JP3518420B2 - ディスクキャッシュを用いたソート処理方法ならびに装置 - Google Patents

ディスクキャッシュを用いたソート処理方法ならびに装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主記憶装置に一度
に読み込むことができない大量データをディスクキャッ
シュ付きの磁気ディスク装置に割り当てられた作業ファ
イルを用いてソート処理を行う、ディスクキャッシュを
用いたソート処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置の中には、外部接続さ
れるホスト機器から発行される読み出しコマンドに対
し、その転送実行時間の短縮をはかるためにディスクキ
ュッシュを内蔵するものがある。これは、内蔵するディ
スクキャッシュに対して、要求するブロックを含む後続
ブロックのデータも同時に磁気ディスク装置本体から先
読みして保持し、以降、読み出しコマンドが発せられ、
要求領域のデータがこのディスクキャッシュに存在する
場合、磁気ディスク装置本体から読み出すことなく、こ
のディスクキャッシュから読み出しホスト機器とデータ
転送を行うことにより、メモリ入出力データ転送におけ
る実行時間の短縮をはかるものである。
【0003】ところで、上述したディスクキャッシュの
動作モードに、シーケンシャルモードと一時ファイルモ
ードがあることは周知のとおりである。シーケンシャル
モードは、読み込みブロックの後続のブロックを同時に
先読みするとともに、主記憶装置に転送済みのブロック
は即座に再利用可能なブロックとして解放することを特
徴とし、シーケンシャルな読み込みの場合に用いて有効
な方式である。一方、一時ファイルモードは、書き込み
ブロックを無条件にディスクキャッシュ上に書き込むこ
とを特徴とし、書き込んだデータが必ず再読み込みされ
る場合に有効な方式である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したデ
ィスクキャッシュ付き磁気ディスク上に作業ファイルを
割り当てソートするのに、従来、シーケンシャルモード
と一時ファイルモードのどちらか一方の動作モードを使
用して行われており、ソート中にこの動作モードの変更
を行うことはなく、ディスクキャッシュが持つ特長を充
分に生かしきれていなかった。
【0005】即ち、シーケンシャルモードを選択した場
合、データ量が多くストリングを一度にマージできない
ときにディスクキャッシュ使用の効果が薄れる。その理
由は、マージしたストリングのブロックを入力済みのブ
ロックに再書き込みするため、ストリングのブロックが
磁気ディスク内の連続した領域に確保できないことが多
いのに関わらず、キャッシュへの読み込みでは後続の連
続した領域を同時に先読みするため、無駄な読み込みが
増えキャッシュヒット率が低下するためである。一方、
一時ファイルを選択した場合、データ量が少なくストリ
ングを一度にマージできるときにディスクキャッシュ使
用の効果が薄れる。その理由は、読み込んだストリング
は再度読み込むことがないのにキャッシュ上に保持して
おき、プリソート時に出力しキャッシュ上に残っている
ブロックがキャッシュから追い出されてしまい、キャッ
シュヒット率が低下するためである。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、マージが1回で済む場合と2回以上必要な場合と
で、それぞれに適したディスクキャッシュの動作モード
を使い分けることにより、ディスクキャッシュの特徴を
生かした高速なソート処理を行うことのできる、ディス
クキャッシュを用いたソート処理方法ならびに装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項1に記載のディスクキャッシュを用いたソ
ート処理方法は、目的とするブロックを含む後続するブ
ロックも同時に読み出して主記憶装置に転送し、この転
送済みのブロックを再利用可能なブロックとして解放す
るシーケンシャルモードと、書き込みブロックを無条件
にディスクキャッシュ上に書き込む一時ファイルモード
で動作するディスクキャッシュ付き磁気ディスク装置を
作業ファイルとして割り当て、入力レコードのソート処
