JP2637788B2 - ディスクキャッシュ制御方式および情報処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディスクキャッシュ制御技術および情報処
理システムに関し、特に、情報処理システムを構成する
上位処理装置とディスク装置との間におけるデータの授
受に際しての所要時間の低減に効果のある技術に関す
る。

〔従来の技術〕

たとえば、回転するディスクなどを記憶媒体とするデ
ィスク装置を外部記憶装置として用いる汎用の電子計算
機システムなどにおいては、高速に動作する中央処理装
置と、記憶媒体の回転待ちやシーク動作などのためにア
クセス動作の遅いディスク装置との間に、ディスク装置
よりも高速なアクセスが可能な半導体メモリなどからな
るキャッシュメモリを備えたディスクキャッシュ制御装
置を介在させ、ディスクキャッシュ制御装置は、ディス
ク装置に記録されているデータの一部を随時キャッシュ
メモリに複写するとともに、中央処理装置からの入出力
要求に対しては可能な限りキャッシュメモリ中のデータ
を用いて応答することにより、高速なデータアクセスを
可能にすることが知られている。

すなわち、このようなディスクキャッシュ制御装置
は、中央処理装置から入出力命令があると、目的のデー
タがキャッシュメモリ内にある場合は、キャッシュメモ
リからアクセスし、キャッシュメモリ内にない場合は、
ディスク装置からアクセスし、アクセスしたデータの写
しをキャッシュメモリに格納するとともに、該データの
近辺のデータをある大きさでキャッシュメモリに格納す
る動作を行う。これは、後で実行される入出力命令のデ
ータ要求に備えるためである。

入出力命令により要求されたデータがキャッシュメモ
リ内にない場合、ディスク装置からデータをアクセスす
るため、ディスクキャッシュ制御装置は、ディスク装置
に位置付けを指示する。ディスク装置が位置付け動作
中、通常、ディスクキャッシュ制御装置は、ディスク装
置を切り離し、中央処理装置からの入出力命令およびデ
ィスク装置の位置付け完了等を待つ。そして、位置付け
完了を検出すると、ディスク装置と結合してデータを転
送する。

しかし、ディスクキャッシュ制御装置が他の入出力命
令を受付け、実行すると、ディスク装置の位置付け完了
を検出できないため、この間に位置付けが完了したディ
スク装置からのデータアクセスは、入出力命令が実行さ
れた後、ディスク装置が再び目的のデータに位置付くま
で待たなければならなかった。

従来、このようなディスク装置の無駄な回転待ちを少
なくするため、たとえば特開昭60−101654号公報に開示
されている技術が知られている。

すなわち、中央処理装置と磁気ディスク装置との間に
介在する磁気ディスク制御装置内に、磁気ディスク装置
の位置決め完了割り込みおよび回転待ち完了割り込みを
検出する磁気ディスク制御部とは独立した割り込み検出
機構を設け、磁気ディスク装置から主記憶装置（中央処
理装置側）へのデータ転送中は、他の磁気ディスク装置
から発せられた上記割り込みを受け付けず、主記憶装置
へのデータ転送を完了し、キャッシュメモリへのステー
ジング（次に発行される入出力命令のデータ要求に備
え、データ転送が完了した以降のデータをたとえばトラ
ック単位にキャッシュメモリに格納する動作）だけが残
っている期間に割り込みを受け付け、割り込みを検出し
たときは、ステージングを中断するようにして無駄な回
転待ちを少なくしようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような従来技術では、ディスクキャ
ッシュ制御装置において、主記憶装置とのデータ転送
と、ディスク装置とのデータ転送とをそれぞれ独立に非
同期に制御することについては考慮されておらず、入出
力命令により要求されたデータをキャッシュメモリから
転送している期間にディスク装置が位置付けを完了して
も、ディスク装置からのデータ転送は、キャッシュメモ
リからのデータ転送が終了しないと開始できず、ディス
ク装置からデータをアクセスするとき、再位置付けのた
めに無駄な回転待ちが発生するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上位処理装置とディスク装
置との間におけるデータの授受に際して、ディスク装置
側の無駄な回転待ちを少なくすることが可能なディスク
キャッシュ制御技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、上位処理装置とディスク装置と
の間におけるデータの授受に際して、ディスク装置側の
無駄な回転待ちを少なくして、データ転送の所要時間を
短縮することが可能な情報処理システムを提供すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、入出力命令により要求さ
れたデータをディスク装置からアクセスするとき、入出
力命令がディスク装置に対するデータアクセス動作に間
に合わないために発生する回転待ちを少なくすることが
可能なディスクキャッシュ制御技術を提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、入出力命令により要求さ
れたデータをディスク装置からアクセスするとき、入出
力命令がディスク装置に対するデータアクセス動作に間
に合わないために発生する回転待ちを少なくして、デー
タ転送の所要時間を短縮することが可能な情報処理シス
テムを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になるディスクキャッシュ制御方式
は、上位処理装置とディスク装置との間に介在し、ディ
スク装置に格納されているデータの写しを保持するキャ
ッシュメモリを有するディスクキャッシュ制御装置にお
いて、上位処理装置からの入出力命令により要求された
データをディスク装置からアクセスするためにディスク
装置に記録されているデータに位置付けたときに、当該
データを所定の期間内にアクセスできるか否かを判別
し、このデータに所定の期間内にアクセスできないこと
が判明した場合には、少なくとも当該データをキャッシ
ュメモリに格納し、その後、当該キャッシュメモリに格
納されているデータを用いて上位処理装置からの入出力
命令に応答するようにしたものである。

また、本発明になるディスクキャッシュ制御方式は、
上位処理装置とディスク装置との間に介在し、ディスク
装置に格納されているデータの写しを保持するキャッシ
ュメモリを有するディスクキャッシュ制御装置におい
て、上位処理装置からの入出力命令に基づくディスク装
置へのアクセスに際して、入出力命令がディスク装置に
対するアクセス動作に間に合わない場合には、少なくと
も当該入出力命令により要求されるデータをキャッシュ
メモリに格納し、その後、当該キャッシュメモリに格納
されたデータを用いて入出力命令に応答するようにした
ものである。

