CN102591797A - 辅助存储装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

提供一种辅助存储装置及其处理方法。辅助存储装置从主机侧接收第一数据大小的写入数据并以第二数据大小向存储区域写入，该第二数据大小大于第一数据大小且是第一数据大小的整数倍。以第一数据大小从主机访问主机接口；以包含用户数据和小于第二数据大小的特定管理数据的文件格式来格式化并管理存储区域；缓冲存储器具有大于等于第二数据大小的容量并用于存储特定管理数据；控制器将存储于存储区域的包含特定管理数据的第二数据大小的数据预先存储在缓冲存储器中，根据来自主机的写入命令用从主机提供的新的特定管理数据覆盖存储于缓冲存储器的特定管理数据，将包含覆盖后的特定管理数据的存储于缓冲存储器的第二数据大小的数据写入存储区域。

Description

辅助存储装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种具有以大于要从主机侧存取的数据大小的数据大小进行读取/写入的仿真功能的辅助存储装置及其处理方法。

背景技术

以往，作为这种具有仿真功能的辅助存储装置，已知日本2010-49764A和日本2005-63441A的硬盘装置。硬盘装置需要对文件进行操作和管理的文件管理程序(下面称为文件系统)。在一般的计算机系统中，文件系统作为操作系统的功能的一部分而被提供。作为文件系统的具体方式，可以列举出作为一般的文件系统的FAT(File Allocation Table：文件配置表)文件系统。在使用FAT文件系统的硬盘装置中，以所谓的扇区为单位，通常，1扇区＝512字节。

但是，在近年来的硬盘装置中，随着数据的大容量化，为了提高存取的速度，使用上述仿真功能，以大于要从主机存取的数据容量的数据进行读取/写入。即，在具有仿真功能的硬盘装置中，从主机以512字节为单位进行存取，但是在硬盘主体中，以4096字节(4K字节)为单位进行读取/写入。因而，硬盘装置内的控制器在从主机接收了不足4K字节的数据的写入请求时，暂时从对象的扇区读取4K字节的数据，在控制器的存储器内对数据进行合成来制作4K字节的写入数据，之后，将4K字节的数据汇总到一起来进行写入。像这样，以往在每次从主机请求写入不足4K字节的数据时，进行以下的处理：(i)从硬盘读出4K字节的扇区；(ii)将读出的数据与要写入数据进行合成；以及(iii)将合成的数据写入硬盘。因此，存在数据的写入需要相当长时间的问题。

另外，在这种具有仿真功能的硬盘装置中，512字节数据容量的特定的管理数据被保存在特定的扇区内，频繁从主机对该特定的管理数据进行存取。这种特定的管理数据也不能以512字节的数据单位写入，而是与除该特定的管理数据以外的其它数据一起以4K字节的单位读取，然后，针对该数据，只对特定的管理数据的部分进行更新，再与4K字节的容量中未进行更新的其它数据一起写入硬盘。因此，存在以下的问题：在每次进行特定的管理数据的写入处理时，必须同时进行读取处理，从而导致处理速度降低。此外，这种问题并不限于硬盘装置，SSD(Solid State Drive：固态驱动器)等其它辅助存储装置也存在共同的问题。

