JP2549197B2 - ディスク装置のキャッシュメモリ管理装置 - Google Patents

ディスク装置のキャッシュメモリ管理装置

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JP2549197B2 JP2283128A JP28312890A JP2549197B2 JP 2549197 B2 JP2549197 B2 JP 2549197B2 JP 2283128 A JP2283128 A JP 2283128A JP 28312890 A JP28312890 A JP 28312890A JP 2549197 B2 JP2549197 B2 JP 2549197B2
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、磁気ディスク装置(固定ディスク装置)や
光磁気ディスク装置等へのデータ書き込み読み出し時に
ディスクキャッシュ処理を行うディスク装置のキャッシ
ュメモリ管理装置に関する。
(従来の技術) コンピュータ装置は、外部記憶装置(補助記憶装置を
含む)として磁気ディスク装置や光ディスク装置等を用
いることが多い。しかし、これらのディスク装置は、記
録媒体であるディスクにアクセスするために、アクセス
アームを移動させるシーク時間とこのディスクが所定位
置まで回転する間の回転待ち時間が必要になるので、デ
ータの読み出しや書き込みのためのアクセス速度が遅く
なるという欠点があった。そこで、このようなディスク
装置では、高速アクセスが可能な半導体記憶装置をキャ
ッシュメモリとして用い、ディスク装置の見掛け上のア
クセス時間を短縮させるディスクキャッシュ処理を行う
ようにすることがある。なお、ここでいうキャッシュメ
モリは、CPUと主記憶装置との間のキャッシュメモリ
(バッファメモリ)とは異なるものであるが、類似の処
理を行うことによりアクセス速度の遅いデバイスを補助
する点では共通する。
上記キャッシュメモリ管理装置は、例えば磁気ディス
ク装置のディスクキャッシュ処理を行う場合、中央処理
装置が磁気ディスク装置からデータを読み出す度に、読
み出したデータをキャッシュメモリにも記憶しておき、
次に中央処理装置から同じデータの読み出し命令が来た
場合に、磁気ディスク装置ではなくこのキャッシュメモ
リ上のデータを送り出すことにより、同一データ読み出
し時の高速アクセスを可能にしている。また、このよう
なキャッシュメモリ管理装置は、中央処理装置が磁気デ
ィスク装置にデータを書き込む際にも、このデータをキ
ャッシュメモリ上に記憶した段階で書き込み終了の通知
を行うようにしたコピーバック機能を有する場合があ
る。そして、この場合にも中央処理装置は、短時間にデ
ータの書き込み処理から開放されるので、速やかに次の
処理を実行することができるようになる。なお、キャッ
シュメモリ上に記憶された書き込みデータは、このキャ
ッシュメモリが満杯になる前に、中央処理装置からの命
令の空き時間等を利用して随時磁気ディスクに実際に書
き込む必要がある。
ただし、上記のようなコピーバック機能を有するキャ
ッシュメモリ管理装置では、キャッシュメモリ上に未書
き込みのデータが残った状態で電源が切断されると、こ
の未書き込みのデータが揮発してしまい、磁気ディスク
上のデータに矛盾が発生することになる。そこで、従来
のキャッシュメモリ管理装置は、電源の切断処理時や停
電等による無停電電源装置の動作時に、キャッシュメモ
リ上に未書き込みデータが残っている場合には、このデ
ータを優先して磁気ディスク上の本来のブロックに書き
込む処理を行うようにしている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、磁気ディスク装置は、例えばセクタ等を単
位とするブロックごとにデータを記憶するようになって
いるため、連続したデータであってもこのデータを書き
込む各ブロックは磁気ディスク上の種々の場所に散らば
っているのが通常である。従って、第5図に示すよう
に、キャッシュメモリ1a上に残った未書き込みデータ
A、B…を磁気ディスク装置の磁気ディスク2a上に書き
込む場合、異なるトラックの連続しないブロックに順次
