JPH011047A

JPH011047A - データ処理システム

Info

Publication number: JPH011047A
Application number: JP62-315463A
Authority: JP
Inventors: ジエラルド・ジヨージ・バレツト; アメール・アーメツト・シヤーン‐ゴウダ
Original assignee: インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-01-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野この発明は、大容量記憶装置からのデータのアクセスに
関するものであり、特に回転記憶媒体からのデータのア
クセスに関するものである。

Ｂ、従来技術およびその問題点はとんどのデータ処理システムは、大量のデータを記憶
する大容量記憶装置を必要とする。このような大容量記
憶装置の１つに、ハード・ファイルまたはハード・ディ
スクがある。ハード・ファイルはデータを磁気的に記憶
するための磁気コードを有するいくつかの表面を有する
。磁気センサまたはヘッドをこの表面上゛を移動させる
ことによって、データが記憶されたり検索されたりする
。この表面は高速で回転する。ヘッドは各表面の上面に
位置し、アームにより接続されている。データは、表面
上のトラックと呼ばれる同心円のチャネルに記憶される
。異なる表面上にあるが、同じ半径を存するそれぞれ１
組のトラックをシリンダと称する。各トランクは、デー
タの記憶および検索のためにアドレスできる、順次編成
された一連のセクタを有する。ヘッドが特定のシリンダ
のトラックの上面にくると、データをシリンダのセクタ
から読み込み、シリンダのセクタへ書き込むために、ア
ームは移動しない。情報が異なるトラック上にあると、
そのトラックのセクタにデータを読み書きするため、ヘ
ッドはそのトラック上の位置を変える必要がある。この
アームの動きをシーク動作と称する。

データ処理システムの速度が増すにつれて、アクセス速
度の増大の必要も高まる。場合によっては、回転する表
面の速度と、゛トランクを探索するヘッドの速度により
、データ処理システム全体の性能が制限されることもあ
る。この問題は、データ処理システムからのアクセス・
コマンドが、同じ回転数のハード・ファイル表面上で隣
接するセクタがアクセスされるのに十分な速度で受け取
られない場合に生じる。換言すれば、へ、ノドはアクセ
スされる順序で、次のセクタのために第２の回転を待つ
必要がある。順次セクタが特定の表面からアクセスされ
、アームが他のシリンダ上の追加のデータ要求のために
シリンダを変更する必要がある場合は、連続するデータ
・プロ１．りを読み取るためにヘッドが新しいシリンダ
のトラック上に位置を変える時間（シーク・タイム）に
より、データ検索のためのアクセス時間が増大する。ま
た、アクセス時間は、回転遅延によっても増大する。

またびヘッドが必要なシリンダ上に来ると、必要なセク
タがヘッドの下に来るまでデータ転送は開始できない。

この発明の目的は、回転するノ１−ド・ファイルからの
データに対するアクセス時間を短縮する装置を提供する
ことにある。

Ｃ０問題点を解決するための手段この発明によれば、それぞれがデータを記憶するために
順次編成されたセクタを含む、複数の回転トラックから
のデータを記憶し検索するための少なくとも１つの記憶
装置を含むデータ処理システムが開示される。このデー
タ処理システムはさらに、記憶装置からのデータの記憶
と検索を制御するための記憶インターフェースを含む。

このインターフェースには、記憶装置へ送られるデータ
および記憶装置からきたデータを記憶するデータ・バッ
ファが含まれる。このインターフェースには記憶装置ド
ライバが接続されており、プロセッサから記憶装置アク
セス・コマンドを受け取り、これに応答してインターフ
ェースにコマンドを与える。このドライバは、プロセッ
サが要求していないデータに対するコマンドを出力する
能力を有する。

