JP3087429B2

JP3087429B2 - 記憶装置システム

Info

Publication number: JP3087429B2
Application number: JP04081894A
Authority: JP
Inventors: 憲司山神; 山本　　彰; 孝夫佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH05282105A; US5592630A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクのような記憶
媒体よりも高速なデータ転送能力を持つバッファを備え
る記憶装置と、内部にキャッシュを備える制御装置から
なる記憶装置システムにおいて、記憶装置から制御装置
へのデータの読出しを高速化かつ高効率化するデータ転
送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】キャッシュを有する制御装置を備えた記
憶装置システムでは、記憶装置に格納されているデータ
の一部をキャッシュメモリに格納して、処理装置からの
アクセスに応答することにより、記憶装置と処理装置間
の動作速度の差異を緩和できる。その場合、キャッシュ
メモリをより有効に機能させるために、処理装置からア
クセスされるデータがキャッシュメモリ上に存在する確
率、すなわちヒット率をできるだけ大きくすることが重
要である。このために、処理装置からの読出し要求に対
するデータだけでなく、将来読出しが予想されるデータ
もキャッシュ内に転送しておく方法が通常とられる。シ
ー・エム・ジー’９０プロシーディングス（１９９０）
第２７頁から第３７頁（CMG ′90 PROCEEDINGS (1990)
PP27-37）では、シーケンシャル読出しの場合、制御装
置は、アクセス対象となるトラックの他に３トラック先
までキャッシュへロードしている。従って、後続のアク
セスは全てヒットであることが期待できる。またシーケ
ンシャルアクセス以外の場合でも、アクセスのあったレ
コードとそのトラックの一部はキャッシュにロードされ
る。このようにしてシーケンシャルアクセスでない場合
でも、ヒット率の向上を期待する方法が取り入れられて
いる。以下では、処理装置から読出しを要求されたデー
タを要求データと呼び、将来の読出しが予想され、制御
装置内のキャッシュにロードされたデータを先読みデー
タと呼ぶ。

【０００３】また、特開昭６２−３４５５において、バ
ッファ付き記憶装置に関する技術が開示されている。こ
の技術では、記憶装置にバッファを設けることによっ
て、記憶装置同志のデータ転送路競合によって生じる回
転待ちを防止している。

【０００４】特開昭６２−９２０２２では、キャッシュ
を備える複数の制御装置とバッファ無しの記憶装置から
なる記憶装置システムにおいて、記憶装置から制御装置
へデータ転送する速度と制御装置から処理装置へデータ
転送する速度との比が１：ｎ（１≦ｎ）である場合に、
処理装置から発行されるロケート命令をもとにチャネル
に転送するデータの大きさを計算し、記憶装置から制御
装置へのデータのロードが全データの（１−１／ｎ）完
了した時点でチャネルに転送を開始する技術が開示され
ている。

【０００５】特開昭６２−９２０２２にも記載されてい
るように、ロケート命令は、チャネルの有効利用を計る
ために、位置付け動作を一括して制御装置側で行うこと
を指示する命令であり、位置付け情報の他にアクセスす
るレコード数と平均レコード長などをパラメータとして
含んでいる。この従来技術により、チャネルへの応答を
遅らせず、かつチャネル−制御装置間の転送路をチャネ
ルの速度で利用できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以下では、要求データ
と先読みデータとを制御装置へ転送する機構及びディス
クのｎ倍の転送能力を持つバッファを有する記憶装置及
びキャッシュを備えた制御装置を対象とする。

【０００７】記憶装置がディスクのｎ倍の転送速度を持
つバッファを備えている場合、制御装置−記憶装置間転
送路をバッファの速度で利用して、転送路の占有時間を
短くできる。その結果、記憶装置間の転送路の競合を低
減し、記憶装置システムのスループットを向上できる。

【０００８】特開昭６２−３４５５では、回転待ち防止
のために記憶装置毎にバッファを設けているが、記憶装
置とバッファとの転送速度に差異がある場合については
述べられていない。

【０００９】一方、制御装置−記憶装置間転送路をバッ
ファの速度で利用するために、特開昭６２−９２０２２
で述べられている方法を適用することができる。その場
合、この従来技術におけるチャネルおよび制御装置を、
それぞれ制御装置および記憶装置に対応させる。そし
て、制御装置は、全データの(1-1/n)だけバッファへロ
ードした時点で、記憶装置に読出しを要求したデータを
読み出せば、転送路をバッファの速度で利用できる。し
かし、対象とする記憶装置システムでは、記憶装置から
制御装置へ転送するデータは、チャネルから読出しを要
求された要求データと先読みデータである。このような
場合については、特開昭６２−９２０２２では述べられ
ていない。このように、要求および先読みトラックの両
方を制御装置に転送する場合の問題点を、一例をあげて
説明する。

【００１０】いま、シーケンシャル要求における要求デ
ータが１トラックであり、先読みデータが６トラックで
ある時、制御装置へ転送するデータは７トラックであ
る。また、ディスクとバッファの転送速度比が１：２で
あるとする。この時、従来の転送方式では、バッファに
データが３．５トラック分蓄積された時点で、バッファ
から制御装置へのデータ転送が開始される。即ち、要求
データの転送は、制御装置への応答が３．５トラック分
遅れる。

【００１１】また、要求データ１トラックのみに着目し
て転送制御を行う時、バッファにデータが０．５トラッ
ク分蓄積された後に制御装置へのデータ転送が開始され
る。この場合、制御装置が１トラック分データを読み終
えた時点で、バッファから制御装置への転送がディスク
からバッファへの転送に追い付くので、先読みトラック
の６トラック分のデータをディスクの転送速度で読み出
す必要がある。

【００１２】本発明の目的は、要求データの処理装置へ
の応答を遅らせず、かつ制御装置−記憶装置間のデータ
転送をバッファの速度で実行することにより、記憶装置
システムのスループットを従来よりも向上させることに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】処理装置からシーケンシ
ャル読み出し要求が指示された場合、制御装置はロケー
ト命令をもとに、制御装置がバッファから読み出す読出
しトラック（要求トラックと先読みトラック）を求める
手段と、要求トラックと先読みトラックの大きさから、
それぞれのトラックが転送可能となる時期を求める手段
と、記憶装置から転送可能の割込みを受取ったらトラッ
クをバッファから読出す手段を有する。