書き込みを行う必要が生じ、キャッシュメモリ1a上の1
ブロックのデータA、B…を書き込む度に、磁気ディス
ク装置のシーク時間と回転待ち時間が発生して、書き込
み処理に長時間を要するようになる。従って、停電によ
り無停電電源装置が動作を開始したときのように速やか
に電源を切断する必要がある場合には、キャッシュメモ
リ上に残った未書き込みデータを大量に磁気ディスクに
書き込むことが困難となる。
このため、コピーバック機能を有する従来のキャッシ
ュメモリ管理装置は、停電時等のデータの書き込みを確
実に行うためにキャッシュメモリの容量が制限された
り、この容量を大きくする場合には、無停電電源装置の
バッテリの容量も大きくする必要があるという問題が発
生していた。
本発明は、上記事情に鑑み、停電時等にはキャッシュ
メモリ上の未書き込みデータをディスク装置の退避領域
に一旦退避させることにより、大容量のデータを短時間
でディスク装置に退避させることができるディスク装置
のキャッシュメモリ管理装置を提供することを目的とし
ている。
(課題を解決するための手段) 本発明のディスク装置のキャッシュメモリ管理装置
は、コピーバック機能を有するディスク装置のキャッシ
ュメモリ管理装置であって、通常のデータの記録領域に
加えてディスク装置に設けられた退避データの退避領
域、外部電源遮断が通知されると、キャッシュメモリ上
のデータを管理情報と共に退避データとして該退避領域
に書き込むデータ退避手段、電源立ち上げ時に、該退避
領域に退避データがあるかどうかを検査する退避データ
検査手段、及び該退避データ検査手段によって退避デー
タの存在が検出されると、その退避データの未書き込み
データを管理情報に基づいてディスク装置上の本来の記
録領域に復旧させる退避データ復旧手段を備えており、
そのことにより上記目的が達成される。
(作用) 上記構成により、停電等によって無停電電源装置が電
源の供給を行うようになると、データ退避手段がキャッ
シュメモリ上のデータをこのデータの管理情報と共に退
避データとしてディスク装置の退避領域に書き込むこと
になる。この際、ディスク装置の上の退避領域は、同一
のトラック上又はシリンダ上等の連続した領域に設けら
れるのが好ましい。そのため、無駄なシーク時間や回転
待ち時間がなくなり、大量のデータであっても短時間に
書き込みを完了することができるようになる。従って、
キャッシュメモリの容量に比較して無停電電源装置の容
量が小さい場合であっても、このキャッシュメモリ上の
未書き込みデータをディスク装置に確実に退避させるこ
とができるようになる。
ただし、上記のように未書き込みのデータを退避領域
に退避させただけでは、ディスク装置上の記録データに
矛盾が残る。そこで、電源立ち上げ時に退避データ検査
手段によって、ディスク装置の退避領域に退避データが
あるかどうかを検査する。なお、この検査は、実際にデ
ィスク装置の退避領域を読み出す他、退避処理を行った
際に別個にその旨を例えばバックアップされたRAM等に
記録しておき、立ち上げ時にこれを読み出すようにして
もよい。そして、この退避データ検査手段が退避データ
の存在を検出すると、退避データ復旧手段が、退避領域
上の退避データを読み出し、同時に記録された管理情報
に基づいて未書き込みのデータを本来の記録領域に書き
戻す。すると、ディスク装置の記録データに矛盾がなく
なり、以降は通常の電源立ち上げ時の処理を行うことに
より、従来通りの使用が可能となる。なお、退避データ
復旧手段が一旦退避データを書き戻した後は、以降の電
源立ち上げ時に退避データ検査手段が再び同じ退避デー
タを検出することがないようにしておくようにするのが
よい。
この結果、本発明によれば、停電時等にキャッシュメ
モリ上に残った未書き込みのデータを短時間でディスク
装置に退避させることができるので、無停電電源装置の
容量を増加させることなくこのキャッシュメモリの容量
を大きくすることができるようになる。
(実施例) 本発明を実施例について以下に説明する。
第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第1図は停電時のキャッシュメモリ管理装置の動
作を示すフローチャート、第2図は電源立ち上げ時のキ