好ましい実施例では、複数の回転するトラックからのデ
ータを記憶し検索するための少なくとも１つの記憶装置
を何するデータ処理システムが開示される。各表面は、
１組のトランクを含み、各トラックは順次編成された記
憶データのセクタを含む。記憶インターフェースは、こ
の装置からのデータの記憶および検索を制御するために
、記憶ｇＣに接続されている。このインターフェースは
、データ・バッファおよびコマンド・バッファを宵する
。コマンド・バッファはコマンド・エレメントの組に分
割され、各組のコマンド・エレメントは、接続された記
憶装置の１つに専用となる。１組のコマンド・エレメン
トは、データ・バッファの読取り専用である。インター
フェースに記憶ドライバは、接続されている。この記憶
ドライバがプロセッサから記憶装置アクセス・コマンド
を受け取る。ドライバは、それぞれ記憶装置とインター
フェース中の当該の１組のコマンド・エレメント・バッ
ファ専用の、複数のコマンド待ち行列にサービスする。

ドライバはさらに、インターフェース・データ・バッフ
ァ中に記憶するためにプロセッサが要求していないデー
タに対するコマンドを出力する能力も有する。

このドライバでは、プロセッサが要求しないデータに対
するコマンドが、プロセッサからのコマンドに従って発
生される。ドライバはさらに、順次セクタが要求されて
いるかどうかを判断するために、各記憶装置に対するコ
マンド待ち行列中のコマンドを検査する能力も存する。

順次セクタに対する要求に従って、プロセッサが要求し
ない隣接のセクタに対する一連のコマンドが出力される
。

次に、これらの要求されていないセクタを、インターフ
ェース・データ・バッファに記憶する。ドライバがコマ
ンド待ち行列中で読取りコマンドを受け取ると、ドライ
バは要求されたデータがバッファ中にあるかどうか判断
することができる。次に記憶装置にアクセスすることな
く、このデータがデータ・バッファから検索される。

以下、本発明の作用を実施例と共に説明する。

Ｄ。実施例データ処理システム中のハード・ファイルからデータが
アクセスされると、通常はシステム・ソフトウェアによ
って読取り要求が待ち行列化される。このとき、ハード
・ファイル装置ドライバは、このコマンドを待ち行列解
除し、ハード・ファイル・インターフェースに送る。読
み取るデータが順編成の場合、すなわち単一トラックの
隣接する場所にある一連のデータ・セクタを要求する場
合は、ディスク・ヘッドが次のデータ・ブロックを読み
取るために２回目の回転を待つ必要がないように、これ
らの新しい読取り要求を速くインターフェース回路また
はアダプタに発行することが重要である。

この発明は、回転ハード・ファイルへのアクセス時間を
短縮するために、３つの機構を提供する。

その第１は、１組の読取りコマンドからの順次読取りパ
ターンを検出し、°°リード・アヘッド”コマンドを発
行するソフトウェアのデバイスドライバである。第２は
、アダプタ・カード上の（ハード・ファイル装置インタ
ーフェース用）データ・バッファである。このバッファ
は、リード・アヘッド・コマンドを含む入出力コマンド
に応答して供給されるデータを保持する“キャッシュ・
ブロック°“に分割される。第３の特徴は、コマンドが
実際に、アダプタ上のコマンド・エレメント・バッファ
中でち行列化されることである。

第１図は、この発明のシステム全体のブロック・ダイヤ
グラムである。第１図で、システムの中央演算処理装置
１０は、バス１２によす、アダプタ１４に接続されてい
る。このアダプタは、バス１６により３つの回転するハ
ード・ファイル・ディスク１８．２０１２２に接続され
たハード・ファイル・インターフェース装置である。当
業者なら理解できるように、この発明は、アダプタ１４
にコマンドおよびデータのための十分なバッファ・スペ
ースがあれば、アダプタ１４にハード・ファイルが何台
接続されていても適用することができる。

第２図は、この発明に関連する中央演算処理袋ａ　１０
と、アダプタ１４の内容を示す。記憶装置ドライバ・ソ
フトウェアは、ＣＰＵプロセッサ３０中で実行され、こ
れもＣＰＵプロセッサ３ｏで実行されているアプリケー
ション・ソフト・ウェアのタスクを支援する。記憶装置
ドライバ・ソフトウェアは、３つのコマンド待ち行列３
２．３４．３６からコマンドを受け取る。各コマンド待
ち行列３２．３４．３６は、それぞれディスク１８．２
０．２２の１つと対応する。ＣＰＵプロセッサ３０中の
記憶装置ドライバ・ソフトウェアは、バス１２を介して
アダプタ１４と通信する。アダプタ１４は待ち行列エレ
メント３８．４０．４２．４４．４Ｂ、４８を含むコマ
ンド・バッファを有する。アダプタ待ち行列エレメント
３８および４０は、ディスク（＃１）１８専用である。