【００１４】記憶装置は、制御装置から受取った読出し
トラックに基づいてディスク上のトラックをバッファに
ロードするロード手段と、制御装置から受取った転送可
能な時期に達したら、制御装置へ転送可能の割り込みを
発生する割込み手段を持つ。シーケンシャル読出しが指
示されなかった場合、制御装置は要求トラックを求める
手段と、要求トラックが転送可能となる時期を求める手
段と、記憶装置から転送可能の割込みを受取ったらトラ
ックをバッファから読出す手段を持つ。

【００１５】１度の転送路接続で要求トラックと先読み
トラックとを転送するため、制御装置は要求トラック及
び先読みトラックの個数と転送可能時刻を計算する手段
の他に、前回の先読みトラックが未転送であることを認
識する手段と、今回の要求トラックを読み終った後に前
回の先読みトラックを読出す手段を持つ。

【００１６】制御装置が１トラック毎にデータを読出す
場合、制御装置は、各トラックの転送可能時期を計算す
る手段と、記憶装置から転送可能の割込みを受取った時
にトラックをバッファから読出す手段を持つ。

【００１７】

【作用】処理装置からシーケンシャル読出しが指示され
た場合、制御装置は読出すトラックを求める手段によっ
て、要求トラックと先読みトラックを求め、転送可能時
期を求める手段によって、要求トラックに関する転送可
能時期および先読みトラックに関する転送可能時期を計
算する。制御装置は記憶装置へ読出すトラック、すなわ
ち要求トラックと先読みトラックとを指示し、前記の転
送可能時期を送出する。

【００１８】記憶装置はロード手段によって、制御装置
から読出しを指示されたトラックをバッファにロードす
る。次に、割込み手段によって、制御装置から受取った
要求トラックの転送が可能な時期に達したら、制御装置
へ転送可能の割込みを通知する。制御装置は割込みを受
取ると、データ転送手段によって、転送路を接続して要
求トラックを読出した後、一度転送路を切離す。記憶装
置はロードを続けて、次に先読みトラックの転送可能時
期に達したら、割込み手段によって、再び制御装置に割
込みを通知し、制御装置は、データ転送手段によって、
再度転送路を接続して先読みトラックを読出す。

【００１９】以上のように転送を行うことによって、要
求トラックを先に制御装置へ転送するので、要求データ
の処理装置への応答を遅らせず、かつ要求トラックと先
読みトラックがバッファに蓄積されるのを待って、制御
装置にデータが転送されるので、転送路をバッファの速
度で利用することができる。

【００２０】処理装置からシーケンシャルが指示されな
かった場合、読出しトラックを求める手段によって、処
理装置が読出しを要求しているトラック数を求めて、転
送可能時期計算手段によって、転送可能時期を計算す
る。制御装置は記憶装置へ読出しトラックを指示して転
送可能時期を送出する。記憶装置は、ロード手段によっ
て指示されたトラックをロードし、転送可能時期に到達
したら、制御装置に転送可能の割込みを通知する。制御
装置は割込みを受取ると、転送路を接続してトラックを
読出した後、転送路を切離して読出しを完了する。

【００２１】以上のように転送を行うことによって、シ
ーケンシャルが指示されなかった場合でも、制御装置−
記憶装置間のデータ転送をバッファの速度で実行でき
る。シーケンシャルが指示されなかった場合、先読みデ
ータはシーケンシャルの場合ほど効果は大きくない。通
常、対象のデータはアクセスのあったトラックの一部で
ある。したがって、要求トラック中に先読みのレコード
が含まれていることになり、要求トラックごとまとめて
制御装置へ転送しても、要求データの処理装置に対する
遅れはそれほど大きくならない。

【００２２】また、シーケンシャル要求があった場合、
上記の方式では２度に分けて転送を行うため、データ転
送のオーバヘッドが２倍になるという欠点がある。これ
を解消するためには、制御装置は要求トラックを読出し
た後、未転送トラック認識手段によって、前回の先読み
トラックがまだ未転送であるかどうかを調べ、そのトラ
ックが未転送であれば、それを読出す。前回の先読みト
ラックはすでにバッファにロードされているため、今回
の要求トラックの読出しに続いてバッファから読出すこ
とが可能である。

【００２３】以上の方式によって、１度の接続と切離し
で、要求トラックと先読みトラックを転送することがで
き、転送路接続のオーバヘッドを削減することができ
る。

【００２４】転送路接続のオーバヘッドが小さい場合、
読出すトラックを各トラック毎に制御装置に転送する方
式も効果がある。この場合、制御装置は、転送可能時期
計算手段によって、ディスクからバッファへロードされ
るトラックの転送可能時期を計算して、記憶装置に読出
すトラックとその転送可能時期を送出する。記憶装置は
ロード手段によって、指示されたトラックをロードし、
転送可能時期になったら、制御装置に割込みを通知す
る。制御装置は、データ転送手段によってトラックを読
出し、転送可能時期計算手段によって次の読出しトラッ
クの転送可能時期を計算して記憶装置に送出する。この
動作を読出し動作が完了するまで続行する。

【００２５】

【実施例】以下では、バッファ付き記憶装置に対するリ
ード動作の実施例を説明する。まず、本発明に共通する
計算機システムの構成を説明する。図２に示すように、
計算機システムは処理装置２００、制御装置２１０、及
び１台以上のバッファ付き記憶装置２２０から構成され
る。なお、バッファ付き記憶装置２２０を単に記憶装置
２２０と呼ぶことがある。処理装置２００は、ＣＰＵ２
０２、主記憶２０１及びチャネル２０３から構成され
る。制御装置２１０は、チャネル側ディレクタ２１１、
記憶装置側ディレクタ２１４、ディレクトリ２１２、及
びキャッシュ２１３から構成される。キャッシュ２１３
には、記憶装置２２０の中のアクセス頻度の高いデータ
がロードされる。ディレクトリ２１２には、キャッシュ
２１３の管理情報が格納される。チャネル側ディレクタ
２１１は、チャネル２０３−制御装置２１０間のデータ
転送を行う。記憶装置側ディレクタ２１４は、記憶装置
２２０−制御装置２１０間のデータ転送の他に、キャッ
シュ２１３へのロード処理を実行する。