ャッシュメモリ管理装置の動作を示すフローチャート、
第3図はキャッシュメモリ管理装置を有するコンピュー
タ装置のブロック図、第4図はキャッシュメモリと磁気
ディスクのメモリマップを示す図である。
本実施例は、第3図に示すコンピュータ装置における
磁気ディスク装置のキャッシュメモリ管理装置である。
このコンピュータ装置は、システムバス3に中央処理ユ
ニットとディスク制御ユニット1とその他のインターフ
ェイス基板5とを装着したものである。中央処理ユニッ
ト4は、MPU[MicroProcessor Unit]と主記憶装置を構
成するメモリ等を搭載した基板であり、システムバス3
等を介してこのコンピュータ装置全体の制御を行うため
のものである。ディスク制御ユニット1は、磁気ディス
ク装置2のデータの読み出しや書き込みを制御するイン
ターフェイス基板であり、8MB〜32MBの大容量のキャッ
シュメモリ1aを搭載してコピーバック機能を含むディス
クキャッシュ処理を行うようになっている。磁気ディス
ク装置2は、記憶媒体として複数枚の磁気ディスク2a
(第4図)を備えた大容量(例えば600MB)の外部記憶
装置であり、中央処理ユニット4が処理するデータの保
存や補助記憶として用いられる。また、この磁気ディス
ク装置2には、磁気ディスク2a上に通常のデータを書き
込むトラックの他に、退避データを書き込むための退避
トラック2bが設けられている。この退避トラック2bは、
例えば共通のシリンダ上の複数のトラックが割り当てら
れ、一旦アクセスアームがこのシリンダ上にシークすれ
ば、大量のデータを高速に書き込むことができるように
なっている。なお、この磁気ディスク2a上には、そのほ
かに予備の代替トラックも設けられている。
上記コンピュータ装置は、無停電電源装置6aを有する
電源装置6が装備されている。そして、この電源装置6
は、停電等によって外部からの電源が遮断されると、自
動的に無停電電源装置6aのバッテリに切り替えて電源の
供給を継続すると共に、インターフェイス基板5にこの
停電を通知することができる。無停電電源装置6aのバッ
テリの容量には限度があるため、インターフェイス基板
5がこの停電を検出すると中央処理ユニット4に通知を
行うようになっている。中央処理ユニット4では、この
通知を受け取ると、適宜後処理を行った後に電源装置6
に電源の切断を指示することになる。
上記構成のコンピュータ装置におけるキャッシュメモ
リ管理装置の停電時と電源立ち上げ時の動作を第1図及
び第2図のフローチャートに基づいて説明する。
停電が発生して電源装置6が無停電電源装置6aのバッ
テリからの電源供給に切り替えると、インターフェイス
基板5がこれを検出して中央処理ユニット4に割り込み
処理により通知を行う。すると、第1図(イ)に示すよ
うに、中央処理ユニット4では、まずステップS1におい
て、電源の切断に備えOS内部のデータの書き込み処理を
行う。そして、このOS自身の後処理を終えると、ディス
ク制御ユニット1に停電の通知を行い(ステップS2)、
このディスク制御ユニット1から退避処理の完了通知が
来るのを待機する(ステップS3)。
ディスク制御ユニット1では、中央処理ユニット4か
らの停電の通知を受け取ると、第1図(ロ)に示すよう
に、まずキャッシュメモリ1a上のデータを磁気ディスク
装置2に退避させる(ステップS11)。この際、第4図
に示すように、キャッシュメモリ1a上の未書き込みのデ
ータA、B…を含むデータは、磁気ディスク2a上の退避
トラック2b上に連続的に書き込まれるために、大量のデ
ータを短時間で書き込み完了することができる。例え
ば、キャッシュメモリ1a上の8MBのデータを従来のキャ
ッシュメモリ管理装置によって本来のセクタ等に書き込
むと、最長の場合には40秒程度の時間を要するのに対し
て、本実施例では、約5秒で退避処理を完了することが
できた。なお、この退避データには、未書き込みのデー
タと共に、これらの本来の書き込みセクタ等を示す管理
情報も含めている。そして、この退避処理が完了する
と、その旨を中央処理ユニット4に通知する(ステップ
S12)。
中央処理ユニット4は、このディスク制御ユニット1
からの退避処理の完了通知を第1図(イ)のステップS3