理を行うデータ処理装置において、前記ソートの中間結
果である順序付けられたレコード列であるストリングを
ブロック単位で前記作業ファイルに書き出した後、この
選択された動作モードに従って前記ストリングを前記主
記憶装置内にブロック単位で読み込みながらマージを行
い、前記マージ結果を再度前記作業ファイルに書き出す
か、あるいは最終結果である出力ファイルに書き出すこ
とを特徴とする。請求項2に記載のソート処理方法は、
ストリング数と1回にマージできるストリング数とを比
較し、前記ストリング数が前記1回にマージできるスト
リング数より大きい場合に一時ファイルモード、前記ス
トリング数が1回にマージできるストリング数より小さ
い場合にシーケンシャルモードを前記ディスクキャッシ
ュの動作モードとしてそれぞれ選択することを特徴とす
る。請求項3に記載のディスクキャッシュを用いたソー
ト処理方法は、請求項1に記載の同方法において、前記
ディスクキャッシュの動作モードは、入出力を行うファ
イル毎設定され、入出力を要求されたファイルに設定さ
れたキャッシュ動作モードに従って磁気ディスク装置に
対する入出力を行うことを特徴とする。
【0008】請求項4に記載のディスクキャッシュを用
いたソート処理装置は、シーケンシャルモードと一時フ
ァイルモードで動作するディスクキャッシュ付き磁気デ
ィスク装置を入出力装置として持ち、前記キャッシュ付
き磁気ディスク装置を作業ファイルとして割り当て、入
力されたレコードのソート処理を行うデータ処理装置に
おいて、主記憶装置に入力レコードを読みながらソート
処理を行い、前記ソート処理の中間結果となる順序付ら
れたレコード列であるストリングを生成し前記作業ファ
イルに書き出すプリソート手段と、生成されたストリン
グの本数と一度にマージ可能なストリングの本数とを比
較することにより、前記生成されたストリングのマージ
が一度に済むか否かを判断し、マージが1回で済む場合
はシーケンシャルモードを選択し、否の場合は一時ファ
イルモードをディスクキャッシュ動作モードとして選択
するキャッシュ動作モード選択手段と、このキャッシュ
動作モード選択手段により一時ファイルモードが選択さ
れた場合、前記ストリングを前記主記憶装置内にブロッ
ク単位で読み込みながらマージ処理を行い、このマージ
処理結果をブロック単位で再度前記作業ファイルに書き
出し、シーケンシャルモードが選択された場合、前記ス
トリングを主記憶装置内にブロック単位で読み込みなが
らマージ処理を行い、このマージ処理結果を最終結果で
ある出力ファイルに書き出すマージ手段とを有すること
を特徴とする。請求項5に記載のディスクキャッシュを
用いたソート処理装置は、請求項3に記載の同装置にお
いて、入出力を行うファイル毎、その識別子と前記キャ
ッシュ動作モード選択手段により選択され設定される動
作モードによりエントリが構成されるファイル管理テー
ブルと、このファイル管理テーブルを参照することによ
って入出力を要求されたファイルの識別子をサーチし、
そのファイルに対し設定されたキャッシュ動作モードで
磁気ディスク装置に対する入出力を実行する入出力手段
とを更に有することを特徴とする。
【0009】上述した構成において、ディスクキャッシ
ュは、シーケンシャルモードと一時ファイルモードの2
つの動作モードによる実行が可能であり、かつ、動作モ
ードは入出力を行うファイルごとに設定可能である。シ
ーケンシャルモードは、読み込みブロックの後続のブロ
ックを同時に先読みするとともに、主記憶装置に転送済
みのブロックは即座に再利用可能なブロックとして解放
することを特徴とし、シーケンシャルな読み込みの場合
に有効な方式である。一方、一時ファイルモードは、書
き込みブロックを無条件にディスクキャッシュ上に書き
込むことを特徴とし、書き込んだデータが必ず再読み込
みされる場合に有効な方式である。プリソート手段は主
記憶装置内に入力データを読み込みながらソートを行い
ストリングと呼ぶ順序付けられたレコード列を生成しソ
ート作業ファイルに書き出していく。キャッシュ動作モ
ード選択手段は、生成したストリングの本数と一度にマ
ージ可能なストリングの本数(マージウェイ数)とを比
較し、ストリングのマージが1回で済むかどうか判断す
る。マージが1回で済む場合はディスクキャッシュモー
