JP2569773B2 - 記憶サブシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、情報処理装置に接続されたランダムアクセ
ス可能な外部記憶装置に関し、特に小容量のランダムア
クセス機能を保持しながら高速に大容量転送が可能な記
憶サブシステムに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、外部記憶装置の記憶媒体としては、磁気デ
ィスク装置、光ディスク装置、磁気バブル装置、フレキ
シブルディスク装置等がある。本願での説明は、これら
のいずれに対しても適用できるが、ここでは磁気ディス
ク装置を例にとって説明する。

磁気ディスク装置では、チャネルに接続された１台の
磁気ディスク制御装置の制御の下に複数の磁気ディスク
記憶媒体が接続されており、各記憶媒体は磁気ディスク
制御装置からの指示により独立して動作している。磁気
ディスク装置の具体的な動作としては、アクセスするレ
コードが存在するアドレスのトラックに読み取り・書き
込みヘッドを移動させる位置付け動作、当該トラック内
でアクセスするレコードアドレスのレコードに到達する
まで回転を待機するサーチ動作、および実際に読み取り
または書き込みを行うリード／ライト動作等がある。

ところで、磁気ディスク装置で要求される性能には、
（イ）大容量の転送速度（すなわち、大容量情報の高速
度転送）と、（ロ）小容量ランダムアクセス性能（すな
わち、オンラインリアルタイムアクセスのように、数KB
単位のアクセスが高頻度に行われる時の独立動作単位の
スループットの性能）と、（ハ）単位容量の価格（すな
わち、ビットコストが低価格であること）がある。

従来の磁気ディスク装置では、これらの転送速度、小
容量ランダムアクセス性能、および単位容量の価格は各
記憶媒体相互間で全く独立している。すなわち、転送性
能や、同一のデバイスアドレスが与えられる記憶容量
は、この独立動作が可能な単位の性能・容量により決定
されていた。転送速度はトラックの容量と媒体の回転速
度で決まるが、回転性能の大幅な向上は殆んど見られ
ず、主としてトラック容量の増加による転送速度の向上
が可能となっているだけであった。一方、小容量ランダ
ムアクセス性能については、オンラインリアルタイム処
理がランダムアクセス処理を中心として行われているた
め、オンラインリアルタイム処理の性能向上のために
は、ランダムアクセス性能の良し悪しが決め手となる。
ランダムアクセス性能の向上のためには、アクセスタイ
ムの短縮と装置スループットの向上が重要な要素となる
が、アクセスタイムについては、回転性能が向上しない
ため回転待ち時間の削減は少なく、シーク時間の短縮の
程度は全体から見ると大きな割合を占めているわけでは
ない。従って、独立動作単位当りの容量を適切に抑える
ことによる装置スループットの向上のみが図られてい
る。

一方、記憶媒体の価格動向については、独立動作単位
の記憶媒体の最近のビットコスト低減と、独立動作単位
当りの容量の増加の間には、強い正の相関関係がある。
すなわち、ビットコストの低減とオンラインリアルタイ
ム処理におけるランダムアクセス装置性能はトレードオ
フの関係にあり、価格低減重視の記憶媒体やランダムア
クセス性能重視の記憶媒体等、複数の機種が提供されて
いるのが現状である。その結果として、ユーザは、シス
テム構築時にスループットを重視したビットコストの高
い装置を選択するか、あるいは大容量化によるビットコ
ストの安い装置を選択するかの選定が必要となる。従っ
て、システムの成長に伴って、高速転送や高スループッ
トが必要となった場合には、装置のリプレースという形
で対応を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ユーザが使用する際の観点から、次の
（ｉ）（ii）の２つの問題が生じていた。

（ｉ）イメージ情報等の大容量のデータの高速転送が要
求される場合が多くなってきており、システムの成長に
伴って従来の転送速度では不足が生じている。

（ii）センタシステムにおいては、バッチ処理時間の増
大が顕著となって、サービス時間帯にオンラインリアル
タイム処理の小容量ランダムアクセスとバッチ処理の大
容量アクセスとを、同一の記憶装置に行わざるを得なく
なっている。その結果、オンラインリアルタイム処理側
の小容量アクセスへの性能に対する悪影響を抑えること
が困難となっている。