また、本発明になる情報処理システムは、上位処理装
置と、ディスク装置と、上位処理装置とディスク装置と
の間に介在し、ディスク装置に格納されているデータの
写しを保持するキャッシュメモリを備えたディスクキャ
ッシュ制御装置とからなる情報処理システムにおいて、
ディスクキャッシュ制御装置に、互いに独立に動作し、
上位処理装置との情報の授受を制御する少なくとも一つ
の第１のインタフェース制御部と、ディスク装置との間
の情報の授受を制御する少なくとも一つの第２のインタ
フェース制御部とを設け、上位処理装置からの入出力命
令によりディスク装置に格納されているデータにアクセ
スするとき、第２のインタフェース制御部は、ディスク
装置における目的のデータに対する位置付けに際して当
該データを所定の期間内にアクセスできるか否かを判別
し、当該所定の期間内にデータにアクセスできないこと
が判明した場合には、少なくとも当該データをキャッシ
ュメモリに格納するとともに、第１のインタフェース制
御部に該データがキャッシュメモリ内に存在することを
通知し、第１のインタフェース制御部は、第２のインタ
フェース制御部からの通知により、キャッシュメモリに
保持されているデータを用いて上位処理装置から入出力
命令に応答するようにしたものである。

また、本発明になる情報処理システムは、上位処理装
置と、ディスク装置と、上位処理装置とディスク装置と
の間に介在し、ディスク装置に格納されているデータの
写しを保持するキャッシュメモリを備えたディスクキャ
ッシュ制御装置とからなる情報処理システムにおいて、
ディスクキャッシュ制御装置に、互いに独立に動作し、
上位処理装置との情報の授受を制御する少なくとも一つ
の第１のインタフェース制御部と、ディスク装置との間
の情報の授受を制御する少なくとも一つの第２のインタ
フェース制御部とを設け、第２のインタフェース制御部
は、上位処理装置からの入出力命令に基づくディスク装
置へのアクセスに際して、入出力命令がディスク装置に
対するアクセス動作に間に合わない場合には、少なくと
も当該入出力命令により要求されるデータをキャッシュ
メモリに格納し、第１のインタフェース制御部は、当該
キャッシュメモリに格納されたデータを用いて入出力命
令に応答するようにしたものである。

〔作用〕

上記した、前者のディスクキャッシュ制御方式によれ
ば、たとえば、中央処理装置とディスクキャッシュ制御
装置との間、およびディスクキャッシュ制御装置とディ
スク装置との間におけるデータの授受を非同期に行う場
合において、ディスク装置側における目的のデータに対
する位置付けの完了と、上位処理装置とキャッシュメモ
リとの間における他のデータの授受とが競合した場合で
も、せっかく位置付けしたデータを放棄することなく、
ディスク装置からキャッシュメモリに格納し、上位処理
装置とキャッシュメモリとの間における他のデータの授
受が完了した後に、上位処理装置をキャッシュメモリに
格納されている目的のデータにアクセスさせることで、
ディスク装置のデータにアクセスするための再位置付け
に要する無駄な回転待ちを少なくすることができる。

また、上記した後者のディスクキャッシュ制御方式に
よれば、たとえば、中央処理装置とディスク装置との間
におけるデータの授受に際して、中央処理装置から発行
される一連の入出力命令の一部がディスク装置側におけ
る位置付け操作に間に合わない、いわゆるコマンドオー
バーランを生じた場合でも、該当データをキャッシュメ
モリに格納しておき、コマンドオーバーランを生じた入
出力命令の再試行には、キャッシュメモリ内のデータを
用いて応答することにより、ディスク装置のデータにア
クセスするための再位置付けに要する無駄な回転待ちを
少なくすることができる。

また、上記した前者の情報処理システムによれば、た
とえば、中央処理装置とディスクキャッシュ制御装置と
の間、およびディスクキャッシュ制御装置とディスク装
置との間におけるデータの授受を第１および第２のイン
タフェース制御部の各々によって非同期に行う場合にお
いて、第２のインタフェース制御部によるディスク装置
側における目的のデータに対する位置付けの完了と、第
１のインタフェース制御部による上位処理装置とキャッ
シュメモリとの間における他のデータの授受とが競合し
た場合でも、第２のイタンフェース制御部が、せっかく
位置付けしたデータを放棄することなく、ディスク装置
からキャッシュメモリに格納するとともに、目的のデー
タがキャッシュメモリにあることを第１のインタフェー
ス制御部に通知し、第１のインタフェース制御部は、こ
の通知に基づいて、上位処理装置とキャッシュメモリと
の間における他のデータの授受が完了した後に、上位処
理装置をキャッシュメモリに格納されている目的のデー
タにアクセスさせるので、ディスク装置のデータにアク
セスするための再位置付けに要する無駄な回転待ちを少
なくすることができる。

これにより、上位処理装置とディスク装置との間にお
けるデータの授受の所要時間を短縮することができる。

また、本発明になる後者の情報処理システムによれ
ば、たとえば、中央処理装置とディスク装置との間にお
けるデータの授受に際して、中央処理装置から発行され
る一連の入出力命令の一部がディスク装置側における位
置付け操作に間に合わない、いわゆるコマンドオーバー
ランを生じた場合でも、第２のインタフェース制御部
は、該当データをキャッシュメモリに格納するととも
に、目的のデータがキャッシュメモリに存在することを
第１のインタフェース制御部に通知し、第１のインタフ
ェース制御部は、この通知に基づいて、コマンドオーバ
ーランを生じた入出力命令の再試行に対して、キャッシ
ュメモリ内のデータを用いて応答するので、ディスク装
置のデータにアクセスするための再位置付けに要する無
駄な回転待ちを少なくすることができる。

これにより、上位処理装置とディスク装置との間にお
けるデータの授受の所要時間を短縮することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図および第２図は本発明の一実施例である情報処
理システムにおけるディスクキャッシュ制御動作の一例
の概要を説明する説明図であり、第３図は本発明の情報
処理システムの一例である電子計算機システムの構成の
一例を示すブロック図である。

