JP2507497B2

JP2507497B2 - ディスク制御装置

Info

Publication number: JP2507497B2
Application number: JP62309519A
Authority: JP
Inventors: 豊岡本
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH01151070A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、磁気ディスク装置や、光ディスク装置等
を制御するディスク制御装置に関し、特に、複数台のデ
ィスクの制御装置に関する。

（従来の技術）磁気ディスクや光ディスクのようなディスク装置で
は、データは媒体に円周状に形成されたトラックに記録
される。従って、複数のトラックにまたがって記録され
たデータをアクセスする場合、ヘッドの切り換えや他の
シリンダへシークをする間はデータを転送することがで
きない。また、トラック上のデータをアクセスする場合
も、目的とするデータの記録位置に回転するまでは、や
はり転送を行うことができない。こうした機構上の要因
による持ち時間がディスク装置の速度低下の一因であ
る。

この低速なアクセスに起因するスループットの低下を
抑えるため、従来、同一インターフェース上に４台ない
し８台のディスク装置を接続し、ある装置にシークを伴
う命令を出し、そのドライブがシークを実行している間
に他のドライブに対してシークを伴う命令を出して時間
のかかるシーク動作を並行して行わせる制御がとられて
いた。

一方、ディスク装置のデータ転送速度は、ディスク
径、回転数、記録密度によって決まるものであるから、
これを単体の装置で上げるのは様々な技術的問題を含む
ため容易ではない。

そこで従来、このデータ転送速度を上げる目的で複数
台の装置を並行して制御する方式もとられてきた。即
ち、一連のファイルデータを構成する、１バイトあるい
は１ワードのデータをビット毎に分解し、各ビットを複
数台のディスク装置に割り当てて、並行にデータを転送
することによって、見かけの転送速度を上げるものであ
る。

複数のドライブを並行してシークさせれば、上位装置
とのインターフェースのスループットを上げることは可
能であるが、従来は、この複数台のドライブの制御方法
が、基本的には単一ドライブの制御の延長である場合が
多かった。即ち、ディスクに記録される個々のファイル
は、各々１台の装置に割り当てられるので、別々の装置
に割り当てられた複数のファイルに対するアクセスでな
ければ、シーク動作が並行して行われることはなく、ス
ループットの向上は望めない。さらに、スループットが
向上する場合でも、これは、全体のアクセスに関してで
あって、個々のファイルに着目した場合は、アクセス時
間が短縮されるわけではないし、データの転送路が１つ
しかない場合は、他のファイルが転送されている間待た
されることもある。また、この方式では、ファイルとデ
ィスク装置が１対１に対応しているから、データ転送速
度は、ディスク装置単体のデータ転送速度を越えること
ができない。

一方、ファイルデータをビット毎に分解し、各ビット
を複数台のディスク装置に割り当てる方式では、各ビッ
トの同期を何等かの方法でとる必要があるため、シーク
動作等にともなってディスクからのデータの転送が中断
されることに起因するアクセス速度の低下を、ディスク
装置を複数台接続することで吸収することはできない。

（発明が解決しようとする問題点）上記したように、従来の方式では複数のディスク装置
に上位装置からデータを転送する場合、スループット、
アクセス時間、データ転送速度の向上を共に望むことは
できなかった。

そこで本発明は、一つのファイルを非同期に動作して
いる複数台のディスク装置に分散させて記録／再生し、
シーク動作等でデータの転送が途切れてもそれによるア
クセス速度の低下がなく、かつ、ディスク単体のデータ
転送速度による制限を受けない高速なデータを転送を可
能とするディスク制御装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）制御装置には、書き込み時にはデータを各装置に割り
振り、読み出し時にはデータを上位装置上での順番に再
構成するためのランダムアクセス可能なメモリで構成さ
れたバッファを持たせる。このバッファを、大きく２つ
以上のブロックに分け、その各々を、さらに、接続され
るディスク装置数と同じＮ個のセクションに分割する。
上位装置と制御装置とのデータの転送は、ブロックを単
位として行い、ディスク装置と制御装置とのデータ転送
は、Ｎ個のセクションに対応した各ディスク装置が並行
して行う。Ｎ個のセクションはブロック内のデータを時
系列方向にスライスする形とする。各ブロックは順次切
り替えて使用される。

このような構成のバッファと、そのデータの流れを制
御する回路とを用いることにより、時間的に連続したＮ
個のセクションのデータが上位装置との間で転送されて
いる時間内に、各装置のシーク動作等にともなう、ディ
スク装置と制御装置間のデータ転送の中断時間を吸収さ
せ、さらに、装置数Ｎを増加させることにより、上位装
置とのデータ転送をディスク装置のデータ転送速度より
上げて連続的に行わせる。

（作用）複数台のディスク装置にバッファメモリを用い、時系
列方向に分解したデータを割当てることによりシーク、
転送レートにとらわれない高速アクセスを行い得るもの
である。