上記（ｉ）に対する解決方法としては、従来より見掛
上の転送性能を向上させる手法、つまり複数の記憶サブ
システムを本体装置に接続させてこれらに並列転送を行
わせる方法がある。この方法では、ユーザプログラムの
管理の下で、各記憶サブシステムに並列にアクセス命令
を発行し、その結果もユーザプログラム管理の下で編集
するようにしており、例えば特開昭56−164456号公報に
記載されている。

しかし、この方法では、（イ）データを複数の記憶サ
ブシステムに分散させ、かつユーザプログラムがその管
理を行わなくてはならないという面倒な点がある。ま
た、（ロ）ユーザプログラム側で並列にリード／ライト
アクセスコマンドの発行と、結果の編集を行わなくては
ならないため、ユーザプログラムに与える影響が大きい
という問題がある。従って、極めて一部のシステム、特
に高速性能が要求されるシステムに限って用いられてい
る。

また、（ｉ）に対する別の解決方法として、記憶媒体
内に多数の読み取り書き込み回路を設け、これらを用い
て並列に読み書き動作を行うことにより、装置の性能向
上を図る手法、つまり磁気ディスク装置においては多数
のリード／ライトヘッドを搭載した記憶サブシステムが
提案されている。

しかし、この方法では、多数の読み書き機構や回路の
分だけコストアップとなるという問題が生じる。従っ
て、この方法は、特定の装置、つまり高速性能が要求さ
れるシステムに限定使用されている。

（ｉ）に対するさらに別の解決方法として、廉価な小
容量の記憶装置を並列に配置し、先ず回転の同期をと
り、次に回転同期のとれている記憶装置から同時に１バ
イト程度を並列に読み出す制御方式の磁気ディスク記憶
サブシステムも提案されている。例えば、『アイ・イー
・イー・イー、トランスアクションズ、オン、コンピュ
ータズ、Vol.C−35、No.11、1986、pp.978〜988』（Syn
chronized Disk Interleaving（MICHELLE Y.KIM;IEEE T
RANSACTIONS ON COMPUTERS））にこの方法の一例が記載
されている。

上記方法では、ビット当りのコストが廉価であり、ソ
フトウェアが意識せずに転送速度を向上できるので、大
容量転送の高速化を重視したシステムに対しては利点が
大である。しかしながら、並列転送を前提としているた
め、独立動作単位当りの容量増加による装置スループッ
トの低下が大きくなって、小容量ランダムアクセスの性
能を重視するシステムに対しては不利となる。すわち、
独立動作単位が大きくなってしまうために、装置使用率
が高くなり易く、スループットとしては低下してしま
い、その結果として、容量増加による装置スループット
の低下が転送速度向上による装置スループット向上を越
えて大きくなる。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、
（イ）大容量転送の高速化が可能であり、かつ（ロ）小
容量ランダムアクセス性能の向上が可能であり、しかも
（ハ）単位容量価格が低い記憶サブシステムを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の記憶サブシステム
は、（ｉ）独立動作が可能な複数の記憶媒体を組み合わ
せて構成し、該記憶媒体相互間の読み出し・書き込みの
同期をとり、並列にデータ転送を行う記憶サブシステム
において、上位装置の命令に基づいて、任意の数の上記
記憶媒体を連動させて並列に読み出し・書き込みを行う
モードおよび任意の１つの上記記憶媒体にアクセスする
モードを混在して設定する手段と、上記並列に読み出し
・書き込みを行うモードの場合に、上記記憶媒体の全て
が目的アドレスへの位置付け動作を同期完了したことを
検出する手段と、該記憶媒体の一連の動作が完了するま
での間、並列に動作しているいずれの記憶媒体に対する
他のアクセスを抑止する手段とを有することに特徴があ
る。また、（ii）上記記憶媒体と上記２つのモードを混
在して設定する手段との間に、論理的に意味を持つ最小
のデータ単位に関する情報を保持する記憶手段を設け、
任意の数の上記記憶媒体を連動させて並列に読み出し・
書き込みを行うモードが設定された場合に、該記憶媒体
から読み出されたデータないし上位装置から送られたデ
ータを上記記憶手段に格納して、論理的に意味を持つ最
小のデータ単位に関する情報に基づいて編集することに
特徴がある。さらに、（iii）上記記憶媒体と主記憶装
置との間に、バッファメモリと、該バッファメモリ上に
目的とするデータが存在する場合に、該バッファメモリ
上のデータを操作するキャッシュ制御手段とを有し、該
バッファメモリ上にデータが存在しないこと、およびア
クセスレコード順序を検出して、シーケンシャルアクセ
スであることを上記キャッシュ制御手段が判断した場合
には、該キャッシュ制御手段は任意の数の記憶媒体を連
動させて並列に読み出し・書き込みを行うモードに設定
することに特徴がある。