同様に、待ち行列エレメント４２および４４は、ディス
ク（＃２）２０専用、エレメント４６および４８はディ
スク（＃３）２２専用である。アダプタ１４にはさらに
、アダプタ・キャッシュ５６が含まれる。好ましい実施
例では、このキャッシュは、それぞれ３２個の５１２バ
イト・ブロックに分割された１６キロバイトのＲＡＭを
含む。各ブロックは、ディスク１８．２０または２２の
うちの１つから検索されるデータに対応する。

各待ち行列エレメント、たとえば３８または４０は、Ｃ
ＰＵプロセッサ３ｏ中で実行中の記憶装置ドライバから
の単一のコマンドを記憶する。アダプタ１４はさらに、
ディスク１８．２０１２２およびシステム中央演算装置
１０の両方とインターフェースする処理能力をアダプタ
に与えるコントローラ５４を有する。

システム装置ドライバは、４つのコマンドのうちの１つ
をアダプタ１４に発行する。これらのコマンドは、書込
み、読取り、リード・アヘッドおよびキャッシュ読取り
である。書込みコマンドは、中央演算装置１０の（内蔵
の）メモリからのデータを指定したディスクに書き込む
要求である。読取りコマンドは、データをディスクから
検索し、中央演算装置１０のメモリに供給することを要
求する。リード・アヘッド・コマンドは、ＣＰＵプロセ
ッサ３０中のアプリケ−７ヨン・ソフトウェアが発行し
た読取りコマンドに応答して、記憶装置ドライバ・ソフ
トウェアが発生する。リード・アヘッド・コマンドは、
ディスクからのデータをアダプタ・キャッシュ５６中の
アダプタ・キャッシュ・ブロックの１つに読み込むこと
を要求する。

読取りコマンドに応答してこの読取りコマンドによって
要求されているデータが実際にアダプタ・キャッンユ５
６に記憶されていると記憶ｇ置ドライバが判断したとき
に、記憶装置ドライバによってキャッシュ読取りコマン
ドが発生される。したがって、このアダプタ・キャッシ
ュ中のデータは、どのディスクにもアクセスせずに供給
できる。

リート・アヘッド・コマンドは、余分なディスクのシー
ク（ヘッドの移動）や回転時間を必要としないことに留
意されたい。このコマンドは、コマンド待ち行列３２．
３４．３６に記憶されている読取りコマンドが実際に要
求しているセクタの次のディスクのセクタに対して発行
される。コマンド待ち行列３２．３４．３６に記憶され
た読取りコマンドに応答して発行されるリード・アヘッ
ド・コマンドの数は、システム記憶装置ドライバが、こ
のコマンドが順次アクセスの一部であると判断するかど
うか、および、現在使用中のディスクの数の判断に依存
する。したがって、アダプタで読取りコマンドを実行す
る対価はきわめて小さい。リード・アヘッド・コマンド
を設けることの利点は、要求されそうなデータがアダプ
タ・キャッシュ５６に用意されていること、およびディ
スクのアクセスを必要としないことである。したがって
、ディスクのシークと回転時間が節減される。

記憶装置ドライバ・ソフトウェアを、フローチャート形
式で第３Ａ図、第３Ｂ図、第４図および第５図に示す。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、コマンドをアダプタ１４に
供給するソフトウェアのフローチャートである。第３Ａ
図および第３Ｂ図のフローチャートは各ディスク装置ご
とに独立して実行される。第３Ａ図を参照すると、記憶
装置ドライバは１００から出発して、ステップ１０８に
進み、システム待ち行列３２．３４．３６のうちの１つ
からコマンドを入力する。次にドライバはステップ１１
０に進み、それが読取りコマンドであるかどうかを判断
する。読取りコマンドでない場合、ドライバはステップ
１１２に進み、このコマンドが書込みコマンドであるこ
とを知り、ステップ１１２でアダプタ待ち行列が利用で
きるかどうかを判断する。利用できない場合、ドライバ
はステップ３００に進み、第５図に示すソフトウェアを
実行する。しかし、待ち行列エレメントが利用可能な場
合は、ドライバはステップ１１４に進み、書込みコマン
ドを利用可能な待ち行列エレメントに記憶するため、ア
ダプタ待ち行列に送る。