【００２６】図３はバッファ付き記憶装置２２０の構成
を示す。バッファ付き記憶装置２２０は、ドライブイン
タフェース１２０、読み書きヘッド３０１、円板３０３
とバッファ３０５からなる。円板３０３はデータを記録
する媒体であり、１台の記憶装置２２０に複数個存在す
る回転体である。以下の説明ではｎ枚の円板３０３が存
在するものとする。読み書きヘッド３０１は円板３０３
にデータを読み書きする装置であり、それぞれの円板３
０３に対応して設けられている。読み書きヘッド３０１
は、ドライブインタフェース１２０を介して制御され
る。バッファ３０５は、円板３０３から読出したデータ
を一時格納する緩衝記憶であり、バッファ制御部３０６
とバッファメモリ１０７から構成される。バッファ制御
部３０６はそれぞれの円板３０３とバッファメモリ１０
７とのデータ転送および、バッファメモリ１０７と制御
装置２１０とのデータ転送を制御する。

【００２７】円板３０３が１回転する間に、読み書きヘ
ッド３０１がアクセス可能な円状の記録単位をトラック
３０２という。トラック３０２は円板３０３上に複数存
在する。あるトラック３０２が入出力対象になったと
き、読み書きヘッド３０１をこのトラック３０２が読み
書きできる位置に移動する。この動作はシーク動作と呼
ばれる。本発明で扱う記憶装置２２０では、複数の読み
書きヘッド３０１が独立に移動するのではなく、複数の
ヘッドが同時に移動する。円板３０３が１回転する間に
ｎ個の読み書きヘッド３０１が同時にアクセス可能なト
ラック３０２の集合をシリンダ３０４と呼ぶ。

【００２８】通常、シリンダ３０４には、円板３０３の
内側から昇順に番号が付けられており、読み書きヘッド
３０１にも上から昇順に番号が付けられている。ディレ
クタ２１１は、シリンダ番号とヘッド番号との組によっ
てトラック３０２を指定する。なお、あるトラック３０
２の次のトラック３０２とは、同一シリンダ内のヘッド
番号の１つ大きいトラック３０２を指す。

【００２９】図４にトラック３０２の典型的な構成例を
示す。トラック３０２のある位置に、インデックス４０
０と呼ばれるトラックの先頭が定められている。トラッ
ク３０２はある定まった大きさのセクタ４０１に分割さ
れており、セクタ４０１はインデックス４００から回転
方向へ昇順に番号が付けられている。トラック３０２上
にはリードまたはライト対象となるレコード４０２が１
つ以上存在する。レコード４０２とレコード４０２の間
には、レコード間ギャップ４０３が存在する。レコード
４０２のトラック３０２上の位置は、インデックス４０
０から回転方向への相対的な長さで表す。あるレコード
４０２の次のレコード４０２とは、トラック３０２の回
転方向にあって、該当レコード４０２の直後のレコード
４０２をいう。これより各実施例を詳細に説明する。以
下では、バッファの転送速度とディスクの転送速度の比
をｎとする。

【００３０】まず、図１などを用いて第１実施例につい
て説明する。図１は本発明の概念図である。処理装置２
００から読出しのロケート命令が制御装置２１０に発行
されると、制御装置は、読出しトラックを求める手段１
６によって、要求トラックと先読みトラックを求める。
転送可能時期計算手段１７によって、要求トラックと先
読みトラックのトラック数からそれぞれの転送可能時期
を求め、前記読出しトラックと要求トラックの転送可能
時期を記憶装置へ転送する。記憶装置２２０が読出しト
ラックと転送可能時期を受取ると、ディスクから読出し
トラックのデ−タをバッファへロードする処理が開始さ
れる。このとき、ロード量監視手段１４によって、ディ
スクからバッファへロードされるトラックアドレスおよ
びそのトラックのセクタ番号を監視し、制御装置が転送
可能時期として設定したトラックのセクタ番号に達した
ら、割込み手段は制御装置に割込み１２を通知する。こ
の転送可能時期は、制御装置が一度の転送で読出すトラ
ック全体のデ−タ量に対する割合が（１−１／ｎ）とな
るトラック上のセクタが選ばれる。ロード量監視手段１
４は、要求トラック及び先読みトラックの各々について
ロード量を監視する。制御装置内のデータ転送手段は、
まず要求トラックに対する転送可能信号を受け取って記
憶装置−制御装置間転送路を接続し、制御装置に要求ト
ラックを転送後、一度転送路を切り離す。続いて、先読
みトラックに対する転送可能信号１２を受け取ったら再
び転送路を接続し、先読みトラックを転送してデータ転
送を完了する。

【００３１】図２１に、動作フロー全体の概略図を示
す。各装置の詳細な動作は、図５以降で説明する。ここ
では簡単に各装置の動作を説明する。処理装置２００で
リード要求が発生２３０１すると、制御装置２１０のチ
ャネル側ディレクタ２１１はヒットミス判定を行い、ヒ
ットしていた場合はチャネルからのＩ／Ｏを受け付けて
動作を完了する（５０７−５０８）。ミスしていた場合
は、要求トラックおよび先読みトラックの転送可能時期
を計算して（２３０２）、記憶装置側ディレクタ２１４
に制御を渡す。

