JP2845658B2 - データ記録再生装置のアクセス制御装置 - Google Patents

データ記録再生装置のアクセス制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に先読みキャッシュ
機能を有し、例えばハードディスク装置であるデータ記
録再生装置のアクセス制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ハードディスク装置では、記録媒
体であるディスクは同心円状に配置された複数のトラッ
クが形成されて、さらに各トラックが複数のセクタに分
割されている。このセクタ単位により、ディスクに対す
るデータアクセス(記録/再生)が行なわれる。
【0003】ホストコンピュータから目標セクタに対す
るアクセス要求が発生すると、ディスクドライブ(HD
D)のヘッドが目標セクタを有する目標トラックまでシ
ークし、読出し動作を開始する。ディスクコントローラ
(HDC)は、ヘッドにより読出された各セクタのID
情報に基づいて、目標セクタをアクセスしたか否かを判
定する。HDCは、読出した目標セクタのデータを一度
バッファメモリに格納し、バッファメモリから読出して
ホストコンピュータに転送する。アクセス要求が複数セ
クタの場合には、HDCは目標セクタから連続するセク
タ番号順に読出し、ホストコンピュータに転送する。
【0004】ところで、ホストコンピュータからのアク
セス要求のデータ量がバッファメモリの記憶容量より少
ない場合には、アクセス要求の目標セクタを含む連続し
た複数トラック分のデータを読出し、バッファメモリの
空き領域に格納する先読みキャッシュ機能(リードアヘ
ッド・キャッシュ機能)が周知である。
【0005】先読みキャッシュ機能では、通常では4セ
クタ分の先読みデータをキャッシュデータとしてバッフ
ァメモリに保存する。この機能により、ホストコンピュ
ータから以前のアクセス要求のセクタに連続するセクタ
が要求されたときに、ディスクから読出すことなく、バ
ッファメモリから直ちに読出してホストコンピュータに
転送することができる。
【0006】先読みキャッシュ機能の先読み処理は、ホ
ストコンピュータに対して、アクセス要求のセクタのデ
ータ転送が終了した後に実行される。この先読み処理中
に、ホストコンピュータから次のアクセス要求が発生し
たときに、そのアクセス要求のセクタが先読み処理の範
囲に含まれるセクタであれば、先読み処理により要求セ
クタのデータがバッファメモリに格納されるまで、ホス
トコンピュータの転送は待機状態となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】先読みキャッシュ機能
の先読み処理中に、ホストコンピュータから次のアクセ
ス要求が発生したときに、そのアクセス要求のセクタが
先読み処理の範囲に含まれるセクタであれば、先読み処
理が終了するまで待機するのが通常である。しかしなが
ら、先読み処理時のヘッドの位置(セクタ)とアクセス
要求のセクタとの距離が比較的長い場合には、先読み処
理を中断して、アクセス要求のセクタをアクセスした方
が処理効率において最適であることが考えられる。
【0008】本発明の目的は、先読みキャッシュ機能を
有するデータ記録再生装置において、先読み処理中にア
クセス要求が発生した場合に、先読み処理の続行または
中断を判断して、最適なデータ読出し処理を実現するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ホストシステ
ムからのアクセス要求の目標セクタをディスクから読出
して転送し、この転送後に目標セクタに連続するセクタ
を先読み処理する先読みキャッシュ機能を有するデータ
記録再生装置において、先読み処理時にアクセス要求が
発生したときに先読み処理の続行またはデータ読出し手
段による読出し動作のいずれがアクセス処理の処理時間
が短時間となるかを判定する最短時間判定手段およびこ
の判定結果に基づいてバッファメモリのアクセス制御を
実行してホストシステムにアクセス要求の目標セクタの
データを転送するアクセス制御手段を備えたアクセス制
御装置である。
【0010】
【作用】本発明では、最短時間判定手段は、ヘッドのシ
ーク時間および記録媒体の回転時間に基づいて、先読み
処理の続行またはデータ読出し手段による読出し動作の
いずれがアクセス処理の処理時間が短時間となるかを判
定する。アクセス制御手段は、先読み処理の続行の場合
には先読み処理によりバッファメモリ手段に保存された
アクセス要求のデータをホストシステムに転送し、デー
タ読出し手段による読出し動作の場合には先読み処理を
中断してデータ読出し手段から読出されたアクセス要求
のデータをホストシステムに転送するように制御する。
【0011】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0012】図1は同実施例に係わるデータ記録再生装
置であるハードディスク装置(HDD)の構成を示すブ