次にドライバはモードをランダムモードに切り換え、次
の読取りサイクルで単１個のリード・アヘッドだけを、
実行すべきであることを示す。次にドライバは、接続点
１０２を経てステップ１０６に進み、システム待ち行列
が空であるかどうかを判断する。そうである場合は、ド
ライバは第５図のソフトウェアから抜ける（接続点３０
０）。そうでない場合は、ドライバは再びステップ１０
８に進む。

ステップ１１０に戻って、コマンドが読取りコマンドで
ある場合は、ドライバはステップ１１８に進み、どのブ
ロックを読取るかを判断する。次にステップ１２０で、
ドライバはそのブロックがアダプタ・キャッシュ中にあ
るかどうかを判断する。そうであれば、ドライバはステ
ップ１２２に進み、そのキャッシュのためにアダプタ待
ち行列エレメントが使用可能であるかどうかを判断する
。

そうでない場合は、ドライバは接続点３００を経て第５
図のソフトウェアに進む。キャッシュ待ち行列エレメン
トが利用可能な場合は、ドライバはステップ１２４に進
み、読取りキャッシュ・コマンドをアダプタ・キャッシ
ュ待行列エレメントに送り、接続点１０２を経てステッ
プ１０６に戻る。

ステップ１２０に戻って、そのブロックがアダプタ・キ
ャッシュ中に無い場合は、ドライバはステップ１２２に
進み、そのｇ　Ｗにアダプタ待ち行列エレメントが利用
可能かどうかを判断する。そうでない場合は、ドライバ
は接続点３００を経て第５図のソフトウェアに進む。そ
うである場合は、ドライバはステップ１２４に進み、ブ
ロック読取りコマンドをその装置に対するアダプタ待ち
行列エレメントに送る。次にドライバはステップ１２６
に進み、待ち行列中の次の読取り要求が次のブロックに
対するものかどうかを判断する。そうでない場合は、ド
ライバはステップ１２７に進み、リード・アヘッド・コ
マンドの数を１に設定した後、”接続点１３２を経て第
３Ｂ図のソフトウェアに進む。次のブロックに対するも
のである場合は、ドライバはステップ１２８に進み、モ
ードを順次モードに切り換える。次に、ステップ１３０
で、ドライバはリード・アヘッド・コマンドの数を計算
し、これらのコマンドをアダプタに送る。好ましい実施
例では順次モードでのリード・アヘッド・コマンドの数
を、使用中のディスク装置の数に従って決定する。使用
する装置が１つだけの場合は、６つのリード・アヘッド
・コマンドが発行される。

２つの装置が使用される場合は、５つのリード・アヘッ
ド・コマンドが発行される。３つの装置が使用される場
合は、４つのリード・アヘッド・コマンドが発行される
。

次ニドライバは接続点１３２を経てステップ１３４（第
２図）に進む。ステップ１３４で、ドライバは次のブロ
ックがキャッシュ中にあるがどうかを判断する。ある場
合は、ドライバはステップ１３６に進み、このキャッシ
ュに対するアダプタ待ち行列エレメントがあるかどうか
を判断する。

そうである場合は、ドライバはステップ１３８で、アダ
プタから読取りコマンドを送り、キャッシュからシステ
ムメモリへ読取りブロックを送る。次にステップ１３９
に進み、最後に送られたコマンドが、現在のブロックに
対するリード・アヘッドであったかどうかを判断する。

そうでない場合は、ドライバは接続点１０２を通って出
て、ステップ１０６（第３Ａ図）に戻る。現在のブロッ
クに対するものであった場合は、ドライバはステップ１
４１に進み、モードを順次に設定し、ステップ１４３に
進んで、リード・アヘッド・コマンドの数を計算し、接
続点１３２を経てステップ１３４に進む。ステップ１３
６に戻って、キャッシュに対するアダプタ待ち行列エレ
メントが無い場合は、ドライバは接続点３００を経て、
第５図のソフトウェアに進む。