【００３２】記憶装置側ディレクタ２１４は、チャネル
側ディレクタ２１１が求めた読出すトラックと転送可能
時期とをディレクトリ２１２を介して受取り、記憶装置
に位置付け要求を行い（５１０）、位置付けが完了する
まで待つ。位置付けが完了すると、ロード開始を指示し
て要求トラックの転送可能時期を記憶装置に指示する
（５０４）。記憶装置は、５０４の指示を受けると指定
された（複数の）トラックのロードを開始し、転送可能
時期になったら制御装置に転送可能の割込みを通知す
る。制御装置はこの割込みを受取ると、要求トラックを
読出して（５１２）、続いて先読みトラックの転送可能
時期を設定する（５１３）。要求トラックを読出した
時、再びチャネル側ディレクタ２１１を起動し、チャネ
ルからのＩ／Ｏを受け付ける。また、記憶装置側ディレ
クタ２１４が要求トラックを読出している間も、記憶装
置は先読みトラックのロードを続けている。記憶装置
は、先読みトラックに対する転送可能時期に達したら、
制御装置に割込みを通知する。記憶装置側ディレクタ２
１４はこの割込みを受取ると、先読みトラックを読出し
（５１４）、動作を終了する。

【００３３】以上が各装置の動作の概略である。次に、
図５から図７および図１０を用いて制御装置の動作を説
明し、図８から図９および図２０を用いてディスク装置
の動作を詳しく説明する。まず、制御装置２１０の動作
フローを、図５から図７を用いて説明する。図５はチャ
ネル側ディレクタ２１１の動作フローである。チャネル
２０３からのリード要求を受け付けると、まずディレク
タ２１１をアクセスして、キャッシュ２１３内に要求ト
ラックが存在するかどうかを調べる（５０７）。もしキ
ャッシュ２１３上に要求トラックが存在すれば、チャネ
ル２０３からのアクセスを受け付け（５０８）、読出し
を終了する。存在しなかった場合は、記憶装置２２０が
空くまで待ち（５０９）、チャネル２０３からのロケー
ト命令をもとに、要求トラックの大きさと転送開始時期
t1とを求める（５０１）。この転送開始時期t1の算出法
を図１０を用いて説明する。

【００３４】ロケート命令中には、位置付け情報の他に
アクセスするレコード４０２の平均レコード長l(Byt
e)、レコード数rなどの情報が格納されている。制御装
置２１０は、レコード間ギャップの長さg(Byte)、トラ
ック長t(Byte)及びセクタ長s(Byte)はあらかじめ分かっ
ているので、トラック当りのレコード数rptは（数１）
の式で求めることができる。したがって、要求トラック
数rtnは（数２）の式で求めることができる。このとき
の要求データの転送可能時期t1は（数３）で表される。
（数３）は、ロードを開始してから何番目のトラックの
どのセクタ番号で割込みを通知するかを表している。
（数３）において、INT(x)はxの整数部分を表し、FLT
(x)はxの少数部分を表す。

【００３５】続いて図５の５０２において、先読みデー
タ長と、先読みデータの転送開始可能時刻t2を次のよう
に求める。制御装置がシーケンシャル処理で読出すこと
のできるトラック数は定まっているのが一般的であるの
で、これをpとすると、先読みトラック数PTNは（数４）
となる。したがって先読みデータの転送開始可能時刻t2
は（数５）となる。上記５０１と５０２は図２１の２３
０２に対応する。要求データと先読みデータの転送開始
可能時期t1、t2を算出したのち、チャネル側ディレクタ
２１１は記憶装置側ディレクタ２１４に制御を渡し、動
作を完了する。

【００３６】図６および図７は記憶装置側ディレクタ２
１４の動作フローである。チャネル側ディレクタ２１１
によって記憶装置側ディレクタ２１４が起動されると、
チャネル側ディレクタ２１１が求めた読出しトラックと
転送可能時期t1およびt2を、ディレクトリ２１２を介し
て受取る。次に、記憶装置側ディレクタ２１４は記憶装
置２２０と転送路を接続し、位置付け情報（シリンダ番
号、ヘッド番号）を送出してディスクが位置付けの完了
を待つ（５１０、５１１）。記憶装置２２０から位置付
け完了報告を受け取ると、制御装置２１０はバッファへ
pトラック分ロードし、t1で設定したトラックのセクタ
に到達した時に割り込みの通知を指示する（５０４）。
以上の動作を終えると制御装置２１０は転送路の有効利
用のために転送路を切り離し、記憶装置２２０から割り
込みがあがるまで待つ。

【００３７】５０６において割り込みが発生すると、こ
の割込みが要求トラックの転送か先読みトラックー転送
かを判別し（５０５）、要求トラックの転送であれば、
トラックを読出した後に先読みデータの割り込み時期t2
を送出して、割り込みを待つ。この時、要求トラックは
既にキャッシュの中に格納されているので、チャネルか
らのＩ／Ｏを受け付けることができる。従って、要求ト
ラックの読出しが完了した時、チャネル側ディレクタ２
１１を起動させる。先読みトラックに対する割込みがあ
ると、そのトラックを読出して終了する。

【００３８】次に、バッファ制御部３０６の動作フロー
を図８に示す。まず６０１でリード要求が発生（具体的
には図５のブロック５０４で、記憶装置へのリード要求
が発生する。）すると、記憶装置２２０はビジー状態と
なる（６００）。この時すでに位置付けは完了してい
る。６０２で、５０４において制御装置２１０より送出
された要求データの転送可能時刻t1をレジスタ１０５に
格納する。その後、６０３においてディスクからインデ
ックス４００を検出し、バッファメモリ１０７へのロー
ドを開始する。ロードは、制御装置２１０から指示され
たトラックを、ヘッドを切り替えながら次々にロードし
てゆく。t1によって指定されたトラック上の目的セクタ
を検出すると（６０４）、制御装置２１０へデータ転送
可能の割り込みを通知し（６０７）、受諾されたらデー
タ転送を開始する（６０８）。要求データの転送が終了
すると、制御装置２１０から先読みデータの転送開始可
能時刻t2を受け取ってレジスタ１０５に格納する（６０
９）。この間も記憶装置２２０はバッファメモリ１０７
にデータロードを継続している。次に、先読みトラック
に対応し、t2で指定されたトラック上の目的のセクタに
達すると、制御装置２１０へデータ転送可能の割り込み
を通知し（６１２）、受諾されたらデータ転送を開始す
る（６１３）。以上の動作が完了すると記憶装置２２０
をフリーにして（６１４）、終了する。