ロック図である。HDD1は、ディスク回転機構2、キ
ャリッジ機構3、ディスクコントローラ(HDC)4、
マイクロプロセッサ(CPU)5およびバッファメモリ
6を有する。
【0013】ディスク回転機構2は記録媒体であるディ
スク7を固定し、モータ9の回転力によりディスク7を
回転駆動させるスピンドル機構8を有する。キャリッジ
機構3は、ディスク7の各記録面に対応するヘッド10
を保持し、HDC4の制御によりディスク7の目標トラ
ックまでシークさせる機構である。
【0014】HDC4は、本発明の要旨となる構成要素
であり、ホストコンピュータ(ホストシステム)11と
のインターフェースを構成し、キャリッジ機構3の制
御、ヘッド10に対するリード/ライト制御およびバッ
ファメモリ6のアクセス制御を実行する制御手段であ
る。HDC4は、本発明に係わる先読みキャッシュ機能
および最短時間判定処理を実行する。
【0015】CPU5は予め用意されたプログラムに基
づいてHDC4を制御すると共に、その動作に必要な各
種制御情報を出力する。バッファメモリ6はHDC4の
制御により、ディスク7から読出したセクタ単位の読出
しデータまたはホストコンピュータ11からディスク7
に記録するための書込みデータを格納するメモリであ
る。
【0016】ここで、同実施例に係わるディスク7に
は、「回転待ち時間」を最小にして、アクセス時間の短
縮化を図る方式として、トラックスキュー方式と呼ばれ
るディスクのデータ記録方式が採用されている。
【0017】具体的には、図2に示すように、トラック
スキュー方式では、各トラックTR0〜TR2間のセク
タ番号が、ヘッドのシーク時間に基づいて設定されてい
る。矢印Xで示すディスクの回転待ち時間(回転方向
Y)に相当するヘッドのシーク時間を要する場合に、例
えばトラックTR0のセクタ0に対してシーク時間分だ
けずれた位置にTR1のセクタ0を配置させる。これに
より、トラックTR0のセクタ0からTR1にヘッドが
シークしたときに、その直後にトラックTR1のセクタ
0をアクセスできることになる。次に、同実施例の動作
を説明する。
【0018】まず、図4のステップS1に示すように、
ホストコンピュータ11からディスク7の指定トラック
の指定セクタ(目標セクタ)に対するアクセス要求が発
生すると、HDC4はバッファメモリ6をアクセスし、
キャッシュ判定を行なう(ステップS2)。初期時に
は、バッファメモリ6にはキャッシュデータは格納され
ていないため、HDC4はディスク7をアクセスし、ア
クセス要求の目標セクタをアクセスすることになる(ス
テップS3のNO,S4)。
【0019】ここで、バッファメモリ6は、図3に示す
ように、例えば128セクタ分の容量を有し、アクセス
要求の読出し開始セクタMからNセクタ数分のデータお
よび先読み処理により読出したキャッシュデータ(先読
み開始セクタAからの先読みデータ)を格納する。先読
みデータは、アクセス要求のセクタ番号を含む連続した
例えば4トラック分のデータである。先読みデータとア
クセス要求により読出しデータの範囲が、キャッシュ判
定によりヒット範囲(キャッシュデータの有効範囲)と
なる。
【0020】HDC4はヘッド10を制御して、ディス
ク7から目標セクタ(指定トラックの指定セクタ)のデ
ータを読出し、バッファメモリ6に格納する。さらに、
HDC4はバッファメモリ6から目標セクタのデータを
読出し、ホストコンピュータ11に転送する(ステップ
S5)。図2に示すように、例えばトラックTR0のセ
クタ0から16セクタ分の目標セクタが読出されて、バ
ッファメモリ6に格納される。即ち、読出し開始セクタ
Mはセクタ0である。
【0021】ホストコンピュータ11へのデータ転送が
終了すると、HDC4はアクセス要求のセクタ0を含む
例えば4トラック分のデータをディスク7から読出し、
バッファメモリ6に格納する先読み処理を開始する(ス
テップS6)。
【0022】この先読み処理中に、ホストコンピュータ
11からアクセス要求が発生すると(ステップS7のY
ES)、HDC4はアクセス要求の目標セクタがヒット
範囲に含まれるか否かのキャッシュ判定を行なう(ステ
ップS9)。キャッシュ判定結果がヒットせずであれば
(ステップS10のNO)、HDC4は先読み処理を停
止し、ディスク7をアクセスして目標セクタのデータを
読出す(ステップS11)。HDC4は読出したデータ
をバッファメモリ6に格納し、ホストコンピュータ11
に転送する(ステップS12)。この後、HDC4は、
アクセス要求の目標セクタを含む4トラック分のデータ
をディスク7から読出す先読み処理を開始する(ステッ
プS6)。即ち、最新のアクセス要求の前に、先読み処
理によりバッファメモリ6に格納された先読みデータは
クリアされることになり、新たな先読みデータがバッフ
ァメモリ6に格納されることになる。
【0023】一方,キャッシュ判定結果がヒットであれ
ば(ステップS10のYES)、HDC4は先読み処理
により、目標セクタのデータが既にバッファメモリ6に