〔作用〕

本発明においては、並列転送を行うモードと、独立動
作単位のみに単独アクセスを行うモードの両方を備え、
必要に応じて両モードを動的に使い分ける。すなわち、
物理的変更を伴わずにソフトウェアあるいは記憶サブシ
ステムの制御により、大容量の転送を行う場合には、並
列転送の利点を活用した構成を、また小容量高頻度アク
セスを行う場合には、独立動作単位の性能を活用した構
成を、それぞれ処理に適合させて動的に選択する。ま
た、システムの成長に合わせて柔軟に変更できるように
し、さらに、大容量転送アクセスと小容量高頻度アクセ
スが同一の記憶装置に行われた時の小容量高頻度アクセ
ス性能の向上を図る。

これをまとめると、本発明は（ａ）複数台の独立動作
可能な記憶装置から構成され、記憶装置の読み出し書き
込み同期が可能な記憶サブシステムにおいて、これらの
任意の複数台の記憶装置に対して、並列に読み出し書き
込みを行うことができる状態と、任意の１台の独立動作
可能な記憶装置からの読み出し書き込みを行うことがで
きる状態とを設定すること、（ｂ）論理的に意味のある
最小の単位を記憶サブシステムの制御装置が意識するた
めの論理回路を持つことにより、並列動作（並列転送）
モードと独立動作（独立アクセス）モードのいずれのモ
ードを使用する場合にも同一の記憶形式のデータを読み
出し書き込みすることができること、および（ｃ）並列
動作モードと独立動作モードの両モードをディスクキャ
ッシュメモリの制御に適用し、キャッシュメモリ上にデ
ータが存在する場合には、任意の１台の独立動作可能な
記憶装置から読み出し書き込みを行い、またキャッシュ
メモリ上にデータが存在しない場合には、ハードウェア
の制御で並列に読み出し書き込みを行うことが可能な状
態に設定することにより、ディスクキャッシュメモリの
データコピーにおけるオーバヘッドを最小限に削減する
こと、の各新規性を有している。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明す
る。

第１図は、第１の発明の一実施例を示す記憶サブシス
テムの構成図であり、第２図は、上位装置からの命令の
一例を示すフォーマット図である。

なお、以下の説明においては、任意の複数の独立動作
可能な記憶媒体を連動させて並列に読み出し書き込みす
るモードを並列動作モード、また任意の１つの独立動作
可能な記憶媒体にアクセスするモードを独立動作モード
とそれぞれ表現することにする。

第１図（ａ）において、１は記憶装置を制御する制御
装置、２は本発明の対象となる記憶装置である。制御装
置１は、内部に状態管理テーブル11を具備している。第
１図（ｂ）は、（ａ）に示す状態管理テーブルの詳細図
である。

制御装置１において、13〜18はアクセスがあった上位
装置からのパス、10は記憶サブシステムを制御するマイ
クロプロセッサ、11は並列動作、独立動作モードの管理
と使用中の管理を行う状態管理テーブル、111はモード
スイッチ、112は群表示である。また、記憶サブシステ
ム記憶装置２において、21はデータバッファ、22は整列
同期検出回路、23はデータバッファの連結制御回路、20
はそれぞれ記憶媒体（＃０〜＃７）である。

第２図（ａ）は、並列動作モード、独立動作モードの
動作を、アドレスとともに指示するコマンド200であ
り、第２図（ｂ）はデータ転送の動作を、データ長とと
もに指示するコマンド201である。