因而，在具有以大于要从主机侧存取的数据大小的数据大小进行读取/写入的仿真功能的辅助存储装置中，期望提高其写入速度。

本申请主张2010年11月26日申请的申请号2010-263319的日本专利申请的优先权，其全部公开内容已编入本说明书中以进行参照。

发明内容

根据本发明的一个方式，提供了如下一种辅助存储装置：从主机侧接收第一数据大小的写入数据，并且以第二数据大小执行向存储区域的写入，该第二数据大小大于上述第一数据大小且是上述第一数据大小的整数倍，该辅助存储装置具备：主机接口，以上述第一数据大小的容量从主机访问该主机接口；存储区域，以包含用户数据和小于上述第二数据大小的特定管理数据的文件格式对该存储区域进行格式化和管理；缓冲存储器，其具有大于等于上述第二数据大小的容量，用于存储上述特定管理数据；以及控制器，其根据来自上述主机的指令来控制上述存储区域和上述缓冲存储器的数据的读取和写入，其中，上述控制器将存储于上述存储区域中的包含上述特定管理数据的上述第二数据大小的数据预先存储在上述缓冲存储器中，根据来自上述主机的写入命令，用从上述主机提供的新特定管理数据来覆盖存储于上述缓冲存储器中的上述特定管理数据，将包含该覆盖后的特定管理数据的存储于上述缓冲存储器中的上述第二数据大小的数据写入到上述存储区域。根据该结构，例如在用户数据的写入处理之前和之后，只要将要写入存储区域的特定管理数据覆盖到缓冲存储器，就可以将缓冲存储器中存储的大于第一数据大小的第二数据大小的数据所包含的特定管理数据写入到存储区域。因而，不需要如以往的技术那样在覆盖特定管理数据时从磁盘等存储区域读取包含特定管理数据的第二数据大小的数据，从而能够提高处理速度。

也可以设为上述辅助存储装置是硬盘驱动装置，上述存储区域是磁盘。

也可以设为上述特定管理数据为固定的数据大小。

也可以设为在对磁盘的写入尚未完成的空转状态的比例达到规定以上的情况下执行将上述特定管理数据写入到上述磁盘的处理。利用该结构，能够进一步提高写入处理速度。

也可以设为上述第一数据大小为512字节，上述第二数据大小为4096字节，上述特定管理数据是存储于规定的扇区的512字节的数据。

也可以设为上述缓冲存储器与利用上述控制器对上述存储区域进行的存取的历史记录无关地始终存储上述特定管理数据。在该结构下，特定管理数据始终存储于缓冲存储器中，因此能够始终高速地执行将新的特定管理数据写入存储区域的处理。

或者，也可以设为上述存储区域被划分为多个分区，上述多个分区分别在规定的位置保存上述特定管理数据。在这种情况下，也可以使上述缓冲存储器存储用于上述多个分区的上述特定管理数据中的用于上述控制器最近存取过的分区的一个特定管理数据。在该结构下，用于最近存取过的分区的特定管理数据始终存储于缓冲存储器中，因此能够始终高速地对该分区执行将新的特定管理数据写入存储区域的处理。

根据本发明的其它方式，提供了一种辅助存储装置的处理方法，该辅助存储装置具有以第一数据大小从主机进行访问的主机接口、存储数据的缓冲存储器、以及保存数据的存储区域，在从上述主机接收到上述第一数据大小的写入数据时，以第二数据大小执行向上述存储区域的写入，该第二数据大小大于上述第一数据大小且是上述第一数据大小的整数倍，该方法包括以下步骤：以包含用户数据和小于上述第二数据大小的特定管理数据的文件格式将上述存储区域格式化；预先将上述特定管理数据存储于上述缓冲存储器中；以及根据来自上述主机的写入命令，用从上述主机提供的新特定管理数据来覆盖存储于上述缓冲存储器中的上述特定管理数据，将包含该覆盖后的特定管理数据的存储于上述缓冲存储器中的上述第二数据大小的数据写入到上述存储区域。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的信息处理系统的概要结构的说明图。

图2是表示利用FAT格式被格式化的磁盘的存储器映射的说明图。

图3是表示个人计算机启动时执行的处理的流程图。

图4是表示由个人计算机和控制器执行的处理的流程图。

图5是说明管理数据的传输过程的说明图。

图6的(A)是说明接着图5的过程的说明图。

图6的(B)是说明接着图6的(A)的过程的说明图。

图6的(C)是说明接着图6的(B)的过程的说明图。

图7的(A)是说明接着图6的(C)的过程的说明图。

图7的(B)是说明接着图7的(A)的过程的说明图。

图8是表示其它实施方式所涉及的信息处理系统的概要结构图。

具体实施方式

下面，说明本发明的一个实施方式所涉及的具备硬盘驱动装置的信息处理系统。图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的信息处理系统100的概要结构的说明图。如图示，信息处理系统100具备作为信息处理装置的个人计算机10(主机)、以及USB类型的硬盘驱动装置20。个人计算机10具备主体侧存储器11和USB根集线器12，能够与USB设备进行连接。在本实施方式中，作为USB设备的硬盘驱动装置20通过USB线缆51与个人计算机10进行连接。