本実施例の電子計算機システムは、中央処理装置１
と、主記憶装置２と、チャネル装置３と、ディスクキャ
ッシュ制御装置４と、外部記憶装置としてのディスク装
置５とから構成されている。

前記中央処理装置１は計算機システム全体の制御を行
うとともに、主記憶装置２には中央処理装置１およびチ
ャネル装置３で処理するデータやコマンドなどの情報が
格納されており、チャネル装置３は中央処理装置１の指
令に基づいて、主記憶装置２と外部とのコマンドおよび
データなどの授受などを行うように構成されている。

チャネル装置３とディスク装置５との間に介在するデ
ィスクキャッシュ制御装置４は、ディスク装置５に格納
されているデータの一部が、随時、当該ディスク装置５
における格納形式と全く等価な形式で複写されて格納さ
れるキャッシュメモリ41と、このキャッシュメモリ41内
に複写されたデータの管理情報などが格納されるディレ
クトリ42とを備えている。

そして、ディスクキャッシュ制御装置４は、チャネル
装置３からのディスク装置５のデータに対するアクセス
要求に対して、当該データがキャッシュメモリ41内にあ
るか否かをディレクトリ42の管理情報などに基づいて判
断し、キャッシュメモリ41に存在する場合には、キャッ
シュメモリ41に格納されているデータを用いて前記アク
セス要求に応答するとともに、存在しない場合には、デ
ィスク装置５に対する直接的なアクセスを行わせる制御
動作を行うものである。

この場合、ディスクキャッシュ制御装置４には、たと
えばマイクロプロセッサなどからなる複数の上位インタ
フェース制御部43および上位インタフェース制御部44
と、複数の下位インタフェース制御部45および下位イン
タフェース制御部46と、これらの制御情報などが格納さ
れる共用メモリ47とが設けられている。

そして、上位インタフェース制御部43と44はそれぞれ
独立に動作して、チャネル装置３とのインタフェースを
制御するとともに、チャネル装置３とキャッシュメモリ
41との間のデータ転送を制御するように構成されてい
る。

また、下位インタフェース制御部45および46はそれぞ
れ独立に動作して、ディスク装置５の動作を制御すると
ともに、キャッシュメモリ41とディスク装置５と間のデ
ータ転送を制御する動作を行うものである。

さらに、上記上位インタフェース制御部43,44は下位
インタフェース制御部45と46の動作を制御し、中央処理
装置１からの入出力命令によりディスク装置５をアクセ
スする場合、下位インタフェース制御部45あるいは46の
いずれかにディスク装置５における位置付けを指示する
動作を行うように構成されている。

一方、チャネル装置３とディスク装置５との間でデー
タ転送を行う場合は、上記上位インタフェース制御部4
3,44と下位インタフェース制御部45,46とは連携して上
記データ転送を制御する動作を行うものである。

この場合、ディスク装置５の動作の制御を行う下位イ
ンタフェース制御部45および46の各々には、第４図に示
されるように、任意のディスク装置５における目的のデ
ータに対する位置付けを完了してから、上位インタフェ
ース制御部43または44からのデータ転送要求を待ってい
る時間を計測するタイマカウンタ12と、当該タイマカウ
ンタ12を作動させて上記データ転送要求待ちにあるディ
スク装置５の有無を示すタイマ監視フラグ10と、データ
転送要求待ちの状態にある当該ディスク装置５を識別す
るデバイス番号が格納されるデバイス番号領域11とが設
けられており、後述のような種々の制御動作に適宜用い
られるように構成されている。

次に、本実施例におけるキャッシュ制御動作の一例を
第１図および第２図を用いて説明する。

まず、第１図を用いて、チャネル装置３から任意の一
つのディスク装置５における目的のデータを直接にアク
セスする際において、ディスク装置５における目的のデ
ータに対する位置付けの完了と、上位インタフェース制
御部43および44における他の入出力処理とが競合する場
合の動作を説明する。

中央処理装置１からチャネル装置３に入出力命令が発
行されると、チャネル装置３は主記憶装置２からコマン
ド群を読み出してきて、ディスクキャッシュ制御装置４
に起動をかける。

この起動は上位インタフェース制御部43と44のどちら
も受け付けられるが、第１図の例では、上位インタフェ
ース制御部44はすでにコマンド処理中のため、上位イン
タフェース制御部43が受け付ける。

上位インタフェース制御部43は起動を受け付け、チャ
ネル装置３から送られてくるコマンドを解析して要求さ
れたデータがキャッシュメモリ41にあるか否かをディレ
クトリ42に格納されている管理情報より調べ、キャッシ
ュメモリ41になければ、ディスク装置５からデータをア
クセスするため、下位インタフェース制御部45あるいは
46に共用メモリ47を介して、ディスク装置５における目
的のデータに対する位置付けを依頼する。

その後、上位インタフェース制御部43は受領したコマ
ンドの処理を中断することをチャネル装置３に報告す
る。

上記位置付け依頼は下位インタフェース制御部45およ
び46のどちらも実行できるが、ここでは下位インタフェ
ース制御部45が実行することとする。下位インタフェー
ス制御部45は位置付け依頼に基づきディスク装置５に位
置付けを指示し、ディスク装置５との結合を切り離す。

ディスク装置５が位置付けを完了すると、下位インタ
フェース制御部45と46はいずれもこれを検出し、上位イ
ンタフェース制御部43と44にディスク装置５が位置付け
を完了したことを共用メモリ47を介して通知する。それ
から下位インタフェース制御部45と46は、上位インタフ
ェース制御部43あるいは44からデータ転送要求が下位イ
ンタフェース制御部45あるいは46に発せられるのをタイ
マカウンタ12を働かせて待つ。

下位インタフェース制御部45あるいは46はデータ転送
要求を契機に、データ転送要求を発した上位インタフェ
ース制御部43あるいは44と連携してチャネル装置３とデ
ィスク装置５間のデータ転送を制御する。