即ち、本発明によれば、ディスク装置単体のシーク速
度，転送速度によらず、上位装置とＮ台のディスク装置
との間の高速なデータ転送を行なうことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、本発明の構成図である。バッファのブロック数
はA,Bの２つとし、装置数Ｎは、前項式（１）をもとに
効率上最も適切な値とする。

始めに、データの読み出し時の動作を説明する。上位
装置101は、データの読み出し命令を、データの開始ア
ドレス及びデータ長と共にバス111を通じてコントロー
ルブロック105に送る。105では、この開始アドレスとデ
ータ長をもとに各装置（一部の場合もある）の実際にア
クセスされるべき物理的なアドレス（位置）を割り出
し、各装置の制御用バス116に制御信号（情報）を発生
させる。また、これと同時に、データフロー制御ブロッ
ク106に対し制御線115を通して最初に使用するバッファ
ブロックを指示する。いま仮に、この指示がＡであると
する。

105よりデータの読み出しを指示されたディスク装置
は、直ちにアクセスを開始し、データの転送が可能にな
った装置は、データ及び制御線114を通して106にデータ
を送る。106は、115による指示に従ってデータ及び制御
線112を通してバッファブロックＡのその装置に対応す
るセクションにデータを書き込む。１セクション分のデ
ータを転送し終えた装置は、その旨を105に116を通して
通報し、必要ならば、次の１セクション分のデータに対
してアクセスを開始する。次のアクセスを開始した装置
に対応する106に対しては、105がブロック切り換えの指
示を出す。

一方、上位装置側については、105が、上位位置に対
するデータ転送が記録時と同じになるように、該当する
バッファブロック及びセクションの指示を制御線119を
通してデータフロー制御ブロック102に送る。102はデー
タ及び制御線117または118を使用して該当セクションの
データを読みだしてデータ及び制御線110を通して上位
装置に送る。データのオバーランに対する監視および措
置は105または102で、オーバーフローに対しては105ま
たは106において行われる。

次にデータの書き込み動作を説明する。101は、デー
タの書き込み命令を、格納先の開始アドレス及びデータ
長と共に111を通じて105に送る。105は、各装置に、読
みだし時と同様の処理により制御信号を発し、同時に、
102に対しては該当セクションの指示を、106に対しては
使用ブロックの指示を行う。データの転送が可能となっ
た装置は、106を通してデータの書き込みを行い、必要
ならば次の１セクションのためのアクセスを開始する。
データのオーバーラン及びオーバーフローに対する監視
及び措置は、105または102、106において行われる。

１セクションの大きさについては、前項式（１）をほ
ぼ満たす範囲であれば、１トラック分、その整数分の
１、または、ヘッド切り換えに起因する待ち時間が無視
できる場合、１シリンダ分、その整数分の１等に選ぶの
が適当である。この選択は、105内のアドレス変換プロ
グラムのパラメータを変えることで容易に変更できる。

ここでは、仮にディスク装置数は３台、バッファブロ
ックはA,Bの２つとし、それぞれ、セクションA1,A2,A3
とB1,B2,B3に分かれているものとする。また、記録／再
生されるデータの上位装置上での順序もこの順番である
とする。

第２図は、データ読み出し時のタイムチャートの１例
である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各々３台のディス
ク装置とバッファ間のデータの転送を示している。201
はデータの転送が継続している期間を示し、例えば、
“A1"は、バッファブロックＡのセクションA1との間で
データの転送をしていることを示す。202はシーク動作
等で、データの転送が中断している期間を示す。（ｄ）
は、バッファと上位装置間のデータ転送で、203の斜線
部分では、転送が行われていない。204は、図中のセク
ションのデータが転送中であることを示す。

いま、あるファイルの読み出しにおいて、第２図の様
に（ｃ）の装置のシークが最初に終了したとする。この
装置は直ちに、バッファのセクションA3へデータを転送
し、残りのデータをアクセスするために次のシーク動作
にはいる。（ａ），（ｂ）の装置についても、非同期に
同様の動作が行われる。