ドとしてシーケンシャルモードを選択し、マージが2回
以上必要、すなわちマージ結果を再度ソート作業ファイ
ルに書き出す必要がある場合は、ディスクキャッシュモ
ードとして一時ファイルモードを選択する。このよう
に、マージが1回で済む場合と2回以上必要な場合とで
それぞれに適したディスクキャッシュの動作モードを使
い分けることによりディスクキャッシュの特徴を生かし
た高速なソート処理が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
ブロック図である。本発明のディスクキャッシュを用い
たソート処理装置は、ホスト機器10と、主記憶装置6
と、ディスクキャッシュ7と、磁気ディスク装置8から
構成される。ホスト機器10は、プリソート手段1と、
キャッシュ動作モード選択手段2と、マージ手段3と、
入出力手段4と、ファイル管理テーブル5を含む。尚、
ソート作業ファイル81は、磁気ディスク装置8内に確
保される。ソート作業ファイル81には、ソート処理の
経過に応じてその中間結果及び最終結果が記録される
が、ここでは、最終結果が格納されるファイルを特に出
力ファイルと呼んで区別して説明を行う。ディスクキャ
ッシュ7は、シーケンシャルモード71と一時ファイル
モード72の2つの動作モードによる実行が可能であ
り、動作モードは入出力を行うファイごとに指定可能で
ある。
【0011】ファイルごとのキャッシュ動作モードはフ
ァイル管理テーブル5で管理される。ファイル管理テー
ブル5はファイル識別子51とキャッシュ動作モード5
2で一つのエントリが構成され、これらの情報を含む。
入出力手段4は、ファイル管理テーブル5内の、入出力
を要求されたファイルのファイル識別子51をサーチ
し、そのファイルに対して指定されたキャッシュ動作モ
ード52で磁気ディスク装置8への入出力処理を実行す
る。
【0012】図2、図3は、図1に示す本発明実施形態
の動作を説明するために引用したフローチャートであ
り、それぞれ、本発明におけるソート処理全体の動作の
流れ、キャッシュ動作モード選択手段による動作の流れ
を示す。以下、図2、図3を参照しながら図1に示す本
発明実施形態の動作について詳細に説明する。
【0013】図2に示すフローチャートにおいて、ま
ず、ホスト機器10にあるプリソート手段1により、主
記憶装置6内にレコードを読み込みながらソートしてい
き、ストリングと呼ぶ順序付けられたレコード列を、入
出力手段4を用いてブロック単位でソート作業ファイル
81に書き出していく(ステップS201)。そして、
メモリサイズなどにより一度にマージ可能なストリング
の本数(マージウェイ数)を決定(ステップS202)
する。ここまでがプリソート手段1の処理である。次
に、ホスト機器10にあるキャッシュ動作モード選択手
段2は、ディスクキャッシュ動作モードを決定する(ス
テップS203)。詳細は図3を用いて後述する。これ
以降はマージ手段3の処理であり、ソート作業ファイル
81に残っているストリング数とマージウェイ数とを比
較し(ステップS204)、ストリング数がマージウェ
イ数よりも大きい場合は、入出力手段4によりストリン
グを主記憶装置6内にブロック単位で読み込みながらマ
ージを行い、マージ結果につき入出力手段4を用いてブ
ロック単位で再度ソート作業ファイル81に書き出して
いく(ステップS205)。ストリング数がマージウェ
イ以下である場合は、入出力手段4により、ストリング
を主記憶装置6内にブロック単位で読み込みながらマー
ジを行い、マージ結果を出力ファイル81に書き出して
(ステップS206)処理を終了する。
【0014】上述したキャッシュ動作モード選択手段2
の処理の流れにつき図3に示すフローチャートを参照し
ながら説明する。図3を参照すると、キャッシュ動作モ
ード選択手段2は、まず生成したストリング数とマージ
ウェイ数とを比較(ステップS301)し、ストリング
数がマージウェイ数以下の場合は、ディスクキャッシュ
7のキャッシュ動作モードとしてシーケンシャルモード
71を選択し(ステップS302)、ストリング数がマ
ージウェイ数より大きい場合は、キャッシュ動作モード
として一時ファイルモード72を選択する(ステップS
303)。次に、入出力手段4を呼び出し、決定したキ