この場合、前記タイマカウンタ12の設定時間は上位イ
ンタフェース制御部43あるいは44からデータ転送要求が
発せられ、下位インタフェース制御部45あるいは46がデ
ィスク装置５に対しリード／ライト指示を行ったとき、
目的のデータを回転待ちせずにアクセスできるディスク
装置５のディスク媒体上の限界位置にディスク装置５の
図示しないリード／ライトヘッドが達するまでの時間と
している。

本例では、上位インタフェース制御部43と44はいずれ
もコマンド処理中（主記憶装置２とキャッシュメモリ41
との間におけるデータ転送中）で、上記タイマカウンタ
12がタイムアウトになったことを示している。

従って、タイマカウンタ12がタイムアウトになると、
目的のデータをアクセスするには一回転以上の回転待ち
が必要となる。

そこで、このような回転待ちの発生を回避するため、
次のような動作を行う。

まず、タイムアウトを検出した下位インタフェース制
御部45と46は、位置付けを完了したディスク装置５と結
合を試みる。ディスク装置５と結合が成功した下位イン
タフェース制御部46は、ディスク装置５から目的のデー
タおよび当該トラック末尾までのデータをキャッシュメ
モリ41に格納するロード動作を行う。

その後、下位インタフェース制御部46は、目的のデー
タがキャッシュメモリ41内にあることを共用メモリ47を
介して上位インタフェース制御部43と44に通知する。な
お、ディスク装置５と結合が失敗した下位インタフェー
ス制御部45は、上記ロード処理を断念する。

コマンド処理が終了した上位インタフェース制御部44
は、共用メモリ47を介してディスク装置５からアクセス
しようとしたデータがキャッシュメモリ41内にあること
を知り、チャネル装置３に対してコマンド再試行を行
い、要求されたデータをキャッシュメモリ41からアクセ
スする。それから一連のコマンド群を処理して終了報告
を行う。

次に、第２図により、チャネル装置３と任意の一つの
ディスク装置５との間における、一連の複数のコマンド
の実行によるデータ転送中に、記憶媒体において個々の
データの間に設けられたギャップをリード／ライトヘッ
ドが通過する準備期間中に、チャネル装置３の側からの
目的のコマンドの受領が間に合わない、いわゆるコマン
ドオーバーランを生じた場合の動作を説明する。

中央処理装置１からチャネル装置３に入出力命令が発
行されると、チャネル装置３は主記憶装置２からコマン
ド群を読み出してきて、ディスクキャッシュ制御装置４
に起動をかける。この起動は上位インタフェース制御部
43と44どちらも受付けられるが、本例では、上位インタ
フェース制御部43が受付けたこととする。

上位インタフェース制御部43は起動を受付け、チャネ
ル装置３から送られてくるコマンドを解析して、要求さ
れたデータがキャッシュメモリ41にあるか否かをディレ
クトリ42に格納されている管理情報より調べ、キャッシ
ュメモリ41になければ、ディスク装置５からデータをア
クセスするため、下位インタフェース制御部45あるいは
46に共用メモリ47を介して位置付けを依頼する。

その後、上位インタフェース制御部43は受領したコマ
ンドの処理を中断することをチャネル装置３に報告す
る。

上記の位置付け依頼は下位インタフェース制御部45と
46どちらも実行できるが、ここでは、下位インタフェー
ス制御部45が実行することとする。

下位インタフェース制御部45は位置付け依頼に基づき
ディスク装置５に位置付けを指示し、ディスク装置５と
の結合を切り離す。

ディスク装置５が位置付けを完了すると、下位インタ
フェース制御部45と46はいずれもこれを検出し、上位イ
ンタフェース制御部43と44にディスク装置５が位置付け
を完了したことを共用メモリ47を介して通知する。

それから下位インタフェース制御部45と46は、上位イ
ンタフェース制御部43あるいは44からデータ転送要求が
発せられるのを待つ。

この時、空き状態にあり、位置付け完了を検出した上
位インタフェース制御部44は、チャネル装置３に対して
コマンド再試行するとともに、下位インタフェース制御
部46にデータ転送要求を発する。なお、このデータ転送
要求の動作は図示されていないが、たとえば、上位イン
タフェース制御部44と下位インタフェース制御部46の制
御情報連絡用の図示しないレジスタを用いて行われる。

データ転送要求が指示された下位インタフェース制御
部46は、ディスク装置５と結合し、上位インタフェース
制御部43と連携して、データ転送を行う。一方、データ
転送要求待ちの下位インタフェース制御部45は、データ
転送要求待ちのタイムアウトになり、ロード処理を行う
ために、位置付けが完了したディスク装置５と結合しよ
うとする。しかし、すでに下位インタフェース制御部46
が該ディスク装置５と結合しているため、ディスク装置
５との結合を失敗し、ロード処理を断念する。

下位インタフェース制御部46は、コマンド再試行によ
り受領したコマンドで要求されたデータを転送後、上位
インタフェース制御部44に、データ転送が正常に終了し
たことを前記制御情報連絡用のレジスタを介して報告す
る。それから、上位インタフェース制御部44から次のデ
ータ転送要求が発せられるのを図示しないハードウェア
タイマを働かせて待つ。

一方、上位インタフェース制御部44は、下位インタフ
ェース制御部46からデータ転送が正常に終了した通知を
受けて、チャネル装置３に該コマンドの終了を報告し、
次のコマンドを待つ。

下位インタフェース制御部46が設定するハードウェア
タイマの時間は、データ転送終了直後から、後続のコマ
ンドによる次のデータへのアクセス指示が、ぎりぎり間
に合う時間とされている。

従って、ハードウェアタイマがタイムアウトになって
から、上位インタフェース制御部43あるいは44のデータ
転送要求を受領し、それを解析してディスク装置５に対
してアクセス指示を出しても、目的のデータはアクセス
できない。

第２図の例では、データ転送後、チャネル装置３から
コマンドが遅れて発行され、下位インタフェース制御部
46のデータ転送要求待ちにおいてハードウェアタイマが
タイムアウトになった、すなわちコマンドオーバーラン
になったことを示しており、通常では、目的のデータを
アクセスするには、再位置付けのため、少なくとも一回
転以上の回転待ちが必要となる。