硬盘驱动装置20具备：接口部22、具有作为记录介质的磁盘32的硬盘单元30、容量为4K字节的缓冲存储器34、以及控制器36。接口部22是用于与个人计算机10进行USB连接的接口。

控制器36与上述接口部22、硬盘单元30以及缓冲存储器34相连接，进行对磁盘32的写入和读出。即，控制器36执行以下的处理：将从接口部22发送过来的数据写入磁盘32或缓冲存储器34、读出存储在磁盘32中的数据来存储到缓冲存储器34。缓冲存储器34是暂时存储数据的RAM，控制器36将写入数据调制成4K字节的数据大小以在写入到磁盘32时进行利用。此外，控制器36由具备CPU、存储器等的小型微计算机构成。控制器36也可以由分离的多个电子部件构成以代替小型微计算机的结构。

硬盘单元30包含在启动对象的系统启动时所需的数据(例如接通电源时最初执行的程序等)作为已存储在磁盘32上的数据，按照FAT文件系统的结构来保存该数据。图2是表示利用FAT格式进行格式化的磁盘32的存储器映射的说明图。在FAT文件系统中，将磁盘32分割成512字节的被称为扇区的逻辑单位。控制器36具有以多个扇区为单位、以4K字节进行读取/写入的仿真功能。硬盘的管理区域MA中记录了构成某个文件的数据存在于哪个扇区、某个扇区当前正在使用还是未使用这样的信息。

在FAT系统的格式下，磁盘32的存储区域被分离为管理区域MA和用户数据区域DA。管理区域MA包括被称为主引导记录MBR(Master Boot Record)、BIOS参数块BPB(BIOS ParameterBlock)、FAT1、FAT2、根目录等的区域。FAT的数据结构众所周知，因此下面简单说明该各区域。在此，FAT文件系统以扇区这样的单位对数据进行管理。在磁盘32的扇区的大小为512字节、簇的大小为4K字节的情况下，1簇由8个扇区构成，以8个扇区为单位对数据进行处理。

MBR是硬盘驱动装置20与个人计算机10连接上时个人计算机10最先读取的区域，记录了自举代码(Bootstrap Cord)、分区表等。分区表中记录了生成的分区的数量、各分区的起始扇区和结束扇区、偏移、总扇区数等信息。

BPB记录于各分区的起始扇区，记录了分区的格式、扇区数、FAT的数量等管理数据作为与磁盘32的格式有关的各种信息。另外，作为存储于BPB的管理数据，在磁盘32正在进行文件的写入作业的情况下，上述管理数据包含表示该正在作业的意思的标志。在本说明书中，也将BPB中保存的数据称为“特定管理数据SMD”。在图2的例子中，磁盘32被划分为两个分区，各分区的起始扇区A1、B1中分别设置有BPB。但是，也存在磁盘32内的分区只有一个的情况。

FAT1和FAT2中记录了构成用户数据区域DA中记录的各文件的簇链的信息。FAT1和FAT2中记录了同一信息，由此，在将磁盘32中保存的数据读取到系统中时保证数据的正确性。FAT1、FAT2的扇区数n是由BPB内的参数所指定的。

根目录中记录了根下面的文件的文件名和扩展名、属性、构成该文件的最初的簇号等。

在本实施方式中，使用缓冲存储器34，如下面那样进行硬盘的启动以及对硬盘的写入处理。图3至图4是表示由个人计算机10和控制器36执行的处理的流程图。此外，安装于个人计算机10的FAT驱动器大多在将用户数据写入硬盘之前在分区的起始扇区(BPB)建立标志，在写入用户数据之后删去该标志。此时，对硬盘的数据写入处理按以下的顺序执行：(i)对BPB写入标志启动；(ii)写入用户数据；(iii)对BPB重新写入标志关闭。特别是在追加文件、增加文件大小时，大多是按照该顺序执行处理。下面，依次说明这种情况下的处理。另外，在下面的说明中，主要对磁盘32内的分区只有一个的情况进行说明。