格納されているか否かを判定する(ステップS13)。
バッファメモリ6に格納されていれば(ステップS13
のYES)、HDC4はバッファメモリ6から目標セク
タのデータを読出し、ホストコンピュータ11に転送す
る(ステップS18)。
【0024】バッファメモリ6に格納されていない場合
(ステップS13のNO)、従来では前記のように、H
DC4は先読み処理を続行し、ディスク7からの目標セ
クタのデータをバッファメモリに格納した後に、ホスト
コンピュータ11に転送していた。このため、先読み処
理が停止するまで、ホストコンピュータ11に対する転
送は待機状態となる。
【0025】これに対して、本発明では、先読み処理を
続行するかまたは先読み処理を停止してディスク7から
のアクセスを実行するかの判定処理(最短時間判定処
理)を実行する(ステップS14)。
【0026】ここで、同実施例では、図2に示すよう
に、1トラックのセクタ数が32、ヘッド10が隣接し
たトラック間のシークに必要なシーク時間が6ms、2ト
ラックのシーク時間が7ms、ディスク7の1回転に要す
る時間が16msとする。このような条件において、HD
C4が例えばトラックTR0のセクタ31のデータを先
読み処理中に、ホストコンピュータ11からトラックT
R2のセクタ0に対するアクセス要求が発生した場合
に、HDC4は目標セクタを読出してホストコンピュー
タ11に転送するまでの最短時間を算出する。
【0027】具体的には、先読み処理を続行した場合の
処理時間T1および先読み処理を停止してディスク7か
らのアクセスを実行した場合の処理時間T2を算出す
る。処理時間T1は、トラックTR0からトラックTR
1へのシーク時間6ms、トラックTR1の先読み処理時
間16ms、トラックTR1からトラックTR2へのシー
ク時間6ms、さらにトラックTR2のセクタ0の読出し
時間0.5(16ms/32セクタ数)の合計である「2
8.5ms」となる。一方、処理時間T2は、トラックT
R0からトラックTR2へのシーク時間7ms、回転待ち
時間6ms、さらにトラックTR2のセクタ0の読出し時
間0.5の合計である「13.5ms」となる。
【0028】したがって、処理時間T2の方が処理時間
T1より短時間であるため、HDC4は最短時間判定処
理により、先読み処理を停止する方が最短であると判定
する(ステップS15のNO)。HDC4は先読み処理
を停止し、ホストコンピュータ11からのアクセス要求
であるトラックTR2のセクタ0のデータをディスク7
からアクセスする読出し動作を実行する(ステップS1
9,S20)。HDC4は読出したデータをバッファメ
モリ6に格納し、ホストコンピュータ11に転送する
(ステップS18)。ホストコンピュータ11へのデー
タ転送が終了すると、HDC4はアクセス要求のトラッ
クTR2のセクタ0を含む先読みデータをディスク7か
ら読出し、バッファメモリ6に格納する先読み処理を開
始する。
【0029】次に、HDC4が前記のように、トラック
TR0のセクタ31のデータを先読み処理中に、ホスト
コンピュータ11から例えばトラックTR1のセクタ1
6に対するアクセス要求が発生した場合には、処理時間
T1と処理時間T2は共に同一時間となる。
【0030】即ち、処理時間T1は、トラックTR0か
らトラックTR1へのシーク時間6ms、セクタ0からセ
クタ15まで読出してバッファメモリ6に格納するまで
の時間8ms(16ms*16セクタ数/32セクタ数)、
さらにトラックTR1のセクタ16の読出し時間0.5
の合計である「14.5ms」となる。また、処理時間T
2は、トラックTR0からトラックTR1へのシーク時
間6ms、回転待ち時間8ms(16ms*16セクタ数/3
2セクタ数)、さらにトラックTR1のセクタ16の読
出し時間0.5の合計である「14.5ms」となる。
【0031】この場合には、先読み処理を実行中である
から、停止するよりも続行する方が有利と判定し、HD
C4は最短時間判定処理により、先読み処理を続行する
方が最短であると判定する(ステップS15のYE
S)。したがって、HDC4は先読み処理を続行する
(ステップS16)。この先読み処理により、ホストコ
ンピュータ11からのアクセス要求であるトラックTR
1のセクタ16のデータをバッファメモリ6に格納した
後に、ホストコンピュータ11へのデータ転送を行なう
(ステップS17のYES,S18)。
【0032】このようにして、先読みキャッシュ機能の
先読み処理中に、ホストコンピュータ11から次のアク
セス要求が発生したとき、先読み処理時のセクタ(ヘッ
ド10の読出し位置)とアクセス要求のセクタとの距離
に対応するシーク時間と回転時間に基づいて、HDC4
は先読み処理を続行するかまたは先読み処理を停止して
ディスク7からのアクセスを実行するかの最短時間判定
処理を実行する。この判定結果に基づいて、アクセス要
求に対するデータ読出し処理が短時間になる方を選択す
ることにより、ホストコンピュータ11に対して高速に
データ転送を行なうことができる。