そこで、本例の場合には、次のようにして上記のよう
な回転待ちを回避する。

まず、タイムアウトを検出した下位インタフェース制
御部46は、目的のデータ及び該トラックの末尾までのデ
ータをキャッシュメモリ41に格納し、その後、目的のデ
ータがキャッシュメモリ41内にあることを共用メモリ47
を介して上位インタフェース制御部44に通知する。

この間、上位インタフェース制御部44から、下位イン
タフェース制御部46に対し、データ転送要求が発せられ
るが、これに対し、下位インタフェース制御部46は、チ
ャネル装置３からのコマンドが次のデータアクセス動作
に間に合わなかったことを示すコマンド・オーバランを
報告する。

これを受けた上位インタフェース制御部43は、下位イ
ンタフェース制御部46が、目的のデータがキャッシュメ
モリ41内に格納されるまで待つため、チャネル装置３に
コマンド処理の中断を報告する。

その後、上位インタフェース制御部44は、目的のデー
タがキャッシュメモリ41内に格納されたことを共用メモ
リ47を介して知ると、チャネル装置３に対してコマンド
再試行を行い、要求されたデータをキャッシュメモリ41
からアクセスする。それから一連のコマンド群を処理し
て終了報告を行う。

ここで、上述の一連の動作における下位インタフェー
ス制御部45と46によるデータ転送要求待ち処理、ロード
処理およびデータ転送処理の各々の詳細について第５
図、第６図、第７図の流れ図を用いて説明する。

まず、第５図を用いて、下位インタフェース制御部45
と46におけるデータ転送要求待ち処理の一例を説明す
る。

同図において、まず、ディスク装置５の状態を刈り取
り（ステップ100）、刈り取った状態からディスク装置
５が位置付けを完了しているか調べる（ステップ11
0）。

位置付けが完了していたら、これより先に発行された
コマンドのパラメータから、引き続いて実行されるコマ
ンドが書き込み系のコマンド等のように、キャッシュメ
モリ41内に目的のデータがあっても、ディスク装置５へ
アクセスすることがあるか調べる（ステップ120）。

すなわち、書き込み系コマンドのようにデータの更新
処理を伴うコマンドでは、揮発性のキャッシュメモリ41
における電源障害などにおける信頼性を確保するため、
たとえ目的のデータがキャッシュメモリ41に存在して
も、不揮発性のディスク装置５に格納されているデータ
に対してアクセスを行うので、キャッシュメモリ41への
ロード処理が無駄になるためである。

そして、ディスク装置５にアクセスすることがない、
すなわち、ロード処理が有効であると判断できるとき
は、次に、すでにデータ転送要求待ちを行っている他の
ディスク装置５がないかタイマ監視フラグ10を調べ（ス
テップ130）、タイマ監視フラグ10が“0"、すなわち、
データ転送要求待ちのディスク装置５がなければ、タイ
マ監視フラグを“1"にセットし（ステップ140）、該デ
ィスク装置５の機番をデバイス番号領域11に格納し（ス
テップ150）、タイマカウンタ12に所定のタイマ値をセ
ットする（ステップ160）。

前記ステップ120において、ロード処理が有効と判断
できないときは、ステップ120〜ステップ160をスキップ
する。

また、ステップ130において、タイマ監視フラグが
“1"、すなわち、データ転送要求待ちのディスク装置５
があれば、ステップ140〜ステップ160をスキップする。

次に、上位インタフェース制御部43と44に対し、ディ
スク装置５が位置付けを完了したことを、共用メモリ47
を介して通知する（ステップ170）。

一方、前記ステップ110において、ディスク装置５が
位置付けを完了していない、あるいは、位置付け動作中
と判断された場合には、上記ステップ120〜ステップ170
をスキップする。

次に、上位インタフェース制御部43あるいは44からデ
ータ転送要求が発せられているか調べ（ステップ18
0）、データ転送要求があれば、データ転送要求を発し
た上位インタフェース制御部43あるいは44と連携して、
データ転送処理を行い（ステップ190）、上位インタフ
ェース制御部43あるいは44から発せられる種々の指令の
有無を監視するスキャン処理の先頭にもどる。

データ転送要求がなければ、再びタイマ監視フラグ10
を調べ（ステップ200）、タイマ監視フラグ10が“1"な
らば、タイマカウンタ12が所定の値に達しているか、す
なわち、タイムアウトになっているか調べる（ステップ
210）。

タイムアウトになっていれば、位置付けたディスク装
置５のデータをキャッシュメモリ41に格納するロード処
理を行い（ステップ220）、スキャン処理の先頭にもど
る。また、タイムアウトになっていなければ、タイマカ
ウンタ12を更新する。ステップ200において、タイマ監
視フラグ10が“0"ならば、ステップ210〜ステップ230を
スキップする。

次に、ステップ220のロード処理の詳細の一例を第６
図を用いて説明する。

まず、タイマ監視フラグ10を“0"にして、データ転送
要求待ちであることをリセットする（ステップ300）。

それから、デバイス番号領域11に格納されているディ
スク装置５の機番を用いて、該ディスク装置と結合を試
み（ステップ320）、該ディスク装置と結合が成功すれ
ば、位置付けた該ディスク装置に記録されているデータ
および該データ以降トラック末尾までのデータを、キャ
ッシュメモリ41に格納する（ステップ330）。

なお、ディスク装置５からキャッシュメモリ41へのデ
ータのロード処理は、レコード単位やトラック単位のい
ずれであっても良い。

データを格納した後、上位インタフェース制御部43と
44に入出力命令により要求されたデータがキャッシュメ
モリ41内にあることを、共用メモリ47を介して通知する
（ステップ340）。