ャッシュ動作モードをファイル管理テーブル5内のキャ
ッシュ動作モード52に設定させ(ステップS304)
処理を終了する。
【0015】次に、図4〜図6に示す具体例を用いて本
発明実施形態の動作につき詳細に説明する。図4は、プ
リソート手段1によりソート作業ファイル81に出力し
たストリングの構成を示すものである。ここでは、スト
リングは2本、ストリング−1は4個のブロックS1
1、S12、S13、S14、ストリング−2は2個の
ブロックS21、S22から構成されるものとする。ま
たストリングを構成する各ブロックは、磁気ディスク装
置8内の連続した領域に確保されているものとする。
【0016】図5は、マージ手段3によるマージ処理に
おけるブロックの読み込み動作と、ディスクキャッシュ
7の内容の推移を示したものである。ここでは、マージ
ウェイ数はストリング数2より大でマージ回数は1回で
済み、マージ処理におけるキャッシュ動作モードとして
シーケンシャルモードが適用されるものとする。また、
ディスクキャッシュ7のサイズはブロック4個分のサイ
ズであり、ディスクキャッシュへのブロックの読み込み
時には後続の1ブロックもあわせて2個のブロックを読
み込むものとする。
【0017】501はマージ開始時のディスクキャッシ
ュ7の内容を示し、ストリングを構成する6個のブロッ
クのうちアクセスされた時間が古い4個のブロックS1
3、S14、S21、S22が残っている。502はス
トリングの先頭ブロックS11、S21を主記憶装置6
に読み込んだところであり、ブロックS11はディスク
キャッシュ7上にないため、ブロックS11と後続ブロ
ックS12を、アクセスされた時間が古いブロックS1
3、S14の位置に入力する。ブロックS21はすでに
ディスクキャッシュ7上にあるため磁気ディスク装置8
からの読み込みは発生しない。
【0018】503はストリング−1の2番目のブロッ
クS12を主記憶装置6に読み込んだところであり、す
でにディスクキャッシュ7上にあるため磁気ディスク装
置8からの読み込みは発生しない。504はストリング
−2の2番目のブロックS22を主記憶装置6に読み込
んだところであり、503と同様にすでにディスクキャ
ッシュ7上にあるため磁気ディスク装置8からの読み込
みは発生しない。505はストリング−1の3番目のブ
ロックS13を主記憶装置6に読み込んだところであ
り、ディスクキャッシュ7上にないため、ブロックS1
3と後続ブロックS14をすでに主記憶装置6に転送済
みのブロックS11、S12の位置に入力する。506
はストリング−1の4番目のブロックS14を主記憶装
置6に読み込んだところであり、すでにディスクキャッ
シュ7上にあるため磁気ディスク装置8からの読み込み
は発生しない。
【0019】以上説明のように上述した例では、ストリ
ングの6個のブロックを主記憶装置6へ入力する処理に
おいて、S21、S12、S22、S14の4つのブロ
ックはすでにディスクキャッシュ7上に存在していたこ
とがわかる。
【0020】図6は、本発明実施形態の動作の理解を得
るうえで比較参照の意味で示したものであり、図4、図
5で説明した具体例において、一定のキャッシュ動作モ
ード(一時ファイルモード)で入出力を行う際に従来例
を適用した場合の動作を示すものである。図において、
601はマージ開始時のディスクキャッシュ7の内容を
示し、ストリングを構成する6個のブロックのうちアク
セスされた時間が古い4個のブロックS13、S14、
S21、S22が残っている。602はストリングの先
頭ブロックS11、S21を主記憶装置6に読み込んだ
ところであり、ブロックS11はディスクキャッシュ7
上にないため、アクセスされた時間が最も古いブロック
S13の位置に入力する。ブロックS21はすでにディ
スクキャッシュ7上にあるため磁気ディスク装置8から
の読み込みは発生しない。
【0021】603はストリング−1の2番目のブロッ
クS12を主記憶装置6に読み込んだところであり、デ
ィスクキャッシュ7上にないため、アクセスした時間が
最も古いブロックS14の位置に入力する。604はス
トリング−2の2番目のブロックS22を主記憶装置6
に読み込んだところであり、すでにディスクキャッシュ
7上にあるため磁気ディスク装置8からの読み込みは発
生しない。605はストリング−1の3番目のブロック