【００３９】次に、上記のロード量監視手段の実施例に
ついて述べる。図２０は、バッファ制御部３０６の簡単
なブロック図を表している。制御装置２１０からの命
令、記憶装置２２０から制御装置２１０へのデータ転送
などは、制御装置インタフェース１１０を介して行わ
れ、バッファ３０５から記憶装置２２０への命令、記憶
装置２２０からバッファ３０５へのデータ転送などはド
ライブインタフェース１２０を介して行われる。プロセ
ッサ１０８はバッファ制御部３０６全体の制御と記憶装
置２２０への命令の発行、および制御装置２１０への応
答を行う。バッファメモリ１０７はディスクから読出し
たデータを格納する。バッファメモリ１０７とバッファ
制御部３０６とのインタフェースは、バッファメモリイ
ンタフェース１０９を介して行われる。

【００４０】プロセッサ１０８は、制御装置２１０から
読出すトラックアドレスと、転送可能時期、すなわち、
転送可能となるトラックアドレスとセクタ番号を受取る
と、転送可能となるトラックアドレスをトラックカウン
タレジスタに格納し、セクタ番号をセクタカウンタレジ
スタに格納する。セクタカウンタ１１３はドライブＩ／
Ｆ１２０からのインデックス発見信号を契機にセクタ数
をカウントし始め、１セクタカウントする度にその値を
減じてゆく。さらに、この値が０になる度にトラックカ
ウンタレジスタの値を減じてゆく。トラックカウンタレ
ジスタの値が０になったら、転送可能となるトラックに
到達したということになる。そこで、今度はセクタカウ
ンタの値が１減ずる度にセクタカウンタレジスタの値を
１減じてゆき、この値が０になったら制御装置２１０に
転送可能の割込みを通知する。制御装置２１０は、記憶
装置２２０から割り込みを受け取ると、制御装置インタ
フェース１１０とバッファメモリインタフェース１０９
を通してバッファメモリ１０７からデータを読出す。

【００４１】図１１には上記シーケンシャルリードに対
するデータ転送方式の実施例を示す。この実施例では、
先読みのサイズnは２トラックであり、ディスクとバッ
ファのデータ転送速度比１／ｎは１／２である。まず、
図１１（ａ）から説明する。ディスクからバッファへの
ロードは８００から開始され、セットセクタ検出８０７
からタイマ１０３がスタートする。要求トラック転送開
始可能時刻８０１に達したら、転送可能信号８０９を通
知する。制御装置２１０が割り込みを受諾したら、信号
８０２をオフ状態にしてデータ転送を開始する。記憶装
置−制御装置の接続期間８０８は、８０１から８０２の
間である。要求トラックの転送が終了すると（８０
２）、次の先読みトラック転送可能時刻８０３まで転送
路を切り離す。時刻８０３に到達した段階で、転送可能
信号８０９をオン状態にして先読みトラックの転送を行
う。図１１から分かるように、要求トラック、先読みト
ラック共にディスクからバッファへのロードとバッファ
から制御装置への転送とが同時に終了する。また、制御
装置と記憶装置間の転送路は常にバッファの転送速度で
利用される。

【００４２】記憶装置が転送可能時刻に到達し、転送可
能信号をあげても制御装置がすぐに受諾するとは限らな
い。そのような場合について、図１１（ｂ）を用いて説
明する。このケースでは、転送可能信号を８０１の時点
でオン状態にしているが制御装置が８１６の時点まで信
号を受諾しなかった場合を想定している。転送可能信号
を８０１でオン状態にした後、制御装置がそれを受諾す
るまでオン状態にしたままにしておく。ディスクから読
出したデータはバッファにたまってゆくので、回転待ち
は起こらない。制御装置が信号を受諾した時点８１６で
データ転送を開始し、８１７の時点で終了する。その
後、すぐにt2を制御装置から受け取るが、この時すでに
タイマの値がt2より大きくなっているのですぐさま先読
みトラックの転送を行う。

【００４３】ここで図１９を用いて、実施例１の効果を
述べる。（ａ）は本発明のデータ転送方式、（ｂ）は特
開昭６２−９２０２２で開示されている方式、（ｃ）は
記憶装置がバッファを持たない場合のデータ転送を表し
ている。各図において、横軸は時間を表し、時間０でバ
ッファへのロードが開始される。縦軸の上段はキャッシ
ュ内データ量、下段はバッファ内データ量を表す。ま
た、この図ではバッファのデータ転送速度はディスクの
データ転送速度の２倍となっている。（ａ）では、要求
データの半分がバッファにロードされてから制御装置へ
転送を開始しており、要求データの転送が完了した段階
で一度転送路を切り離す（１４００）。（ｃ）から分か
るように、要求データの転送が遅れることはない。記憶
装置２２０はデータのロードを続行し、時刻１４０１で
今度は先読みトラックの転送を開始する。この時点で
（ｂ）では要求データの転送を終了しているが、
（ａ）、（ｃ）に比べて時間１４０２だけ要求データの
転送が遅れている。また、（ａ）、（ｂ）の転送路の占
有時間は（ｃ）の１／２となっている。以上をまとめる
と、（ｂ）は（ｃ）に比べ、転送路の占有時間は１／２
であるが、要求データに対する応答時間が遅く、（ａ）
は（ｃ）に比べ、要求データに対する応答時間は同等で
あり、転送路占有時間は１／２になる。

【００４４】続いて実施例２について述べる。実施例２
は処理装置２００からシーケンシャル指示がされなかっ
た場合のデータ転送方式である。実施例２では、先読み
対象となるレコードは少なく、通常は読出し要求のあっ
たトラックの一部である。従って、要求データと先読み
トラックをまとめて制御装置へ転送しても処理装置に対
する要求データの応答の遅延は小さい。実際に、先読み
の大きさは平均１／２トラックほどである。従って、処
理装置から読出しを要求されたレコードの遅延は平均１
／４トラックであり、最大でも１／２トラックである。
データ転送のオーバヘッドを考えると要求データと先読
みトラックを一度に制御装置へ転送した方が効率が良
い。