图3是表示个人计算机10启动时由控制器36执行的启动处理的流程图，图5是说明个人计算机10、磁盘32以及缓冲存储器34之间的数据的传输过程的说明图。当图1所示的个人计算机10电源接通、由此该个人计算机10启动BIOS(Basic Input/OutputSystem：基本输入输出系统)时，通过接口部22，硬盘单元30的磁盘32的数据被读取到个人计算机10中。另外，如图3所示，通过步骤S102，控制器36从磁盘32的分区的起始扇区中读取4K字节的数据、即包含BPB中的特定管理数据SMD(参照图2)在内的起始4K字节的数据(参照图5)。控制器36还通过步骤S104将读取出的4K字节的数据写入缓冲存储器34。由此，如图5所示，缓冲存储器34的起始的存储器区域中存储了512字节的特定管理数据SMD，接下来的存储器区域中存储了数据B～H。通常，数据B～H是FAT1(图2)的一部分。

图4是说明从个人计算机10向硬盘单元30写入数据的写入处理的流程图。控制器36根据从个人计算机10向硬盘单元30进行写入的写入命令来执行写入处理。即，控制器36在要将从个人计算机10发送过来的写入数据写入到硬盘单元30时，首先通过图4的步骤S120判断写入数据是否小于或等于4K字节。存在该写入数据是特定管理数据SMD的情况、以及该写入数据是用户数据的情况。控制器36进一步通过接下来的步骤S122判断写入数据是否是分区的起始扇区的数据。如上所述，特定管理数据SMD为512字节，并且是分区的起始扇区的数据。因而，通过步骤S120、S122的判断，可以判断写入数据是否是特定管理数据SMD。此时，在写入数据是特定管理数据SMD的情况下，该特定管理数据SMD为在个人计算机10中设置了表示写入处理的标志的特定管理数据SMD(W)。当通过步骤S120、S122做出肯定判断时，前进到步骤S124，执行对缓冲存储器34的特定管理数据SMD进行更新(覆盖)的处理。图6的(A)、图6的(B)示出了写入数据是特定管理数据SMD的情况下的处理。如图6的(A)所示，控制器36用从个人计算机10发送过来的特定管理数据SMD(W)对缓冲存储器34的4K字节的数据中的起始扇区的512字节进行更新。接着，通过步骤S126，控制器36将包含特定管理数据SMD(W)的数据写入磁盘32。此时，如图6的(B)所示，并非只将512字节的特定管理数据SMD(W)写入磁盘32，而是将存在于缓冲存储器34的包含其它数据B～H的4K字节的数据写入磁盘32。此外，在特定管理数据SMD的数据大小不固定的情况下，也可以构成为对包含特定管理数据SMD的整个4K字节的数据进行更新。

另一方面，根据步骤S120和步骤S122，在从个人计算机10发送过来的写入数据是不包含分区起始4K字节数据的用户数据UD时，前进到步骤S130，执行通常的用户数据UD的写入处理。即，用户数据UD是4K字节以上的数据，而且不是分区的起始扇区的数据，因此如图6的(C)所示那样执行通常的写入处理。此时，缓冲存储器34内的数据保持为与图6的(B)相同的数据。即优选为，缓冲存储器34与由控制器36对磁盘32进行的存取的历史记录无关地始终存储特定管理数据SMD。

然后，在用户数据UD全部写入之后再次发送过来了512字节的特定管理数据SMD时，即发送过来了包含表示写入结束的标志的特定管理数据SMD时，如上所述那样执行图4的步骤S120～S126的处理。由此，如图7的(A)所示，在对缓冲存储器34的特定管理数据SMD进行了更新之后，如图7的(B)所示，以缓冲存储器34的4K字节的数据写入到磁盘32中。

根据上述实施方式所涉及的硬盘单元30，起到以下的作用效果。

(1)在本实施方式所涉及的硬盘驱动装置20中，在数据的写入处理时，在用户数据UD的写入处理前后将特定管理数据SMD写入到磁盘32中。该特定管理数据SMD的数据大小为512字节，被写入缓冲存储器34中。在被调制成缓冲存储器34内的4K字节的数据之后，从缓冲存储器34向磁盘32写入4K字节的数据。因而，不需要如以往的技术那样在每次写入特定管理数据SMD时从磁盘32读取包含特定管理数据SMD的4K字节的数据，从而能够提高处理速度。