いま、上位装置からのチャネルパス13を経由して、第
２図に示すコマンド200により並列動作モードの対象と
なる独立動作単位のアドレスが指定されると、制御装置
１はこの情報を内部のマイクロプロセッサ10の管理の下
で状態管理テーブル11に記憶する。状態管理テーブル11
は、記憶サブシステムにアクセスを行う場合に、設定し
ようとするモードを記憶する。この状態管理テーブル11
のモードスイッチ111は並列動作モードか単位動作モー
ドかのいすれかを示し、この値が11であれば並列動作モ
ードであり、01であれば独立動作モードであり、00は使
用していない場合である。第１図（ｂ）に示す群表示11
2は、並列転送モードで動作する任意の複数記憶媒体群
が複数存在する場合に、それらの識別のために用いられ
る識別子である。並列動作モードが指定されている場合
の排他制御は、この群を単位として行われる。なお、こ
こでは、マイクロプロセッサにより制御しているが、必
ずしもマイクロプロセッサ制御にする必要はなく、その
他にも例えば、時間条件の厳しい部分については、論理
回路で直接に実施することも可能である。

第１図（ｂ）においては、現在、独立動作単位の記憶
媒体アドレス＃１〜＃３は第Ａ群に、記憶媒体アドレス
＃４〜＃６は第Ｂ群に、それぞれ並列動作モードが指定
されており、また記憶媒体アドレス＃０および記憶媒体
アドレス＃７は独立動作モードが指定されている状態を
示している。上記装置からの指定（例えば、コマンド20
0）は、一連のコマンドチェインにおいて１つの群につ
いての並列転送モード、または独立動作モードのみを指
定する。勿論、動作可能な単位（並列動作モードにある
複数記憶媒体は、全体で１つの単位とみなす）に競合が
発生しなければ、それらのアクセスが多重に動作可能で
あることは、従来と同じである。記憶サブシステム内で
複数のコマンドが多重に動作している場合のモード管理
情報は、状態管理テーブル11に格納されている。

記憶装置２には、記憶媒体対応に適切な容量のデータ
バッファ21が設定されており、マイクロプロセッサ10は
コマンド200を受け取ると、パス対応に設定されている
データバッファ連結制御回路23に連結すべき群情報（状
態管理テーブル内の情報）を転送し、同一の群内の複数
記憶媒体のデータバッファ21を連結して１つのデータバ
ッファとみなす処理を行う。次に、マイクロプロセッサ
10は、指定されたアドレスへの位置付けを各独立動作単
位の記憶媒体20に指示する。この時、連結されたデータ
バッファ21は１つのデータバッファとしてみなされ、各
独立記憶媒体から読み出された（または、書き込まれ
る）情報は、読み出し（または、書き込み）単位ごとに
連結され（分散され）て転送される。これにより、並列
転送モードが指定されている時のみ、転送速度が等価的
に並列動作を行っている独立記憶媒体の数倍に向上した
ことになる。

各記憶媒体は回転に関して同期がとれており、ある瞬
間のインデックスマーカからの相対位置は、全て同一と
なっているものとする。各記憶媒体の回転同期方式につ
いては、従来の方法を用いており、本発明と特に関係な
いため省略する。指示されるアドレスは各記憶媒体とも
全て同一のアドレスであるが、各記憶媒体は直前のアク
セスでは独立動作モードにあった可能性もあるため、ア
ームの位置は必ずしも一致していない。従って、並列動
作を行う全記憶媒体については、シーク動作の完了の同
期（整列同期）をとる必要がある。このために、本発明
の記憶サブシステムでは、各記憶媒体対応にアーム位置
の監視を行い、状態管理テーブル11に指定された同一群
のシーク完了のAND条件成立を監視する整列同期検出回
路22を設けている。この整列同期検出回路22が真（条件
成立）となったことを検出すると、マイクロプロセッサ
10はデータバッファ21を経由してデータ転送を開始す
る。データ転送は、例えばコマンド201に指定された長
さの転送を完了した時点で完了する。コマンドチェイン
の最後のコマンドのデータ転送の完了と同時に、該当す
る群の並列転送モードが解除され、バッファ21の連結も
解除される。

並列転送モードで動作中の複数の独立動作単位の記憶
媒体のいずれかに対して、他の上位装置からパス14〜18
を介してアクセスがあった場合、従来の制御と同じよう
に、BUSY応答等によりアクセス抑止を行う必要がある。
この場合にも、状態管理テーブル11を参照して、該当す
る記憶媒体がいずれかの群に属して並列転送モードに入
っているか否かをチェックし、BUSY応答を行う。

このように、本実施例では、状態管理テーブル11によ
り並列動作モードと独立動作モードを混在して設定する
ことが可能であり、また整列同期完了検出回路22、デー
タバッファ連結制御回路23により該当する記憶媒体に対
する目的アドレスへの位置付け指示完了の同期完了を検
出することが可能である。さらに、状態管理テーブル11
により、記憶媒体との一連の動作が完了すまでの間は、
該当する記憶媒体に対する他のアクセスを抑止すること
ができる。

