キャッシュメモリ２１に存在しなかったときには、
ステップ４９０によシ他の該中央処理装置２〜３が該磁
気ディスク装置６を使用中かどうかの判定がされる。他
の該中央処理装置２〜３が該磁気ディスク装置６を使用
中でめったときは、ステップ５７０によυ核磁気デ・ｆ
スフ装置６が空くまで待ち、ステップ５００によってＣ
ＮＲＱＯをセットして該磁気ディスク装置６との論理的
接続が確保される。

他の該中央処理装置２〜３が該磁気ディスク装置６を使
用していないときは、直ちにＣＮＲＱＯをセットする。

つぎに、ステップ５１０において、ＣＮＡＫＩがセット
される笠で待ち、ステップ５２０により該磁気ディスク
装置６にコマンドを転送し、ステップ５３０によってデ
ータリード・ライトに応じたキャッシュ動作が実行され
る。ここでのデータ転送は、該中央処理装置１〜３から
該デイスクキャツクユ装置７Ｂを経由し該磁気ディスク
装置６０間において実行される。このとき、該中央処理
装置１からの転送要求信号は、該磁気ディスク装置６に
送らｔ、、該磁気ディスク装置６からのＡＣＫＩＩぎ号
が該ＤＭＡコントローラ５０のＤＲＥＱ入力に接続され
る。また、ＲＥＱＯ信号は該ＤＭＡコントローラ５０の
１）ＡＣＫ信号と、該中央処理装置１からの転送要求信
号とがＯＲ条件とされたもので、データ転送中は該ＤＭ
Ａコントつ一う５０と該中央処理装置１との両方に同期
するようになっている。なお、ライト命令の実行のとき
は、該キャッシュメモリ２１と該磁気ディスク装置の両
方に魯さ込まれ、リード命令の実行のときは、該キャラ
ツユメモリに書き込なれるとともに、該中央処理装置１
に転送される。このようにして、データ転送が終了する
とステップ５４０において、該磁気ディスク装置側動作
の終了処理を実行し、ステップ５５０によりＣＮＲＱＯ
をリセットとした後、ステップ５６０によって該中央処
理装置ｌ側動作の終了処理を実行して、ステップ４７０
へ戻る。

すなわち、前記の例によれば、１台の中央処理装置がキ
ャッシュメモリ、または磁気ディスク製電をアクセスし
ている間であっても、他の中央処理装置がキャッシュメ
モリをアクセスすることができるので、複数の中央処理
装置が同時にデータ転送でき、システム全体のスループ
ットが向上するという効果がある。

なお、不実施例では、中央処理装置を３台としたが、接
続口を増やすとともに、ＤＭＡコントローラのチャンネ
ル数を増やすことにより、より多くの中央処理装置と接
続することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、前述したところよｐ容易に理解されるように
、ディスクキャッシュ装置に複数の中央処理装置を同時
に接続する接続口を設けるとともに、接続された複数の
中央処理装置から同時にアクセス要求がなされたときに
は、あらかじめ定められた優先順位により、データ転送
を分割して実行するようにしたので、複数の中央処理装
置からのアクセスが同時処理され、システム全体のスル
ープットの向上が図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスクヤヤツシュ装置が１台のときの一実施
例を示す構成図、第２図はディスクキャッシュ装置が複
数台のときの一実施例を示す構成図、第３図は第２図に
示すディスクキャッシュ装置の構成を示すブロック図、
第４図は第３図の動作を説明するフローチャート、第５
図は不発明の適用されるディスクキャッシュ装置の一実
施例を示す構成図、第６図は第５図に示すディスクキャ
ッシュ装置の構成の一実施例を示すブロック図、第７図
は第６図に示すコントローラの構成の一実施例を示すブ
ロック図、第８図はマイクロプロセッサのプログラム構
成の一実施例を示す構成図、第９図は第８図に示すＣＰ
Ｕ処理タスクの動作全説明する７０−チャートである。 １〜３・・・中央処理装置、４・・・切換機構、５−磁
気ディスク制御装置、６・・・磁気ディスク装置、７゜
７Ａ、７Ｂ・・・ディスクキャッシュ装置、８・・・連
絡機構、２０．２ＯＡ・・・コントローラ、２１・・・
キャッシュメモＩＪ、２２，２２Ａ・・・コマンドレジ
スフ、２３・・・ディレクトリ。 代理人　弁理士　高橋明夫 ｆｌｃ 静４辺 とθ） 殻４ｆＪ とんジ 好乙グ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、データを処理する中央処理装置と、該中央処理装置
   の使用データを記憶する磁気ディスク装置との間にあっ
   て前記磁気ディスク装置の記憶データに対し、高速バッ
   ファの役目をするディスクキャッシュ装置において、前
   記ディスクキャッシュ装置に複数の該中央処理装置を同
   時に接続する接続口を設けるとともに、接続された複数
   の該中央処理装置とのデータ転送を時分割処理する手段
   を設け、複数の該中央処理装置から同時にアクセスでき
   るように構成されたことｆ：％徴とするディスクキャッ
   シュ装置。