ステップ１３４に戻って、データがアダプタ・キャッシ
ュ中に無い場合は、ドライバはステップ１４０に進み、
アダプタ待ち行列があるかどうかを判断する。無い場合
は、ドライバは接続点３００を経て第５図のソフトウェ
アに進み、ある場合は、ドライバはステップ１４２に進
み、次のブロックに対する読取りコマンドをアダプタに
送る。ドライバはステップ１４４に進み、未処理のリー
ド・アヘッド・コマンドがあるかどうかを判断する。

無い場合は、ドライバは接続点１０２を経てステップ１
０６（第３Ａ図）に戻る。ある場合は、ドライバはステ
ップ１４８に進み、このリード・アヘッド・コマンドの
ために、アダプタ待ち行列エレメントが利用できるかど
うかを判断する。利用できるアダプタ待ち行列エレメン
トが無い場合は、ドライバは接続点３００を経て第５図
のソフトウェアに進む。利用できるアダプタ待行列エレ
メントがある場合は、ドライバはステップ１４９に進ん
で、リード・アヘッド・コマンドが要求したブロックに
対する未処理の要求があるがどぅがを判断する。ある場
合は、ドライバはステップ１５１に進んで、アダプタに
読取りコマンドを送った後、ステップ１５３に進み、再
びリード・アヘッド・コマンドの数を計算して接続点１
４６に進む。ステッブ１４９に戻って、このブロックに
対する要求が無い場合は、ドライバはステップ１５０に
進み、アダプタにリード・アヘッド・コマンドを送った
後、ステップ１５２に進んで、リード・アヘッド・コマ
ンドのカウントを減分する。次にドライババステップ１
４４に戻り、残りのリード・アヘッド・コマンドの処理
を行なう。

第４図は、アダプタ１４からのコマンド割込みが発生し
た場合のドライバ・ソフトウェアの動作を示す。アダプ
タ１４が読取り、書込み、リード・アヘッドまたはキャ
ッシュ読取りコマンドの実行を完了すると、ドライバは
コマンド完了割込みによってその旨を通知される。ドラ
イバが第３Ａ図、第３Ｂ図および第５図のソフトウェア
を実行している間に、コマンド完了割込みがあると、こ
のソフトウェアの動作が中断される。第４図を参照する
と、コマンド完了割込みがあると、ドライバはステップ
２００から出発し、ステップ２０２に進んで、完了した
コマンドがリード・アヘッド・コマンドであったかどう
かを判断する。そうであれば、ドライバはステップ２０
８に進む。そうでなければ、ドライバは、ステップ２０
４でアダプタ・キャッシュ・ブロックを解放し、肯定応
答（ＡＣＫ　）により、装置待ち行列からコマンドを解
除する。ドライバはステップ２０８に進み、その時ＩＪ
　−ド・アヘッド・コマンドが未処理であるかどうかを
判断する。そうでない場合は、ドライバは接続点１０２
を経てステップ１０６（第３Ａ図）に進む。リード・ア
ヘッド・コマンドが未処理の場合は、ドライバはステッ
プ２１０に進み、リード・アヘッドに対する次のブロッ
クが、コマンド待ち行列（待ち行列３２．３４または３
６）中の読取りコマンドのうちの１つに含まれているか
どうかを判断する。含まれていれば、ドライバはステッ
プ２１２に進み、要求されたブロックに対する読取りコ
マンドをアダプタに送り、ステップ２１４で、前述のよ
うに、リード・アヘッド・コマンドの数を計算するため
、順次モードに設定する。ステップ２１０に戻って、次
のブロックがシステム待ち行列中にない場合は、ドライ
バ・ステップ２１６に進み、次のセグメントに対するリ
ード・アヘッド・コマンドをアダプタに送り、ステップ
２１８で、未処理のリード・アヘッド・コマンドの数を
減分する。ステップ２１８またはステップ２１４のどち
らかから出た装置ドライバはステップ２２０に進み、ア
ダプタ待ち行列が利用可能かどうかを判断する。そうで
あれば、ドライバはステップ２０８に戻る。そうでなけ
れば、ドライバは接続点３００を経て第５図のソフトウ
ェアに進む。