(2)装载于硬盘驱动装置20的特定管理数据用的缓冲存储器34的容量例如为4K字节这么小，而不是像用户数据用的缓冲存储器那样大容量，从而不会提高成本。但是，也可以除了设置特定管理数据用的缓冲存储器34以外，还设置用户数据用的缓冲存储器。

(3)将特定管理数据SMD对缓冲存储器34、个人计算机10以及磁盘32的读取/写入处理是利用安装在硬盘驱动装置20的控制器36中的软件来执行的。因而，可以进行将个人计算机10的主体侧存储器11的一部分设定为缓冲存储器的处理，而不需要像改变个人计算机10的程序这样的麻烦的作业、结构。

(4)在利用个人计算机10对特定管理数据SMD进行数据更新时，通过从缓冲存储器34对磁盘32进行写入处理来进行更新，因此即使不小心切断了电源，磁盘32的特定管理数据SMD也不会丢失。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够以各种方式来实施，例如也可以进行下面的变形。

(1)在上述实施方式中，在每次将特定管理数据SMD发送到硬盘驱动装置20时，都通过图4的步骤S124和步骤S126执行向缓冲存储器34写入特定管理数据SMD的处理、以及将缓冲存储器34内的数据写入到磁盘32的处理。除此以外，在对磁盘32的写入尚未完成的空转状态的比例达到规定以上的情况下，执行将特定管理数据写入到磁盘中的处理，由此能够进一步提高写入处理速度。

(2)图8是表示其它实施方式所涉及的信息处理系统的概要结构图。本实施方式是将SATA(Serial Advanced TechnologyAttachment：串行高级技术附件)应用于硬盘驱动装置20B的接口的例子。即，硬盘驱动装置20B具备：变换部22B、与变换部22B连接的缓冲存储器23B、具有磁盘32B的硬盘单元30B、SATA接口31B、以及控制器36B。变换部22B具有将USB标准的串行信号变换为SATA的信号的功能，并且具备对暂时存储在缓冲存储器23B中的特定管理数据SMD进行控制的程序。这样，硬盘驱动装置20B也能够应用于通用的SATA的硬盘单元30B。此外，也可以使控制器36B具备控制特定管理数据SMD的程序。

(3)上述各种计算机程序既可以构成为预先存储在ROM中，也可以构成为保存在磁盘32中。或者，也能够设为存储在CD-ROM等各种存储介质(计算机所能够读取的记录介质等)中来进行传送，或通过因特网等各种通信手段进行传送。

(4)在上述实施方式中，说明了利用包括FAT32的文件配置表(File Allocation Tables)作为效果较好的文件系统的装置，但是并不限于此，也能够将本发明应用于利用NTFS(NewTechnology File system：新技术文件系统)等其它种类的文件系统的装置。另外，在FAT、其它文件系统中的文件格式下，作为保存在缓冲存储器中的特定管理数据，也可以包含MBR、其它系统区域(管理区域)的数据来代替BPB的数据，或者既包含BPB的数据，也包含MBR、其它系统区域(管理区域)的数据。

(5)在上述实施方式中，将缓冲存储器34和控制器36配置在了硬盘单元30外，但是不限于此，也可以将缓冲存储器34和控制器36组装在硬盘单元30之中。

(6)在上述实施方式中，设为缓冲存储器34与利用控制器36对磁盘32进行的存取的历史记录无关地始终存储磁盘32的起始分区的特定管理数据SMD(例如BPB)。但是，在磁盘32被划分为多个分区的情况下，各分区分别保存特定管理数据SMD。在这种情况下，缓冲存储器34也可以将用于多个分区的多个特定管理数据SMD全部存储。除此以外，缓冲存储器34也可以存储用于控制器36或主机最近存取过的分区的一个特定管理数据SMD(例如BPB)。