従来の記憶サブシステムでは、独立動作モードと並列
動作モードが混在し、かつ動的に変更できるものは無か
った。例えば、独立動作を行う記憶サブシステムでは、
全ての記憶媒体が独立動作のみしか行わず、一方、並列
動作を行うサブシステムでは、高速転送が可能である
が、上位装置から独立してアクセスできる単位が常に複
数台の記憶媒体であって、BUSY等の信号により使用でき
ない確率が高くなるため、IODネックとなり、小容量ラ
ンダムアクセスへの適用は無理であった。また、独立動
作記憶媒体内に並列転送機構を具備する記憶装置では、
装置価格が高くなっていた。

本実施例では、廉価な記憶媒体を用いて、必要な記憶
エリアに対して必要な期間のみ並列転送モードの指定が
可能となるため、オンラインランダムアクセスへの適用
が可能であり、かつ大容量転送時の高速化を廉価なビッ
トコストで実現できる。

第３図は、第２の発明の一実施例を示す記憶サブシス
テムの構成図である。

第２の発明では、第１の発明におけるソフトウェアの
互換性を重視した構成を用いている。すなわち、第１の
発明においては、データバッファを結合することにより
並列転送を実現し、そのデータを直接上位装置に転送し
ているため、並列転送を行うファイルについては、上位
装置のメモリに転送される内容が、独立動作単位の記憶
媒体の読み出し幅に依存しており、必ずしも直ちに論理
的意味を持つ単位とはなっていない。このために、ソフ
トウェアでソート・マージ等の処理を行うか、または並
列転送を行うファイルに関しては、このことを意識した
データ格納が必要であり、いずれの場合にもソフトウェ
ア側の管理が必要である。

第２の発明においては、このことを改善して、論理的
に意味を持つ最小の単位、すなわち具体的にはレコード
長、もしくはレコードを構成するいくつかのブロック長
に関する情報に基づいて、並列動作モードの記憶媒体と
の間で転送される情報のブロッキングを行い、その編集
結果を上位装置に転送することにより、並列動作モード
時のフォーマットと独立動作モード時のフォーマットを
共通にしている。

以下、第３図により、具体的なバッファ制御の一例を
述べる。第３図において、11は状態管理テーブル、21は
データバッファ、30はブロッキング長格納レジスタ（ブ
ロッキング情報テーブル）、31はブロッキングバッフ
ァ、32は上位装置転送陽データバッファ、33はブロッキ
ングカウンタである。また、制御装置１の構成は第１の
発明（第１図）と同じであり、コマンドも第２図のもの
が使用される。

論理的に意味を持つ最小の単位は、具体的にはレコー
ド長またはソフトウェアで意識するさらに細かい単位で
よいが、同一の群内では唯一でなければならない。この
ブロック長に関する情報は、例えば、上位装置のコマン
ドまたは制御装置の操作盤からの設定等により、事前に
制御装置内のブロッキング情報テーブル30に格納してお
く。また、レコード情報は、第３図に示すように、記憶
媒体20を横断してまたがった順序で記憶される。これに
よって、並列動作モードで転送されるデータは、必ずレ
コードアドレスで昇べきの順序になる。

先ず、上位装置から並列動作モードを指定する第２図
のコマンド200を受け取ったマイクロプロセッサ10は、
指定に従ったデータバッファ連結制御回路23にデータバ
ッファ21の連結処理を指示するが、この時にブロッキン
グバッファ31をブロッキング情報テーブル30に基づくブ
ロッキング長に設定する。ブロッキングバッファ21は、
独立動作可能な記憶媒体対応に記憶媒体20からの読み出
し幅に合わせて設定されており、データバッファ21と同
じようにマイクロプロセッサ10の指示の下に記憶媒体対
応部分の結合も、分離も可能となっている。また、ブロ
ッキングバッファは、同一の機能のバッファ面を２面
（30,31）備えて、交代バッファとして使用される。