一方、ステップ320において、目的のディスク装置と
結合が失敗したことが判明し場合には、ステップ330、3
40をスキップする。

次に、ステップ190のデータ転送処理の内容の詳細の
一例を第７図で説明する。

スキャン処理において、上位インタフェース制御部43
あるいは44からデータ転送要求を受け付けると、まず、
受け付けたデータ転送要求が、ディスク装置５に対し、
データを読み出すのか、あるいは、データを書き込むの
か、の何れであるかを判別し、ディスク装置５およびキ
ャッシュメモリ41にデータ転送に必要なデータ転送バイ
ト数、読み出しまたは書き込みの指示を、ディスク装置
５およびキャッシュメモリ41にそれぞれ設けられている
図示しないデータ転送回路に指示し（ステップ190a）、
さらに、それぞれのデータ転送回路に対し、データ転送
開始を指示する（ステップ190b）。

その後、データ転送が終了するのを待ち（ステップ19
0c）、データ転送が終了したら、下位インタフェース制
御部45、46が備えている図示しないハードウェアタイマ
に所定の時間を設定し、該ハードウェアタイマをスター
トさせる（ステップ190d）。

続いて、現在連携中の上位インタフェース制御部43あ
るいは44にデータ転送処理の結果（正常終了か異常終
了）を報告する。それから、上位インタフェース制御部
43あるいは44からの次のデータ転送要求を待つ（ステッ
プ190f）。

データ転送要求がなければ、データ転送を終了する要
求が発せられているか調べ（ステップ190g）、上記要求
が発せられていなければ、ハードウェアタイマがタイム
アウトになっているか調べる（ステップ190h）。

上記ステップ190f〜190hを、データ転送要求、データ
転送終了要求あるいは、ハードウェアタイマのタイムア
ウトのいずれか１つの要因が発生するまで繰り返す。

そして、データ転送要求があれば、ステップ190aより
データ転送処理を行う。データ転送終了要求があれば、
データ転送処理を終了し、スキャン処理に戻る。

また、ハードウェアタイマがタイムアウトになった
ら、当該ハードウェアタイマをリセットし（ステップ19
0i）、次にデータ転送要求によりアクセスされるであろ
うデータおよび該データ以降トラック末尾までのデータ
をキャッシュメモリ41に格納する（ステップ190j）。

なお、ディスク装置５からキャッシュメモリ41へのデ
ータの格納は、レコード単位やトラック単位のいずれで
あってもよい。

データを格納した後、上位インタフェース制御部43あ
るいは44に目的のデータがキャッシュメモリ41内にある
ことを、共用メモリ47を介して通知し（ステップ190
k）、スキャン処理の先頭にもどる。

この間、連携中の上位インタフェース制御部43あるい
は44からデータ転送要求があれば、コマンド・オーバラ
ン報告を行い、データ転送終了要求があれば、何もせ
ず、いずれの場合も前記ディスク装置５からデータをキ
ャッシュメモリ41に格納する処理は続行する。なお、デ
ータ転送終了要求を受けたとき、前記処理を中止しても
よい。

このように、本実施例によれば、たとえば、第１図に
示されるように、上位インタフェース制御部43および44
が入出力命令により要求されたデータをチャネル装置３
とキャッシュメモリ41間で転送中のため、位置付けを完
了したディスク装置５からデータをアクセスできないよ
うな場合には、下位インタフェース制御部45あるいは46
のいずれかが、位置付けを完了したディスク装置５から
目的のデータをキャッシュメモリ41に格納し、上位イン
タフェース制御部43あるいは44のいずれかがデータ転送
を完了したのちは、直ちにキャッシュメモリ41から目的
のデータをアクセスできるので、ディスク装置５に無駄
な回転待ちが発生することが少なくなる。

さらに、ディスク装置５からキャッシュメモリ41への
データのロード処理は、当該ロード処理が有効である場
合にのみ行われるので、無駄なロード処理が行われるこ
ともない。

また、第２図に示されるように、上位インタフェース
制御部43あるいは44と下位インタフェース制御部45ある
いは46と連携して、チャネル装置３とディスク装置５間
のデータ転送を行っているとき、チャネル装置３からの
コマンドが下位インタフェース制御部45あるいは46のデ
ィスク装置５に対するアクセス動作に間に合わないコマ
ンドオーバーランの場合には、下位インタフェース制御
部45あるいは46が、該コマンドでアクセスされるデータ
をディスク装置からキャッシュメモリ41に格納し、上記
コマンドにより要求されたデータは上位インタフェース
制御部43あるいは44がキャッシュメモリ41からアクセス
できるので、目的のデータをアクセスするためにディス
ク装置５に対し位置付けする必要がなくなり、この位置
付けに伴うディスク装置５の回転待ちを不要にすること
ができる。

さらに、上位インタフェース制御部43あるいは44は入
出力命令により要求されたデータをキャッシュメモリ41
からアクセスできるので、迅速なデータアクセスを行う
ことができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおり
である。

すなわち、本発明になる前者のディスクキャッシュ制
御方式によれば、上位処理装置とディスク装置との間に
介在し、前記ディスク装置に格納されているデータの写
しを保持するキャッシュメモリを有するディスクキャッ
シュ制御装置において、前記上位処理装置からの入出力
命令により要求されたデータを前記ディスク装置からア
クセスするために前記ディスク装置に記録されているデ
ータに位置付けたときに、該データを所定の期間内にア
クセスできるか否かを判別し、前記データに所定の前記
期間内にアクセスできないことが判明した場合には、少
なくとも前記データを前記キャッシュメモリに格納し、
当該キャッシュメモリに格納されている前記データを用
いて前記上位処理装置からの前記入出力命令に応答する
ようにしたので、たとえば、中央処理装置とディスクキ
ャッシュ制御装置との間、およびディスクキャッシュ制
御装置とディスク装置との間におけるデータの授受を非
同期に行う場合において、ディスク装置側における目的
のデータに対する位置付けの完了と、上位処理装置とキ
ャッシュメモリとの間における他のデータの授受とが競
合した場合でも、せっかく位置付けしたデータを放棄す
ることなく、ディスク装置からキャッシュメモリに格納
し、上位処理装置とキャッシュメモリとの間における他
のデータの授受が完了した後に、上位処理装置をキャッ
シュメモリに格納されている目的のデータにアクセスさ
せることで、ディスク装置のデータにアクセスするため
の再位置付けに要する無駄な回転待ちを少なくすること
ができる。