【００４５】図２２から図２４を用いて、制御装置の動
作を説明する。チャネル側ディレクタ２１１が、処理装
置からシーケンシャルでないリード要求を受け取ると、
キャッシュヒットしているかどうか調べ（２２０１）、
ヒットなら処理装置からのＩ／Ｏを受け付け（２２０
２）、動作を完了する。ミスしていたら、２２０３で記
憶装置がフリーになるまで待って２２０４で要求トラッ
クを求め、２２０５で要求トラックの転送可能時期を求
める。これらは図１０の（数３）と同様にして求められ
る。２２０６で、記憶装置側ディレクタ２１４を起動し
て動作を完了する。

【００４６】図２３において、記憶装置側ディレクタ２
１４が起動されると、２２０８で、要求トラックと転送
可能時期t1をディレクトリ２１２より読出す。２２０９
で転送路を接続して記憶装置へ位置付け要求を出し（２
２１０）、位置付け完了まで待つ（２２１１）。位置付
けが完了するとバッファへ要求トラックをロードするよ
う指示し、転送可能時刻t1を記憶装置に送出する（２２
１３）。続いて２２１３で転送路を切り離して割り込み
の発生を待つ（２２１４）。

【００４７】図２４で、割り込みが発生すると（２２１
５）、転送路を再接続し（２２１６）、バッファから要
求トラックを読出す（２２１７）。このとき、要求トラ
ックは既にキャッシュにロードされているので、チャネ
ル側ディレクタ２１１を起動させ（２２１８）、転送路
を切り離して動作を完了する。記憶装置の動作は実施例
１と同じなので省略する。

【００４８】次に図１２を用いて、本実施例におけるデ
ータ転送例を説明する。この例では、ディスクとバッフ
ァの転送速度比は１／２である。また要求レコードはハ
ッチングの部分で示し、先読みレコードは白抜き部分で
示す。記憶装置側は位置付けが完了したのち、９００に
おいて、トラック先頭であるインデックスからバッファ
へロードし始める。転送可能時刻９０２に達すると、記
憶装置は制御装置に転送可能信号を通知し、受諾される
と信号をオフ状態にする。制御装置は転送路を接続して
データを読出し、９０２で読出しを完了する。図１２か
ら分かるように、要求データの転送は９０１から９０２
の間遅れるが、この遅れは平均１／４回転程度であり、
最大１／２回転程度である。

【００４９】続いて実施例３について述べる。実施例１
では、要求トラックと先読みトラックを別々に制御装置
へ転送するため、転送路接続のためのオーバヘッドが増
大する欠点がある。本実施例はその欠点を解消するため
のもので、１度の転送路接続で、要求トラックと先読み
トラック両方を転送する方式に関する。具体的には、先
読みトラックを制御装置へすぐには転送せず、同一記憶
装置に対する次のリード要求の要求トラック転送後に、
先読みトラックを制御装置へ転送する。本実施例を実現
するためには、図１３（ａ）に示すような、未転送デー
タ管理表１３０１を制御装置内のディレクトリ２１２に
保持する。未転送データ管理表１３０１は記憶装置対応
に１個ずつ存在し、それぞれの管理表１３０１は最大記
憶装置の個数分のエントリ１３００からなり、それぞれ
のエントリ１３００は、図１３（ｂ）に示すように、記
憶装置番号１３０２、シリンダ・ヘッド番号１３０３、
読出しを開始するバッファメモリアドレス１３０４及び
格納先のキャッシュアドレス１３０５から構成されてい
る。記憶装置番号１３０２は制御装置へ未転送データを
保持する記憶装置の番号を示し、シリンダ・ヘッドアド
レス１３０３はそのデータのトラックアドレスを示して
いる。また、読出しを開始するバッファメモリアドレス
はそのデータのバッファメモリ内のアドレスを指してい
る。このアドレスは前回転送した要求トラックのアドレ
ス末尾＋１から計算される。格納先のキャッシュアドレ
ス１３０５は記憶装置から転送されたデータの制御装置
内キャッシュのアドレスであり、前回転送された要求ト
ラックの格納アドレスの末尾＋１として計算される。こ
の未転送データ管理表は制御装置が要求トラックを受け
取った後に生成され、ディレクトリ２１２に格納され
る。

【００５０】図１４から図１６の制御装置の動作フロー
を用いて実施例３を説明する。まず、チャネルからリー
ド要求１１００が発生すると、制御装置はディレクトリ
２１２をアクセスしてキャッシュ内に要求トラックがあ
るかどうかを調べる（１１０１）。もし存在（ヒット）
すればキャッシュからチャネルへデータ転送し（１１０
２）て終了する。キャッシュミスが起こったら、記憶装
置２２０がフリーかどうか調べ、もしフリーでなかった
ら１１０１へ戻ってキャッシュヒットしているかどうか
を調べる。

【００５１】記憶装置がビジーであるケースは、図１７
に示すように、リード要求１２００をチャネルが発行し
た時にその前のリード要求１２０３における先読みトラ
ックのロード１２０１が完了していない場合に起こる。
バッファから制御装置へ要求トラックの転送１２０２が
完了すると、続いて先読みトラックの転送１２０４を行
う。この先読みトラック１２０４とは、リード要求１２
０３の前に発行さされたリード要求における先読みトラ
ックである。この時、リード要求１２００の要求トラッ
クが、この先読みトラック１２０４である可能性があ
る。したがって完了報告１２０７が返った時、即ち記憶
装置がフリーになった時、要求トラックがすでにキャッ
シュに格納されている可能性があり、そのため記憶装置
がビジーの時はキャッシュ上にデータがあるかどうかを
調べなくてはならない。