一例として、READアクセスの場合を詳述する。記憶媒
体からの転送が開始されると、データバッファ21上に
は、各記憶媒体20から読み出された転送幅分の各レコー
ドの先頭部分が格納される。第３図においては、論理的
に意味を持つ最小の単位をRn、記憶媒体から読み出され
てくる単位を（Rn）で表わしている。マイクロプロセッ
サ10は、この情報をデータバッファ21からブロッキング
バッファ31に転送するが、この転送回数をブロッキング
カウンタ33によりカウントする。ブロッキングカウンタ
33は、ブロッキング情報テーブル30により与えられるブ
ロッキング情報をカウンタ値とを比較して、カウンタ値
がブロッキング情報から得られる値より大きくなるまで
は、上位装置に対する転送を行わない。

ブロッキングカウンタ33の値がブロッキング情報が得
られる値より大きくなった時点で、すなわち、論理的に
意味を持つ最小の単位がブロッキングバッファ31に格納
された時点で、マイクロプロセッサ10は記憶媒体20側か
らの転送を交代バッファ側にスワップすることにより行
う。次に、マイクロプロセッサ10は、ブロッキングバッ
ファ30,31に独立動作単位の記憶媒体対応に分離するこ
とを指示し、さらに各記憶媒体対応のブロッキングバッ
ファの若番から上位装置に対して転送を開始する。最後
の記憶媒体対応ブロッキングバッファの転送が終了した
時点で、再度ブロッキングバッファ30を連結させ、上位
装置への転送制御用のバッファと記憶媒体20側からの転
送制御用のバッファをスワップする。それ以降、データ
転送が完了するまで、この動作を繰り返す。

第４図は、第３図におけるデータ転送時のタイムチャ
ートである。なお、タイムチャート40は従来の独立動作
モードのみの記憶サブシステムでの転送タイムチャート
であり、タイムチャート41は本発明の実施例によるタイ
ムチャートである。

従来のタイムチャート40では、独立動作モードのみの
記憶サブシステムであるため、レコードは同一記憶媒体
内にシーケンシャルに格納されている。一方、本発明を
適用した場合のタイムチャート41では、R2〜R8のブロッ
クを並列動作モードで動作するため、制御装置は記憶媒
体の８倍の転送能力を持っている。タイムチャート41に
示すように、位置付け時間は整列同期のためにやや長く
なる。そして、バッファ１側はR1が転送可能となった時
刻には、R1〜R8は読み出し完了され、R2〜R8が転送可能
となった時刻には、R9〜R16は読み出し完了となる。こ
の図から明らかなように、第１レコードの転送時間は両
者ともに同一であるが、第２レコード以降の転送時間は
並列転送の効果が現われている。これは、本来、記憶媒
体側の転送速度がボトルネックであったが、本発明によ
り記憶媒体側の転送を並列動作モードによる高速度転送
を可能にしたため、転送パスの最大性能によるデータ転
送が可能となった。さらに、本発明の重要な点は、記憶
媒体上のフォーマットが独立動作モードでも並列動作モ
ードでも同一であり、同一レコードに対して独立動作モ
ード・並列動作モードのいずれのモードでも読み書き可
能なことである。これによって、オンラインサービス時
間帯にオンラインリアルタイム処理の小容量ランダムア
クセスとバッチ処理の大容量アクセスを同一のファイル
に行う場合でも、オンラインリアルタイム処理側の小容
量ランダムアクセスの性能への悪影響を防止できる。

第５図は、第３の発明の実施例を示す記憶サブシステ
ムの構成図である。

第３の発明は、ディスクキャッシュメモリに本発明の
記憶サブシステムを適用した場合に、並列動作モードの
指定時点をハードウェア側で検出することにより、高性
能なディスクキャッシュメモリを実現する。ディスクキ
ャッシュメモリは、半導体メモリで構成されたバッファ
（キャッシュ）に記憶媒体20の一部のコピーを持ち、こ
のコピーがキャッシュメモリ上に存在した場合に、キャ
ッシュメモリ上のデータを操作（リード／ライト）する
ことによって、記憶サブシステムの平均応答性能を向上
させるためのものである。しかし、キャッシュメモリ上
にデータが存在しない場合には、記憶媒体上のデータを
キャッシュメモリにコピーする必要があり、この時間の
短縮がディスクキャッシュメモリのの機能向上の鍵とな
る。また、シーケンシャルアクセスについては、次にア
クセスするレコードを明確に推定できるため、現状のデ
ィスクキャッシュサブシステムでも、シーケンシャルア
クセスをハードウェア側で検出し、予めキャッシュメモ
リ上にコピーしておく方法（これを、シーケンシャルプ
リフェッチと呼ぶ）が一般的に用いられる。