【0033】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、先
読みキャッシュ機能を有するデータ記録再生装置におい
て、先読み処理中にアクセス要求が発生した場合に、最
短時間により要求データをアクセスできるように先読み
処理の続行または中断を判断する。したがって、先読み
処理中のアクセス要求に対して、最適なデータ読出し処
理を実現して、高速データ転送を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わるハードディスク装置の
構成を示すブロック図。
【図2】同実施例に係わるディスクのデータ記録方式を
説明するための概念図。
【図3】同実施例に係わるバッファメモリの記憶内容を
説明するための概念図。
【図4】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【図5】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【符号の説明】
1…HDD、4…HDC、6…バッファメモリ、7…デ
ィスク、10…ヘッド、11…ホストコンピュータ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転運動中の記録媒体から目標位置まで
    シークするヘッドを通じて、ホストシステムのアクセス
    要求に応じた目標データを読出すデータ読出し手段と、 このデータ読出し手段から読出されたデータを格納する
    バッファメモリ手段と、 前記データ読出し手段により前記目標データを読出して
    前記バッファメモリ手段を通じて前記ホストシステムに
    転送した後に、前記目標データを基準とした所定範囲の
    データを前記記録媒体から読出して前記バッファメモリ
    手段に保存する先読み処理を実行する先読み処理手段
    と、 この先読み処理手段の先読み処理時に前記ホストシステ
    ムからのアクセス要求に対するアクセス処理において、
    先読み処理時のデータの位置を基準として前記ヘッドの
    シーク時間および前記記録媒体の回転時間に基づいて前
    記先読み処理の続行または前記データ読出し手段による
    読出し動作のいずれが前記アクセス処理の処理時間が短
    時間となるかを判定する最短時間判定手段と、 この最短時間判定手段の判定結果が前記先読み処理の続
    行の場合には前記先読み処理手段の先読み処理により前
    記バッファメモリ手段に保存された前記アクセス要求の
    データを前記ホストシステムに転送し、前記判定結果が
    前記データ読出し手段による読出し動作の場合には前記
    先読み処理を中断して前記データ読出し手段から読出さ
    れた前記アクセス要求のデータを前記ホストシステムに
    転送するように制御するアクセス制御手段とを具備した
    ことを特徴とするデータ記録再生装置のアクセス制御装
    置。
  2. 【請求項2】 トラックスキュー方式により各トラック
    が複数のセクタに分割された記録媒体と、 回転運動中の前記記録媒体から目標トラックまでシーク
    するヘッドを通じて、ホストシステムのアクセス要求に
    応じた目標セクタのデータを読出すデータ読出し手段
    と、 このデータ読出し手段から読出されたセクタ毎のデータ
    を格納するバッファメモリ手段と、 前記データ読出し手段により前記目標セクタのデータを
    読出して前記バッファメモリ手段を通じて前記ホストシ
    ステムに転送した後に、前記目標セクタを基準とした所
    定セクタ分のデータを前記記録媒体から読出して前記バ
    ッファメモリ手段に保存する先読み処理を実行する先読
    み処理手段と、 この先読み処理手段の先読み処理時に前記ホストシステ
    ムからのアクセス要求に対するアクセス処理において、
    先読み処理時のセクタの位置を基準として前記ヘッドの
    シーク時間および前記記録媒体の回転時間に基づいて前
    記先読み処理の続行または前記データ読出し手段による
    読出し動作のいずれが前記アクセス処理の処理時間が短
    時間となるかを判定する最短時間判定手段と、 この最短時間判定手段の判定結果が前記先読み処理の続
    行の場合には前記先読み処理手段の先読み処理により前
    記バッファメモリ手段に保存された前記アクセス要求の
    セクタのデータを前記ホストシステムに転送し、前記判
    定結果が前記データ読出し手段による読出し動作の場合
    には前記先読み処理を中断して前記データ読出し手段か
    ら読出された前記アクセス要求のセクタのデータを前記
    ホストシステムに転送するように制御するアクセス制御
    手段とを具備したことを特徴とするデータ記録再生装置
    のアクセス制御装置。
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