【００５２】記憶装置がフリーになったら１１０４にお
いて、現在リード対象となっている記憶装置に対応する
未転送データ管理表のエントリからバッファヒットして
いるかどうかを調べる。バッファヒットは、今回の要求
トラックが前回の先読みトラックとなっている場合に起
こりうる。バッファヒットしていれば記憶装置はフリー
なので、要求トラックと先読みトラックはすでにバッフ
ァにロードされている。従って、先読みトラックもこの
時点で読出す（１１０５）。この時、未転送データはも
はや存在しない。したがって１１０６で対応するエント
リの記憶装置番号を除く各項目をクリアする。

【００５３】１１０４においてバッファミスであった場
合、要求トラックの転送可能時期t1を計算し（１１０
７）、転送路を接続する（１１０８）。位置付け情報を
記憶装置へ送って位置付けを要求し（１１０９）、位置
付け完了まで待つ（１１１０）。位置付けが完了する
と、バッファへk（k≧1）トラックのロードを指示し
（１１１１）、割り込み時刻をt1に設定する（１１１
２）。その後、転送路を切り離し（１１１３）、割り込
みの発生を待つ（１１１４）。

【００５４】１１１５において割り込みが発生すると転
送路を接続し（１１１６）、バッファから要求トラック
を読出す（１１１７）。ここで未転送データ管理表の対
応するエントリから前回の未転送データがあるかどうか
を調べ（１１１８）、もしあればその未転送データを読
出す（１１１９）。１１２０では今回の未転送データ
（即ち今回の先読みトラック）のシリンダ・ヘッド番
号、読出しを開始するバッファアドレス及び格納先のキ
ャッシュアドレスを対応するエントリに設定し（１１２
０）、終了する。１１１８において、前回の未転送デー
タがなかった場合は、１１２０を実行して終了する。

【００５５】以上の説明から、１度の転送路接続で、処
理装置からのリード要求に対する要求トラックと前回の
処理装置からのリード要求に対する先読みトラックとを
まとめて転送することができる。従って、転送路接続の
ためのオーバヘッドを減少させることができ、システム
の高効率化が実現できる。

【００５６】続いて実施例４について述べる。実施例４
では、図２５に示すように、各トラック毎に制御装置へ
データ転送をおこなう。すなわち、ディスクからバッフ
ァへの１トラックのロードが１／２完了した時点で、制
御装置へそのトラックを転送する。これは、制御装置と
記憶装置間転送路の接続オーバヘッドが小さい場合に有
効であると考える。

【００５７】本実施例の実現方法を、図２５を用いて説
明する。制御装置は、まず各トラックの転送可能時期を
計算する。これは、読出すトラックの、数６を満たすセ
クタが選ばれる。 ↑(1-n)*t/s↑ （数６）制御装置は、全ての読出しトラックのロードを記憶装置
に要求するとともに、数６を満たすトラック１のセクタ
番号を転送可能時期として記憶装置へ送出する。記憶装
置は、ロードを開始してトラック１の前記のセクタに達
すると、２５００の時点で制御装置に割込み２５０１を
通知する。制御装置はその割込みを受け取ってトラック
１を読出す。読出しが完了すると、数６を満たす次のト
ラック２のセクタ番号を記憶装置へ転送して割込みを待
つ。この間も記憶装置はロードを続けている。トラック
２の前記セクタに達すると、２５０１の時点で、制御装
置へ割込みを通知する。制御装置はその割込みを受け取
ってトラック２を読出す。この動作をトラック３につい
ても行い、要求した全てのトラックの読出しを完了して
動作を終了する。

【００５８】実施例４の効果は、制御装置−記憶装置間
転送路の接続オーバヘッドが小さい場合、チャネルへの
応答の遅れが実施例１よりも小さくなることである。具
体的に説明すると、実施例１において、図１１の８０２
から８０３の間にトラック２に対する読出し要求がチャ
ネルから発行されると、チャネルへの応答は８０３以降
となって１トラック分応答が遅れることになる。この遅
れは、先読みトラック数が多くなるほど大きくなる。一
方、実施例４において、図２５の２５０２から２５０１
の間にチャネルからトラック２に対する読出し要求が発
行されても、チャネルへの応答は０．５トラック分遅れ
るだけで済む。この遅れは、先読みトラック数が多くな
っても、常に０．５トラックの遅れで済む。このよう
に、転送路接続のオーバヘッドが小さい場合、各トラッ
ク毎に制御装置に転送して、チャネルへの応答遅れを小
さくすることができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、制御装置からのリード
要求に対する応答を遅らせず、かつ制御装置−記憶装置
間転送路を高速に利用できるため、高効率なディスクサ
ブシステムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の特徴を表す図である。

【図２】計算機システムの概略図である。

【図３】バッファ付きディスク装置の構成図である。

【図４】トラック概略図である。

【図５】チャネル側ディレクタの動作フローである。

【図６】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図７】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図８】バッファ制御部の制御フローである。

【図９】バッファ制御部の制御フローである。

【図１０】転送開始時刻の算出方法である。

【図１１】シーケンシャルリードに対するデータ転送方
式の実施例である。

【図１２】シーケンシャルが指示されなかった場合のデ
ータ転送例である。

【図１３】未転送データ管理表の構成図である。

【図１４】チャネル側ディレクタの動作フローである。

【図１５】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図１６】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図１７】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図１８】実施例１のタイムチャートである。