第５図において、１は制御装置、50はキャッシュ制御
部、51はキャッシュ記憶部である。２は記憶サブシステ
ム記憶装置であって、第３図と全く同じである。キャッ
シュ制御部50内の501はキャッシュ制御用のマイクロプ
ロセッサであり、キャッシュ記憶部51の510はキャッシ
ュメモリ上のデータの有無を管理するキャッシュエント
リテーブル、511はキャッシュメモリ、512はキャッシュ
メモリ上のデータのアクセスパターンを検出する回路で
ある。513はキャッシュミスフラグ、514はプリフェッチ
フラグ、515は並列転送モード自動設定回路である。

上位装置からのアクセスに基づき、マイクロプロセッ
サ501はキャッシュエントリテーブル510を索引して、ア
クセスされたデータがキャッシュメモリ511上のコピー
されているか否かを検索する。もし、キャッシュメモリ
511上にデータが存在した場合には、キャッシュメモリ5
11上のデータが操作され、存在しない場合には、キャッ
シュミスフラグ513がセットされる。

一方、キャッシュメモリ511上にコピーされているデ
ータには、以前のアクセスがシーケンシャルにアクセス
されたか否かを検出する回路512により、シーケンシャ
ルフラグが設定されている。シーケンシャルフラグがオ
ン状態で、かつ次のデータがキャッシュ上にコピーされ
ていない場合には、プリフェッチフラグ514がセットさ
れる。以上の構成および動作は、従来のディスクキャッ
シュサブシステムで通常行われているものであるので、
これ以上は詳述しない。

本発明のディスクキャッシュサブシステムでは、キャ
ッシュミスフラグ513の情報、およびプリフェッチフラ
グ514の情報を基にして、並列転送モードをハードウェ
アで自動的に設定し、高速なキャッシュ・記憶媒体間の
転送を行わせることに特徴がある。

キャッシュミスフラグ513の情報、およびプリフェッ
チフラグ514の情報は、並列転送モード自動設定回路515
によりデコードされ、マイクロプロセッサ10および501
の制御の下に、状態管理テーブル11のモードスイッチ
が、キャッシュ対象でかつデータコピーの対象となる独
立動作記憶媒体の全てが管理テーブル11の状態に設定さ
れる。これにより、第１の発明と同じように、この情報
に基づいてデータバッファ連結制御回路23と整列同期監
視回路22が動作して、並列転送が可能な状態となる。

例えば、キャッシュミスフラグ513がONの状態では１
回の並列転送が、プリフェッチフラグ514がONの状態で
は複数回の並列転送が、それぞれ指示される。

なお、第５図において、31はブロッキングバッファ、
32は上位装置転送用データバッファ、33はブロッキング
カウンタであって、これらの動作は第３図と同じであ
る。

第６図は、第５図のディスクキャッシュサブシステム
におけるキャッシュミス時のタイムチャートであって、
60は従来のタイムチャート、51は本発明のタイムチャー
トである。

ファイル情報は、各記憶媒体を横断的にまたがってシ
ーケンシャルに格納されている。タイムチャート60に示
すように、これらの転送により従来のディスクキャッシ
ュメモリが例えば１回転の時間をかけて行っていた処理
は、タイムチャート61では、本来の転送時間内に隠れて
しまい、位置付け時間は整列同期のためにやや長くなる
が、R1〜R8が同時に読み出される。これにより、従来の
ディスクキャッシュのデータコピーにおけるオーバヘッ
ドを最小に抑えることができ、より効率のよいディスク
キャッシュメモリを実現することができる。