の処理によって検出すると、電源装置6に電源切断の指
示を行い(ステップS4)、コンピュータ装置の電源が切
断されることになる。
また、停電が修復され、再びコンピュータ装置の電源
を立ち上げると、第2図(イ)に示すように、中央処理
ユニット4がシステムの立ち上げを行う(ステップS2
1)。なお、この際ディスク制御ユニット1も初期化等
の立ち上げ処理を行っている。そして、中央処理ユニッ
ト4が前回の電源切断時に退避処理が行われたかどうか
を調べ(ステップS22)、退避処理が行われたことを検
出した場合には、ディスク制御ユニット1に退避データ
の復旧を指示すると共に(ステップS23)、このディス
ク制御ユニット1から復旧処理の完了通知が来るのを待
機する(ステップS24)。
ディスク制御ユニット1では、中央処理ユニット4か
らこの通知を受け取ると、第2図(ロ)に示すように、
まず磁気ディスク装置2における磁気ディスク2aの退避
トラック2bから退避データを読み出し(ステップS3
1)、この退避データの管理情報に基づいて未書き込み
のデータを磁気ディスク2a上の本来のセクタ等に書き戻
す復旧処理を行う(ステップS32)。そして、この復旧
処理が完了すると、その旨を中央処理ユニット4に通知
する(ステップS33)。
中央処理ユニット4では、このディスク制御ユニット
1からの復旧処理の完了通知を第2図(イ)のステップ
S24の処理によって検出することにより、通常の処理を
開始する(ステップS25)。また、上記ステップS22の処
理において、前回の電源切断時に退避処理が行われてい
ないことを検出した場合には、そのままこのステップS2
5の通常の処理に移行する。
以上説明したように、本実施例のキャッシュメモリ管
理装置によれば、停電時等にキャッシュメモリ1a上に残
った未書き込みのデータを磁気ディスク2aに予め割り当
てられた退避トラック2bに退避させることになるので、
無停電電源装置6aのバッテリの容量を増加させることな
く、キャッシュメモリ1aから大量の未書き込みのデータ
を確実に退避させることができるようになる。
(発明の効果) 以上の説明から明かなように、本発明のディスク装置
のキャッシュメモリ管理装置によれば、停電時等にキャ
ッシュメモリ上の未書き込みのデータを短時間でディス
ク装置に退避させることができるので、無停電電源装置
の容量を増加させることなく、大容量のキャッシュメモ
リを使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第1図(イ)(ロ)はそれぞれ停電時のキャッシュ
メモリ管理装置の動作を示すフローチャート、第2図
(イ)(ロ)はそれぞれ電源立ち上げ時のキャッシュメ
モリ管理装置の動作を示すフローチャート、第3図はキ
ャッシュメモリ管理装置を有するコンピュータ装置のブ
ロック図、第4図はキャッシュメモリと磁気ディスクの
メモリマップを示す図、第5図は従来例を示すものであ
って、キャッシュメモリと磁気ディスクのメモリマップ
を示す図である。 1……ディスク制御ユニット、1a……キャッシュメモ
リ、2……磁気ディスク装置、2b……退避トラック、4
……中央処理ユニット、6……電源装置、6a……無停電
電源装置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コピーバック機能を有するディスク装置の
    キャッシュメモリ管理装置であって、 通常のデータの記録領域に加えてディスク装置に設けら
    れた退避データの退避領域、 外部電源遮断が通知されると、キャッシュメモリ上のデ
    ータを管理情報と共に退避データとして該退避領域に書
    き込むデータ退避手段、 電源立ち上げ時に、該退避領域に退避データがあるかど
    うかを検査する退避データ検査手段、及び 該退避データ検査手段によって退避データの存在が検出
    されると、その退避データの未書き込みデータを管理情
    報に基づいてディスク装置上の本来の記録領域に復旧さ
    せる退避データ復旧手段 を備えているディスク装置のキャッシュメモリ管理装
    置。
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