一方、上位装置とバッファ間の転送は、（ｄ）に示す
ように、ファイルの最初のデータが記録されている
（ａ）装置からセクションA1にデータが転送されると同
様に開始する。この例では、セクションA1のデータ転送
が終了しても、まだ（ｂ）の装置のシークが終わってい
ないため、上位装置−バッファ間のデータ転送は、一旦
中断する。しかし、ディスク装置−バッファ間の転送継
続時間t1,シーク等によるデータ転送の中断時間t2と、
上位装置−バッファ間での１セクション分のデータ転送
時間t3,ディスク装置数Ｎとの間に次の式（１）の関係
が成り立っていれば、最初のシークに一番時間のかかっ
た装置のデータが読み出された後は、上位装置とバッフ
ァ間のデータ転送は途切れることなく継続される。

t1＋t2≦t3×Ｎ・・（１）第３図は、データ書き込み時のタイムチャートの１例で
ある。（ａ）は，上位装置からバッファへのデータの転
送を示している。（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、各装置と
バッファ内の対応するセクション間のデータ転送であ
る。書き込みの場合、上位装置とバッファ間のデータ転
送が中断することはない。そのかわり、最初のブロック
へのデータ転送が終了するまで、第３図（ｄ）の装置の
301のように、シーク終了後も上位装置からデータが転
送されるのを待たされることがあるが、２番目のブロッ
クへのデータ転送以降は、式（１）の関係が成り立って
いれば、バッファーディスク装置間のデータ転送も途切
れることはなくなる。

式（１）は、シーク動作等によるデータ転送の中断時
間t2が装置数Ｎを増やすことで吸収できることを示して
いるだけでなく、Ｎを大きくした場合、上位装置とのデ
ータ転送時間t3を短縮できることも示している。第４図
は、第２図と同じ装置を５台接続した場合の読みだし時
のタイムチャートである。この場合、上位装置との１セ
クション分のデータ転送時間t3を第２図の場合の３分の
２に短縮しても連続転送が可能である。ただし、シーク
に最も時間のかかった装置Ｂの最初のデータが転送され
るまでは、第４図401、402のように、上位装置とのデー
タ転送時間t30は、ディスク装置側の転送速度で制限さ
れるし、転送が中断することもありうる。第５図は、シ
ーク時間に比べてデータの連続転送時間が長い場合の例
である。この場合は、上位装置側のデータ転送速度が、
ディスク装置側の４倍になる。

式（１）において、t1,t3,Nは、ほぼ設計時に確定す
ることができるが、t2については、実動時の値が一定し
ていない場合が多い。式（１）は、等号の成り立つ場合
が最も効率がよく、不等号の範囲では、上位装置側のデ
ータ転送に中断は起きないが、ディスク装置−バッファ
間の転送に待ち時間がはいる。また、式（１）が成り立
たない範囲では、上位装置側の転送に中断時間が入る。
実際の動作において、常に等号を成り立たせることは難
しいが、多少ずれた条件で動作させても、本発明の効果
が損なわれるものではない。

上記の実施例では、全体の動作タイミングに関するコ
ントローラブロック105の介入が頻発するが、基本的に
各装置は非同期に動作しているので、データフロー制御
ブロック、ディスク装置に処理能力の高いものを用いる
事により、105の負担を軽減する事は容易である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く要旨を変更しない範囲において種々変更して実施する
ことができる。

〔発明の効果〕

この発明によるディスク制御装置を用いると、ディス
ク装置のアクセス速度を低下させている主要因の一つで
あるシーク時間に伴う中断時間なしにデータ転送を行う
ことができ、さらに装置数を増加させることにより上位
装置とのデータ転送速度をディスク装置のデータ転送速
度より上げて連続転送することも可能となるので、ディ
スク装置そのものの性能を向上させなくても、上位装置
の許容する最高限度までデータ転送を高速化し、その結
果としてディスク装置へのアクセス時間を大幅に短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は読み
だし動作に関するタイムチャート、第３図は書き込み動
作に関するタイムチャート、第４図、第５図は装置数を
増加させた場合のタイムチャートである。 101……上位装置、102……データフロー制御ブロック、
103……バッファブロック、104……バッファブロック、
105……コントロールブロック、106……データフロー制
御ブロック、107……ディスク装置、110……データ及び
制御線、111……入出力制御バス、113……データ及び制
御線、114……データ及び制御線、115……データ及び制
御線、116……制御線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上位装置からのデータ転送に対し非同期に
動作するＮ台（Ｎは２以上）のディスク装置を制御する
ためのディスク制御装置であって、ディスク装置が連続転送可能なデータ長のＮ倍の容量を
持つバッファメモリを複数備え、前記上位装置と前記複数のバッファメモリとのデータ転
送は、前記複数のバッファメモリを順次切り換えて使用
し、前記複数のバッファメモリの各々のバッファメモリ
内のデータは、時系列順に前記ディスク装置の連続転送
可能なデータ長に分割され、前記Ｎ台のディスク装置とのデータ転送のうち、データの記録は、前記バッファメモリ内のデータを、前記Ｎ台のディスク
装置の各々のディスク装置に各々対応させて記録させる
とともに、これを前記複数のバッファメモリ毎に順次行
い、ディスク装置からのデータの再生は、前記Ｎ台のディスク装置の各々のディスク装置からのデ
ータを、該各々のディスク装置に対応する前記バッファ
メモリに転送させるとともに、これを前記Ｎ台のディス
ク装置毎に順次行うように制御させることを特徴とする
ディスク制御装置。