このように、本発明においては、任意の複数の独立動
作可能な記憶媒体を連動させて、並列に読み出しあるい
は書き込みを行うモードと、任意の１つの独立動作可能
な記憶媒体にアクセスするモードとを設定し、これらを
必要に応じてアクセスごとに設定・変更を可能にしたの
で、並列に読み出し・書き込みを行うことによって大容
量転送の高速化と、任意の１つの独立動作可能な記憶媒
体へのアクセスが可能となる。また、コンカレントにア
クセスされる大容量転送の影響を削減したので、小容量
ランダムアクセス性能の向上、および両者のモードを適
切にハードウェア制御することにより、高性能なディス
クキャッシュメモリを実現することができる。さらに、
本発明においては、記憶媒体自体を大型計算機用に特に
高性能にチェーンすることなく、従来の記憶媒体技術を
用いた記憶媒体の組合わせによって高性能な記憶サブシ
ステムを実現できる。例えば、OAユース用の廉価な記憶
媒体の適用も可能であるため、単位容量価格（ビットコ
スト）が低い記憶サブシステムを大型計算機用に提供す
ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、大容量の転送
時には並列転送の性能を活かした動作を、小容量高頻度
アクセスを行う時には独立動作単位の性能を活した動作
を、処理に合わせて動的に選択するので、大容量転送の
高速化と小容量ランダムアクセス性能の向上と単位容量
価格の低減が可能で、かつシステムの成長に合わせて柔
軟に変更が可能な記憶サブシステムを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の発明の一実施例を示す記憶
サブシステムの構成図、第２図は本発明に用いられるコ
マンドの一例を示す図、第３図は本発明による第２の発
明の一実施例を示す記憶サブシステムの構成図、第４図
は第３図における比較動作のタイムチャート、第５図は
本発明による第３の発明の一実施例を示す記憶サブシス
テムの構成図、第６図は第５図における比較動作のタイ
ムチャートである。 1:記憶サブシステム制御装置、2:記憶サブシステム記憶
装置、10:記憶サブシステム制御用マイクロプロセッ
サ、11:状態管理テーブル、111:モードスイッチ、112:
群表示、13〜18:上位装置へのパス、20:記憶媒体、21:
データバッファ、22:整列同期検出回路、23:データバッ
ファ連結制御回路、31:ブロッキングバッファ、32:上位
装置転送用データバッファ、33:ブロッキングカウン
タ、50:キャッシュ制御部、501:キャッシュ制御用マイ
クロプロセッサ、51:キャッシュ記憶部、510:キャッシ
ュエントリテーブル、511:キャッシュメモリ、512:キャ
ッシュアクセスパターン検出回路、513:キャッシュミス
フラグ用レジスタ、514:シーケンシャルプリフェッチフ
ラグ用レジスタ、515:並列動作モード自動設定回路、20
0:群表示・モード設定・ブロッキング単位の設定を指示
するコマンド、201:アクセスオーダ、転送ブロック数の
設定を指示するコマンド。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】独立動作が可能な複数の記憶媒体を組み合
   わせて構成し、該記憶媒体相互間の読み出し・書き込み
   の同期をとり、並列にデータ転送を行う記憶サブシステ
   ムにおいて、上位装置の命令に基づいて、任意の数の上
   記記憶媒体を連動させて並列に読み出し・書き込みを行
   うモードおよび任意の１つの上記記憶媒体にアクセスす
   るモードを混在して設定する手段と、上記並列に読み出
   し・書き込みを行うモードの場合に、上記記憶媒体の全
   てが目的アドレスへの位置付け動作を同期完了したこと
   を検出する手段と、該記憶媒体の一連の動作が完了する
   までの間、並列に動作しているいずれの記憶媒体に対す
   る他のアクセスを抑止する手段とを有することを特徴と
   する記憶サブシステム。
2. 【請求項２】上記記憶媒体と上記２つのモードを混在し
   て設定する手段との間に、論理的に意味を持つ最小のデ
   ータ単位に関する情報を保持する記憶手段を設け、任意
   の数の上記記憶媒体を連動させて並列に読み出し・書き
   込みを行うモードが設定された場合に、該記憶媒体から
   読み出されたデータないし上位装置から送られたデータ
   を上記記憶手段に格納して、論理的に意味を持つ最小の
   データ単位に関する情報に基づいて編集することを特徴
   とする請求項１記載の記憶サブシステム。
3. 【請求項３】上記記憶媒体と主記憶装置との間に、バッ
   ファメモリと、該バッファメモリ上に目的とするデータ
   が存在する場合に、該バッファメモリ上のデータを操作
   するキャッシュ制御手段とを有し、該バッファメモリ上
   にデータが存在しないこと、およびアクセスレコード順
   序を検出して、シーケンシャルアクセスであることを上
   記キャッシュ制御手段が判断した場合には、該キャッシ
   ュ制御手段は任意の数の記憶媒体を連動させて並列に読
   み出し・書き込みを行うモードに設定することを特徴と
   する請求項１または２記載の記憶サブシステム。