第５図で、示された手順は、サービスされているすべて
の記憶装置に対するシステム・ブックキーパとして機能
する。ステップ３０２で、ドライバは現在の記憶装置で
実行されている状況と動作を記録する。記憶装置でいつ
動作が行なわれていないかを記録することは重要である
。この事実は、リード・アヘッドの数の計算にだけでな
く、いつすべての装置が十分にサービスされるかを決定
するのにも使用される。次にドライバはステップ３０４
に進み、次の装置を検査する。次にドライバはステップ
３０５で、コマンド待ち行列が空であるかどうかを判断
する。空であれば、ドライバはステップ３０６に進む。

空でなければ、ドライバはステップ３０８に進む。ステ
ップ３０８で、ドライバはその装置に対するアダプタ待
ち行列エレメントがあるかどうかを判断し、あればドラ
イバはステップ３１２に進み、その装置のシステム待ち
行列が空であるかどうかを判断する。そうでなければ、
ドライバは接続点１０４を経てステップ１０８（第３Ａ
図）に進む。その記憶装置に対するシステム待ち行列エ
レメントが空の場合は、装置ドライバはステップ３１４
に進み、その装置に対する未処理のリード・アヘッドが
あるかどうかを判断する。リード・アヘッド・コマンド
が未処理の場合は、ドライバは接続点１４６を経てステ
ップ１４４（第３Ｂ図）に進む。未処理のリード・アヘ
ッドが無い場合は、ドライバはステップ３０４に戻る。

ステップ３０８で、その装置にアダプタ待ち行列エレメ
ントが無い場合は、ドライバはステップ３０６に進み、
装置のすべてが適切にサービスされているかどうか、換
言すれば、ドライバが、何の機能実行する必要なしに、
その記憶装置にアクセスしたかどうかを判断する。そう
であれば、装置ドライバはステップ３１０で出る。そう
でなければ、装置ドライバはステップ３０４に戻る。

Ｅ０発明の詳細な説明したように本発明によれば、ハード・ファイルの
データアクセス時間を宵効に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明を適用しうるデータ処理システムを示
す図、第２図は、インターフェースと記憶装置に接続さ
れた記憶装置ドライバを説明する図、第３Ａ図および第
３Ｂ図は、記憶装置コマンドに応答する記憶装置ドライ
バ手順を示す流れ図、第４図は記憶インターフェースか
らのコマンド完了割込みに応答するための記憶装置ドラ
イバ手順を示す流れ図、第５図は記憶装置ドライバが２
つ以上の記憶装置にサービスする場合に実行する手順を
示す流れ図である。１０．３０・・・・中央演算装置、１４・・・・アダプ
タ、１８．２０．２２・・・・ディスク、３２．３４．
３６・・・・コマンド待ち行列、３８〜４８・・・・ア
ダプタ待ち行列エレメント、５０．５２．５６・・・・
アダプタ・キャッシュ、５４・・・・コントローラ。出願人　　インターナショナル・ビジネス・マンーンズ
・コーポレーション代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝　　−（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）順次的に位置付けられたブロックを含む複数のト
ラックにデータを記憶しまたは該トラックからデータを
検索する少なくとも１つの記憶手段と、（ｂ）（ｉ）上
記記憶手段の記憶および検索を制御し、（ｉｉ）該記憶装置から検索されたデータまたは該記憶
手段に記憶されるデータを記憶するためのデータバッフ
ァを含む、記憶装置インターフェース手段と、（ｃ）（ｉ）プロセッサから記憶手段アクセスコマンド
を受け取り、（ｉｉ）該記憶手段アクセスコマンドに応答して上記記
憶装置インターフェース手段にコマンドを供給し、（ｉｉｉ）上記プロセッサの要求していないデータにつ
いてのコマンドを供給するための手段を含む、記憶装置ドライバと、を有するデータ処理システム。