また、本発明になる後者のディスクキャッシュ制御方
式によれば、上位処理装置とディスク装置との間に介在
し、前記ディスク装置に格納されているデータの写しを
保持するキャッシュメモリを有するディスクキャッシュ
制御装置において、前記上位処理装置からの入出力命令
に基づく前記ディスク装置へのアクセスに際して、前記
入出力命令が前記ディスク装置に対するアクセス動作に
間に合わない場合には、少なくとも前記入出力命令によ
り要求されるデータを前記キャッシュメモリに格納し、
当該キャッシュメモリに格納された前記データを用いて
前記入出力命令に応答するようにしたので、たとえば、
中央処理装置とディスク装置との間におけるデータの授
受に際して、中央処理装置から発行される一連の入出力
命令の一部がディスク装置側におけるアクセス動作に間
に合わない、いわゆるコマンドオーバーランを生じた場
合でも、該当データをキャッシュメモリに格納してお
き、コマンドオーバーランを生じた入出力命令の再試行
には、キャッシュメモリ内のデータを用いて応答するこ
とにより、ディスク装置のデータにアクセスするための
再位置付けに要する無駄な回転待ちを少なくすることが
できる。

また、本発明になる前者の情報システムによれば、上
位処理装置と、ディスク装置と、前記上位処理装置とデ
ィスク装置との間に介在し、前記ディスク装置に格納さ
れているデータの写しを保持するキャッシュメモリを備
えたディスクキャッシュ制御装置とからなる情報処理シ
ステムにおいて、前記ディスクキャッシュ制御装置は、
互いに独立に動作し、前記上位処理装置との情報の授受
を制御する少なくとも一つの第１のインタフェース制御
部と、前記ディスク装置との間の情報の授受を制御する
少なくとも一つの第２のインタフェース制御部とを備
え、前記上位処理装置からの入出力命令により前記ディ
スク装置に格納されているデータにアクセスするとき、
前記第２のインタフェース制御部は、前記ディスク装置
における目的のデータに対する位置付けに際して該デー
タを所定の期間内にアクセスできるか否かを判別し、当
該所定の期間内に前記データにアクセスできないことが
判明した場合には、少なくとも前記データを前記キャッ
シュメモリに格納するとともに、前記第１のインタフェ
ース制御部に該データが前記キャッシュメモリ内に存在
することを通知し、前記第１のインタフェース制御部
は、前記第２のインタフェース制御部からの前記通知に
より、前記キャッシュメモリに保持されている前記デー
タを用いて前記上位処理装置から入出力命令に応答する
ようにしたので、たとえば、中央処理装置とディスクキ
ャッシュ制御装置との間、およびディスクキャッシュ制
御装置とディスク装置との間におけるデータの授受を第
１および第２のインタフェース制御部の各々によって非
同期に行う場合において、第２のインタフェース制御部
によるディスク装置側における目的のデータに対する位
置付けの完了と、第１のインタフェース制御部による上
位処理装置とキャッシュメモリとの間における他のデー
タの授受とが競合した場合でも、第２のインタフェース
制御部が、せっかく位置付けしたデータを放棄すること
なく、ディスク装置からキャッシュメモリに格納すると
ともに、目的のデータがキャッシュメモリにあることを
第１のインタフェース制御部に通知し、第１のインタフ
ェース制御部は、この通知に基づいて、上位処理装置と
キャッシュメモリとの間における他のデータの授受が完
了した後に、上位処理装置をキャッシュメモリに格納さ
れている目的のデータにアクセスさせるので、ディスク
装置のデータにアクセスするための再位置付けに要する
無駄な回転待ちを少なくすることができる。

これにより、上位処理装置とディスク装置との間にお
けるデータの授受の所要時間を短縮することができる。

また、本発明になる後者の情報処理システムによれ
ば、上位処理装置と、ディスク装置と、前記上位処理装
置とディスク装置との間に介在し、前記ディスク装置に
格納されているデータの写しを保持するキャッシュメモ
リを備えたディスクキャッシュ制御装置とからなる情報
処理システムにおいて、前記ディスクキャッシュ制御装
置は、互いに独立に動作し、前記上位処理装置との情報
の授受を制御する少なくとも一つの第１のインタフェー
ス制御部と、前記ディスク装置との間の情報の授受を制
御する少なくとも一つの第２のインタフェース制御部と
を備え、前記第２のインタフェース制御部は、前記上位
処理装置からの入出力命令に基づく前記ディスク装置へ
のアクセスに際して、前記入出力命令が前記ディスク装
置に対するアクセス動作に間に合わない場合には、少な
くとも前記入出力命令により要求されるデータを前記キ
ャッシュメモリに格納し、前記第１のインタフェース制
御部は、当該キャッシュメモリに格納された前記データ
を用いて前記入出力命令に応答するようにしたので、た
とえば、中央処理装置とディスク装置との間におけるデ
ータの授受に際して、中央処理装置から発行される一連
の入出力命令の一部がディスク装置側におけるアクセス
動作に間に合わない、いわゆるコマンドオーバーランを
生じた場合でも、第２のインタフェース制御部は、該当
データをキャッシュメモリに格納するとともに、目的の
データがキャッシュメモリに存在することを第１のイン
タフェース制御部に通知し、第１のインタフェース制御
部は、この通知に基づいて、コマンドオーバーランを生
じた入出力命令の再試行に対して、キャッシュメモリ内
のデータを用いて応答するので、ディスク装置のデータ
にアクセスするための再位置付けに要する無駄な回転待
ちを少なくすることができる。