【図１９】実施例１の効果を表す図である。

【図２０】バッファ制御部のブロック図である。

【図２１】動作フロー全体の概略図である。

【図２２】チャネル側ディレクタの動作フロー（シーケ
ンシャル以外の読出し）である。

【図２３】記憶装置側ディレクタの制御フローである。

【図２４】記憶装置側ディレクタの動作フローである。

【図２５】トラック毎にデータ転送を行う場合の実施例
である。

【符号の説明】

１２…転送可能信号、１３…割込み手段、１４…ロード
量監視手段、１５…データ転送手段、１６…読出しトラ
ックを求める手段、１７…転送可能時期計算手段、１０
３…セクタカウンタレジスタ、１０８…プロセッサ、１
０９…バッファメモリI/F、１１０…制御装置インタフ
ェース、１１４…セクタカウンタレジスタ、１１６…セ
クタカウンタ、１２０…ドライブインタフェース、２０
０…処理装置、２０１…主記憶、２０２…ＣＰＵ、２０
３…チャネル、２１０…制御装置、２１１…チャネル側
ディレクタ、２１２…ディレクトリ、２１３…キャッシ
ュ、２１４…記憶装置側ディレクタ、２２０…（バッフ
ァ付き）記憶装置、３０１…読書きヘッド、３０２…ト
ラック、３０３…円板、３０４…シリンダ、３０５…バ
ッファ、３０６…バッファ制御部、４００…インデック
ス、４０１…セクタ、４０２…レコード、４０３…レコ
ード間ギャップ、１３００…エントリ、１３０１…未転
送データ管理表、１３０２…ディスク装置番号、１３０
３…シリンダ・ヘッド番号、１３０４…読出しを開始す
るバッファアドレス、１３０５…格納先のキャッシュア
ドレス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤孝夫神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献特開平１−155457（ＪＰ，Ａ) 特開平３−54625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/06 302 G06F 12/08 320 G06F 13/10 340

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理装置に接続され、キャッシュを内部に
持つ制御装置と、データが記録されたレコードを格納す
るトラックを保持する記憶媒体、及び該記憶媒体から読
み出されるトラックのデータを格納するバッファを備
え、前記記憶媒体から前記バッファへデータを転送する
速度と、前記バッファから前記制御装置へデータを転送
する速度の比が、１：ｎ（１≦ｎ）である記憶装置を有
し、前記処理装置からのデータの読み出し要求に応答し
て、読み出しを要求されたレコードを含むトラック（要
求トラック）と、前記記憶媒体上で前記要求トラックの
近傍に位置する少なくとも１つのトラック（先読みトラ
ック）のデータを前記記憶装置から前記制御装置に転送
し、前記キャッシュに保持する記憶装置システムにおい
て、前記制御装置は、前記処理装置からの読み出し要求に応
答して、前記要求トラックと前記先読みトラックの読み
出しを前記記憶装置に指示する読み出し指示手段と、前
記要求トラックのデータ量と前記速度の比に基づいて、
前記要求トラックのデータの前記記憶装置から前記制御
装置への転送を開始する第１のタイミングを決定し、前
記先読みトラックのデータ量と前記速度の比に基づいて
前記先読みトラックのデータの前記記憶装置から前記制
御装置への転送を開始する第２のタイミングを決定する
決定手段と、該決定手段により決定された前記第１及び
前記第２のタイミングを前記記憶装置に指示するタイミ
ング指示手段とを有し、前記記憶装置は、前記読み出し指示手段からの指示に応
じて前記要求トラック、及び前記先読みトラックのデー
タを前記記憶媒体から前記バッファへ転送する第１の転
送制御手段と、前記第１のタイミングに従って、前記バ
ッファから前記制御装置へ前記要求トラックのデータを
転送し、前記第２のタイミングに従って、前記バッファ
から前記制御装置へ前記先読みトラックのデータを転送
する第２の転送制御手段を有することを特徴とする記憶
装置システム。
【請求項２】前記第１のタイミングは、前記要求トラッ
クのデータの前記バッファへのロードが、前記要求トラ
ックのデータ量の（１−１／ｎ）以上完了した時点であ
り、前記第２のタイミングは、前記先読みトラックのデ
ータの前記バッファへのロードが、前記先読みトラック
のデータ量の（１−１／ｎ）以上完了した時点であるこ
とを特徴とする請求項１記載の記憶装置システム。
【請求項３】前記タイミング指示手段は、前記要求トラ
ックのデータの転送が完了した時点で前記第２のタイミ
ングを前記記憶装置に指示することを特徴とする請求項
２記載の記憶装置システム。
【請求項４】処理装置に接続され、キャッシュを内部に
持つ制御装置と、データが記録されたレコードを格納す
るトラックを保持する記憶媒体、及び該記憶媒体から読
み出すトラックを格納するバッファを備え、前記記憶媒
体から前記バッファへデータを転送する速度と、前記バ
ッファから前記制御装置へデータを転送する速度の比
が、１：ｎ（１≦ｎ）である記憶装置を有し、前記処理
装置からのデータの読み出し要求に応答して、読み出し
を要求されたレコードを含むトラック（要求トラック）
と、前記記憶媒体上で前記要求トラックの近傍に位置す
る少なくとも１つのトラック（先読みトラック）のデー
タを前記記憶装置から前記制御装置に転送し、前記キャ
ッシュに保持する記憶装置システムにおいて、前記制御装置は、前記処理装置からの読み出し要求に応
答して、前記要求トラックと前記先読みトラックの読み
出しを前記記憶装置に指示する読み出し指示手段と、前
記速度の比と前記要求トラックのデータ量に基づいて前
記要求トラックのデータの前記記憶装置から前記制御装
置への転送を開始するタイミングを決定する決定手段
と、前記タイミングを前記記憶装置に指示する第１の転
送指示手段と、前記処理装置からの先行する読み出し要
求に応じて前記記憶装置にデータの読み出しを指示した
先読みトラックであって、前記記憶装置からのデータの
転送が行われていない先読みトラックを判別する手段
と、該判別手段で判別された先読みトラックのデータの
転送が、前記要求トラックのデータの転送完了後に行わ
れるよう前記記憶装置に指示する第２の転送指示手段と
を有し、前記記憶装置は、前記読み出し指示手段からの指示に応
じて、前記要求トラック及び前記先読みトラックのデー
タを前記記憶媒体から読み出して前記バッファに転送す
る第１の転送制御手段と、前記第１の転送指示手段から
指示される前記タイミングに従って前記要求トラックの
データを前記制御装置へ転送し、前記第２の指示手段か
らの指示に従って前記判別された先読みトラックのデー
タを前記制御装置に転送する第２の転送制御手段を有す
ることを特徴とする記憶装置システム。