S13を主記憶装置6に読み込んだところであり、ディ
スクキャッシュ7上にないため、アクセスした時間が最
も古いブロックS11の位置に入力する。606はスト
リング−1の4番目のブロックS14を主記憶装置6に
読み込んだところであり、ディスクキャッシュ7上にな
いため、アクセスした時間が最も古いブロックS21の
位置に入力する。
【0022】上述したように、ストリングの6個のブロ
ックを主記憶装置6への入力する処理において、ディス
クキャッシュ7上に存在しており磁気ディスク装置8か
らの読み込みが発生しなかったのは、S12、S22の
2つのブロックであり、本発明を適用した場合(4ブロ
ックがキャッシュヒットした)と比較してキャッシュヒ
ット率が低いことがわかる。
【0023】以上説明のように本発明は、ディスクキャ
ッシュ機構付きの磁気ディスク装置8をソート作業ファ
イル領域81として使用するソート処理において、ホス
ト機器10にあるプリソート手段1で、ソートの中間結
果であるストリングをブロック単位で作業ファイルに出
力した後、ホスト機器10にあるキュッシュ動作モード
選択手段2で、ストリング数とマージウェイ数(一回に
マージできるストリング数)とを比較し、ストリング数
がマージウェイ数より大ならばディスクキャッシュの動
作モードとして一時ファイルモードを、ストリング数が
マージウェイ数以下ならばシーケンシャルモードをそれ
ぞれ選択し、ホスト機器10にあるマージ手段3で、前
記選択した動作モードでストリングのマージ処理におけ
るブロックの入出力を行うものであり、このように、マ
ージが1回で済む場合と2回以上必要な場合とでそれぞ
れに適したディスクキャッシュの動作モードを使い分け
ることによりディスクキャッシュの特徴を生かした高速
なソート処理が可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、スト
リングのマージが1回で済む場合は、ストリング内のブ
ロックが連続した領域にあることが多いことを考慮して
ディスクキャッシュの動作モードとしてシーケンシャル
モードを選択し、ストリングのマージが1回で済まずマ
ージ結果を再度作業ファイルへ書き込む必要がある場合
は、書き込んだブロックが必ず再読み込まれることを考
慮してディスクキャッシュの動作モードとして一時ファ
イルモードを選択するため、データ量に応じた最適なキ
ャッシュ動作モードに切り替えて入出力を行うことがで
き、一定の動作モードで入出力を行う従来例と比較して
キャッシュヒット率が向上するため、ディスクキャッシ
ュの特長をより有効に使って高速にソートすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す本発明実施形態の動作を説明する
ために引用したフローチャートである。
【図3】 図1に示すキャッシュ動作モード選択手段の
動作を示すフローチャートである。
【図4】 本発明実施形態の具体的動作を説明するため
に引用した図であり、ソート作業ファイルに出力される
ストリングの構成例を示す図である。
【図5】 本発明実施形態の具体的動作を説明するため
に引用した図であり、マージ処理におけるブロックの読
み込み動作と、ディスクキャッシュの内容の推移を示す
図である。
【図6】 本発明実施形態の動作の理解を得るうえで比
較参照の意味で示した図であり、図4、図5で説明した
具体例において、一定のキャッシュ動作モード(一時フ
ァイルモード)で入出力を行う際に従来例を適用した場
合の動作を示す図である。
【符号の説明】 1…プリソート手段 2…キャッシュ動作モード選択手段 3…マージ手段 4…入出力手段 5…ファイル管理テーブル 6…主記憶装置 7…ディスクキャッシュ 8…磁気ディスク装置 10…ホスト機器 51…ファイル識別子 52…キャッシュ動作モード 71…シーケンシャルモード 72…一時ファイルモード 81…ソート作業ファイル(出力ファイル)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目的とするブロックを含む後続するブロ
    ックも同時に読み出して主記憶装置に転送し、この転送
    済みのブロックを再利用可能なブロックとして解放する