これにより、上位処理装置とディスク装置との間にお
けるデータの授受の所要時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるディスクキャッシュ
制御方式の動作の一例を説明する図、 第２図は、同じく本発明の一実施例であるディスクキャ
ッシュ制御方式の動作の一例を説明する図、 第３図は、本発明の一実施例であるディスクキャッシュ
制御方式が実施される情報処理システムの一例を示す構
成図、 第４図は、下位インタフェース制御部の一部を構成する
部位の概念図、 第５図は、本発明の一実施例であるディスクキャッシュ
制御方式の動作の一例を示す流れ図、 第６図は、本発明の一実施例であるディスクキャッシュ
制御方式の動作の一部をさらに詳細に説明する流れ図、 第７図は、同じく、本発明の一実施例であるディスクキ
ャッシュ制御方式の動作の一部をさらに詳細に説明する
流れ図である。 １……中央処理装置（上位処理装置）、２……主記憶装
置、３……チャネル装置（上位処理装置）、４……ディ
スクキャッシュ制御装置、41……キャッシュメモリ、42
……ディレクトリ、43,44……上位インタフェース制御
部、45,46……下位インタフェース制御部、47……共用
メモリ、５……ディスク装置、10……タイマ監視フラ
グ、11……デバイス番号領域、12……タイマカウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安積 義弘 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 長澤 光男 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭56−4857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−30170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−100964（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−73758（ＪＰ，Ａ) 日立評論、66［８］（1984−８．）Ｐ Ｐ．23−27

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上位処理装置とディスク装置との間に介在
   し、前記ディスク装置に格納されているデータの写しを
   保持するキャッシュメモリを有するディスクキャッシュ
   制御装置において、前記上位処理装置からの入出力命令
   により要求されたデータを前記ディスク装置からアクセ
   スするために前記ディスク装置に記録されているデータ
   に位置付けたときに、該データを所定の期間内にアクセ
   スできるか否かを判別し、前記データに所定の前記期間
   内にアクセスできないことが判明した場合には、少なく
   とも前記データを前記キャッシュメモリに格納し、当該
   キャッシュメモリに格納されている前記データを用いて
   前記上位処理装置からの前記入出力命令に応答するよう
   にしたことを特徴とするディスクキャッシュ制御方式。
2. 【請求項２】位置付けを完了した前記ディスク装置か
   ら、前記上位処理装置からの入出力命令により要求され
   たデータを決められた期間にアクセスできないことが判
   明した場合、前記入出力命令が前記ディスク装置に対す
   る直接的なアクセスを要求しないと判断されるときにの
   み、前記ディスク装置から前記キャッシュメモリへの前
   記データの格納操作を行うことを特徴とする請求項１記
   載のディスクキャッシュ制御方式。
3. 【請求項３】上位処理装置とディスク装置との間に介在
   し、前記ディスク装置に格納されているデータの写しを
   保持するキャッシュメモリを有するディスクキャッシュ
   制御装置において、前記上位処理装置からの入出力命令
   に基づく前記ディスク装置へのアクセスに際して、前記
   入出力命令が前記ディスク装置に対するアクセス動作に
   間に合わない場合には、少なくとも前記入出力命令によ
   り要求されるデータを前記キャッシュメモリに格納し、
   当該キャッシュメモリに格納された前記データを用いて
   前記入出力命令に応答するようにしたことを特徴とする
   ディスクキャッシュ制御方式。
4. 【請求項４】上位処理装置と、ディスク装置と、前記上
   位処理装置とディスク装置との間に介在し、前記ディス
   ク装置に格納されているデータの写しを保持するキャッ
   シュメモリを備えたディスクキャッシュ制御装置とから
   なる情報処理システムにおいて、前記ディスクキャッシ
   ュ制御装置は、互いに独立に動作し、前記上位処理装置
   との情報の授受を制御する少なくとも一つの第１のイン
   タフェース制御部と、前記ディスク装置との間の情報の
   授受を制御する少なくとも一つの第２のインタフェース
   制御部とを備え、前記上位処理装置からの入出力命令に
   より前記ディスク装置に格納されているデータにアクセ
   スするとき、前記第２のインタフェース制御部は、前記
   ディスク装置における目的のデータに対する位置付けに
   際して該データを所定の期間内にアクセスできるか否か
   を判別し、当該所定の期間内に前記データにアクセスで
   きないことが判明した場合には、少なくとも前記データ
   を前記キャッシュメモリに格納するとともに、前記第１
   のインタフェース制御部に該データが前記キャッシュメ
   モリ内に存在することを通知し、前記第１のインタフェ
   ース制御部は、前記第２のインタフェース制御部からの
   前記通知により、前記キャッシュメモリに保持されてい
   る前記データを用いて前記上位処理装置からの入出力命
   令に応答するようにしたことを特徴とする情報処理シス
   テム。
5. 【請求項５】位置付けを完了した前記ディスク装置か
   ら、前記上位処理装置からの入出力命令により要求され
   たデータを決められた期間にアクセスできないことが判
   明した場合、前記第２のインタフェース制御部は、前記
   入出力命令が前記ディスク装置に対する直接的なアクセ
   スを要求しないと判断されるときにのみ、前記ディスク
   装置から前記キャッシュメモリへの前記データの格納操
   作を行うことを特徴とする請求項４記載の情報処理シス
   テム。
6. 【請求項６】上位処理装置と、ディスク装置と、前記上
   位処理装置とディスク装置との間に介在し、前記ディス
   ク装置に格納されているデータの写しを保持するキャッ
   シュメモリを備えたディスクキャッシュ制御装置とから
   なる情報処理システムにおいて、前記ディスクキャッシ
   ュ制御装置は、互いに独立に動作し、前記上位処理装置
   との情報の授受を制御する少なくとも一つの第１のイン
   タフェース制御部と、前記ディスク装置との間の情報の
   授受を制御する少なくとも一つの第２のインタフェース
   制御部とを備え、前記第２のインタフェース制御部は、
   前記上位処理装置からの入出力命令に基づく前記ディス
   ク装置へのアクセスに際して、前記入出力命令が前記デ
   ィスク装置に対するアクセス動作に間に合わない場合に
   は、少なくとも前記入出力命令により要求されるデータ
   を前記キャッシュメモリに格納し、前記第１のインタフ
   ェース制御部は、当該キャッシュメモリに格納された前
   記データを用いて前記入出力命令に応答するようにした
   ことを特徴とする情報処理システム。