(7)在上述实施方式中，设为缓冲存储器34的容量与针对磁盘32的存取单位(4K字节)相同，但是也可以设定为大于该单位的大小。

(8)本发明也能够应用于SSD(Solid State Drive)等其它种类的辅助存储装置，而不限于硬盘装置。例如，在SSD中，存储区域由缓冲存储器构成，这一点与存储区域由磁盘构成的硬盘不同。但是，存储区域内的数据以包含用户数据和特定管理数据的文件格式被格式化并被管理，在这一点上，SSD和硬盘装置是共同的。基于该说明可以理解，本发明一般能够应用于如下的辅助存储装置：从主机侧接收第一数据大小的写入数据，并且以第二数据大小执行写入，该第二数据大小大于第一数据大小且是第一数据大小的整数倍。

Claims (12)

1.一种辅助存储装置，从主机侧接收第一数据大小的写入数据，并且以第二数据大小执行向存储区域的写入，该第二数据大小大于上述第一数据大小且是上述第一数据大小的整数倍，该辅助存储装置具备：

主机接口，以上述第一数据大小的容量从主机访问该主机接口；

存储区域，以包含用户数据和小于上述第二数据大小的特定管理数据的文件格式对该存储区域进行格式化和管理；

缓冲存储器，其具有大于等于上述第二数据大小的容量，用于存储上述特定管理数据；以及

控制器，其根据来自上述主机的指令来控制上述存储区域和上述缓冲存储器的数据的读取和写入，

其中，上述控制器将存储于上述存储区域中的包含上述特定管理数据的上述第二数据大小的数据预先存储在上述缓冲存储器中，根据来自上述主机的写入命令，用从上述主机提供的新特定管理数据来覆盖存储于上述缓冲存储器中的上述特定管理数据，将包含该覆盖后的特定管理数据的存储于上述缓冲存储器中的上述第二数据大小的数据写入到上述存储区域。

2.根据权利要求1所述的辅助存储装置，其特征在于，

上述辅助存储装置是硬盘驱动装置，

上述存储区域是磁盘。

3.根据权利要求2所述的辅助存储装置，其特征在于，

上述特定管理数据为固定的数据大小。

4.根据权利要求2或3所述的辅助存储装置，其特征在于，

上述第一数据大小为512字节，上述第二数据大小为4096字节，上述特定管理数据是存储于规定的扇区的512字节的数据。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的辅助存储装置，其特征在于，

上述缓冲存储器始终与利用上述控制器对上述存储区域进行存取的历史记录无关地存储上述特定管理数据。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的辅助存储装置，其特征在于，

上述存储区域被划分为多个分区，上述多个分区分别在规定的位置保存上述特定管理数据，

上述缓冲存储器存储上述多个分区的上述特定管理数据中的上述控制器最近存取过的一个分区的特定管理数据。

7.一种辅助存储装置的处理方法，该辅助存储装置具有以第一数据大小从主机进行访问的主机接口、存储数据的缓冲存储器、以及保存数据的存储区域，在从上述主机接收到上述第一数据大小的写入数据时，以第二数据大小执行向上述存储区域的写入，该第二数据大小大于上述第一数据大小且是上述第一数据大小的整数倍，该方法包括以下步骤：

以包含用户数据和小于上述第二数据大小的特定管理数据的文件格式将上述存储区域格式化；

预先将上述特定管理数据存储于上述缓冲存储器中；以及

根据来自上述主机的写入命令，用从上述主机提供的新特定管理数据来覆盖存储于上述缓冲存储器中的上述特定管理数据，将包含该覆盖后的特定管理数据的存储于上述缓冲存储器中的上述第二数据大小的数据写入到上述存储区域。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，

上述辅助存储装置是硬盘驱动装置，

上述存储区域是磁盘。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

上述特定管理数据为固定的数据大小。

10.根据权利要求8或9所述的处理方法，其特征在于，

上述第一数据大小为512字节，上述第二数据大小为4096字节，上述特定管理数据是存储于规定的扇区的512字节的数据。

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，其特征在于，

上述缓冲存储器始终与利用上述控制器对上述存储区域进行存取的历史记录无关地存储上述特定管理数据。

12.根据权利要求7至10中的任一项所述的处理方法，其特征在于，

上述存储区域被划分为多个分区，上述多个分区分别在规定的位置保存上述特定管理数据，

上述缓冲存储器存储上述多个分区的上述特定管理数据中的上述主机最近存取过的一个分区的特定管理数据。

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