    シーケンシャルモードと、書き込みブロックを無条件に
    ディスクキャッシュ上に書き込む一時ファイルモードで
    動作するディスクキャッシュ付き磁気ディスク装置を作
    業ファイルとして割り当て、入力レコードのソート処理
    を行うデータ処理装置において、前記ソートの中間結果
    である順序付けられたレコード列であるストリングをブ
    ロック単位で前記作業ファイルに書き出した後、前記ス
    トリング数と、1回にマージできるストリング数とを比
    較し、比較結果に応じて一時ファイルモードまたはシー
    ケンシャルモードを前記ディスクキャッシュの動作モー
    ドとしてそれぞれ選択し、この選択された動作モードに
    従って前記ストリングを前記主記憶装置内にブロック単
    位で読み込みながらマージを行い、前記マージ結果を再
    度前記作業ファイルに書き出すか、あるいは最終結果で
    ある出力ファイルに書き出すことを特徴とするディスク
    キャッシュを用いたソート処理方法。
  2. 【請求項2】 前記ストリング数の比較において、前記
    ストリング数が前記1回にマージできるストリング数よ
    り大きい場合に一時ファイルモード、前記ストリング数
    が1回にマージできるストリング数より小さい場合にシ
    ーケンシャルモードを前記ディスクキャッシュの動作モ
    ードとしてそれぞれ選択することを特徴とする請求項1
    記載のディスクキャッシュを用いたソート処理方法。
  3. 【請求項3】 前記ディスクキャッシュの動作モード
    は、入出力を行うファイル毎に設定され、入出力を要求
    されたファイルに設定されたキャッシュ動作モードに従
    い前記磁気ディスク装置に対する入出力を行うことを特
    徴とする請求項1または2に記載のディスクキャッシュ
    を用いたソート処理方法。
  4. 【請求項4】 シーケンシャルモードと一時ファイルモ
    ードで動作するディスクキャッシュ付き磁気ディスク装
    置を入出力装置として持ち、前記キャッシュ付き磁気デ
    ィスク装置を作業ファイルとして割り当て、入力された
    レコードのソート処理を行うデータ処理装置において、
    主記憶装置に入力レコードを読みながらソート処理を行
    い、前記ソート処理の中間結果となる順序付られたレコ
    ード列であるストリングを生成し前記作業ファイルに書
    き出すプリソート手段と、生成されたストリングの本数
    と一度にマージ可能なストリングの本数とを比較するこ
    とにより、前記生成されたストリングのマージが一度に
    済むか否かを判断し、マージが1回で済む場合はシーケ
    ンシャルモードを選択し、否の場合は一時ファイルモー
    ドをディスクキャッシュ動作モードとして選択するキャ
    ッシュ動作モード選択手段と、このキャッシュ動作モー
    ド選択手段により一時ファイルモードが選択された場
    合、前記ストリングを前記主記憶装置内にブロック単位
    で読み込みながらマージ処理を行い、このマージ処理結
    果をブロック単位で再度前記作業ファイルに書き出し、
    シーケンシャルモードが選択された場合、前記ストリン
    グを主記憶装置内にブロック単位で読み込みながらマー
    ジ処理を行い、このマージ処理結果を最終結果である出
    力ファイルに書き出すマージ手段とを有することを特徴
    とするディスクキャッシュを用いたソート処理装置。
  5. 【請求項5】 入出力を行うファイル毎、その識別子と
    前記キャッシュ動作モード選択手段により選択され設定
    される動作モードによりエントリが構成されるファイル
    管理テーブルと、このファイル管理テーブルを参照する
    ことによって入出力を要求されたファイルの識別子をサ
    ーチし、そのファイルに対し設定されたキャッシュ動作
    モードに従い前記磁気ディスク装置に対する入出力を実
    行する入出力手段とを更に有することを特徴とする請求
    項4に記載のディスクキャッシュを用いたソート処理装
    置。
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