JPH01151070A

JPH01151070A - ディスク制御装置

Info

Publication number: JPH01151070A
Application number: JP30951987A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Okamoto; 豊岡本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-13
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JP2507497B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、磁気ディスク装置や、光デイスク装置等を
制御するディスク制御装置に関し、特に、複数台のディ
スクの制御装置に関する。

（従来の技術）磁気ディスクや光ディスクのようなディスク装置では、
データは媒体に円周状に形成されたトラックに記録され
る。従って、複数のトラックにまたがって記録されたデ
ータをアクセスする場合、ヘッドの切り換えや他のシリ
ンダヘシークをする間はデータを転送することができな
い。また、トラック上のデータをアクセスする場合も、
目的とするデータの記録位置に回転するまでは、やはり
転送を行うことができない。こうした機構上の要因によ
る待ち時間がディスク装置の速度低下の一因である。

この低速なアクセスに起因するスループットの低下を抑
えるため、従来、同一インターフェース上に４台ないし
８台のディスク装置を接続し、ある装置にシークを伴う
命令を出し、そのドライブがシークを実行している間に
他のドライブに対してシークを伴う命令を出して時間の
かかるシーク動作を並行して行わせる制御がとられてい
た。

一方、ディスク装置のデータ転送速度は、ディスク径、
回転数、記録密度によって決まるものである。から、こ
れを単体の装置で上げるのは様々な技術的問題を含むた
め容易ではない。

そこで従来、このデータ転送速度を上げる目的で複数台
の装置を並行して制御する方式もとられてきた。即ち、
一連のファイルデータを構成する、１バイトあるいは１
ワ′−ドのデータをビット毎に分解し、各ビットを複数
台のディスク装置に割り当てて、並行にデータを転送す
ることによって、見かけの転送速度を上げるものである
。

複数のドライブを並行してシークさせれば、上位装置と
のインターフェースのスループットを上げることは可能
であるが、従来は、この複数台のドライブの制御方法が
、基本的には単一ドライブの制御の延長である場合が多
かった。即ち、ディスクに記録される個々のファイルは
、各々１台の装置に割り当てられるので、別々の装置に
割り当てられた複数のファイルに対するアクセスでなけ
れば、シーク動作が並行して行われることはなく、スル
ープットの向上は望めない。さらに、スループットが向
上する場合でも、これは、全体のアクセスに関してであ
って、（固々のファイルに着目した場合は、アクセス時
間が短縮されるわけではないし、データの転送路が１つ
しかない場合は、他のファイルが転送されている開時た
されることもある。また、この方式では、ファイルとデ
ィスク装置が１対１に対応しているから、データ転送速
度は、ディスク装置単体のデータ転送速度を越えること
ができない。

一方、ファイルデータをビット毎に分解し、各ビットを
複数台のディスク装置に割り当てる方式では、各ビット
の同期を何等かの方法でとる必要があるため、シーク動
作等にともなってディスクからのデータの転送が中断さ
れることに起因するアクセス速度の低下を、ディスク装
置を複数台接続することで吸収することはできない。

（発明が解決しようとする問題点）上記したように、従来の方式では複数のディスク装置に
上位装置からデータを転送する場合、スループット、ア
クセス時間、データ転送速度の向上を共に望むことはで
きなかった。

そこで本発明は、一つのファイルを非同期に動作してい
る複数台のディスク装置に分散させて記録／再生し、シ
ーク動作等でデータの転送が途切れてもそれによるアク
セス速度の低下がなく、かつ、ディスク単体のデータ転
送速度による制限を受けない高速なデータ転送を可能と
するディスク制御装置を提供することを目的とする。

制御装置には、書き込み時にはデータを各装置に割り振
り、読み出し時にはデータを上位装置上での順番に再構
成するためのランダムアクセス可能なメモリで構成され
たバッファを持たせる。

このバッファを、大きく２つ以上のブロックに分け、そ
の各々を、さらに、接続されるディスク装置数と同じＮ
個のセクシ冒ンに分割する。上位装置と制御装置とのデ
ータの転送は、ブロックを単位として行い、ディスク装
置と制御装置とのデータ転送は、Ｎ個のセクシ璽ンに対
応した各ディスク装置が並行して行う。Ｎ（Ｉｌ！（Ｄ
セクシ曹ンはブロック内のデータを時系列方向にスライ
スする形とする。各ブロックは順次切り替えて使用され
る。

このような構成のバッファと、そのデータの流れを制御
する回路とを用いることにより、時間的に連続したＮ個
のセクシ目ンのデータが上位装置との間で転送されてい
る時間内に、各装置のシーク動作等にともなう、ディス
ク装置と制御装置間のデータ転送の中断時間を吸収させ
、さらに、装置数Ｎを増加させることにより、上位装置
とのデータ転送をディスク装置のデータ転送速度より上
げて連続的に行わせる。

（作用）複数台のディスク装置にバッファメモリを用い、時系列
方向に分割したデータを割当てることによりシーク、転
送レートにとられれない高速アクセスを行い得るもので
ある。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。＠１図
は、本発明の構成図である。バッファのブロック数はＡ
、Ｈの２つとし、装置数Ｎは、前項式（１）をもとに効
率１最も適切な値とする。

始めに、データの読み出し時の動作を説明する。

上位袋ｒＭｌｏ１は、データの読み出し命令を、データ
の開始アドレス及びデータ長と共にバス１１１を通じて
コントロールブロック１０５に送る。

１０５では１この開始アドレスとデータ長をもとに各装
置（一部の場合もある）の実際にアクセスされるべき物
理的なアドレス（位置）を割り出し、各装置の制御用バ
ス１１６に制御信号（情報）を発生させる。また、これ
と同時に、データフロー制御ブロック１０６に対し制御
線１１５を通して最初に使用するバッファブロックを指
示する。いま仮に、この指示がＡであるとする。

１０５よりデータの読み出しを指示されたディスク装置
は、直ちにアクセスを開始し、データの転送が可能にな
った装置は、データ及び制御線１１４を通して１０６に
データを送る。１０６は、１１５による指示に従ってデ
ータ及び制御線１１２を通してバッファブロックＡのそ
の装置に対応するセフシロンにデータを書き込む。１セ
クション分のデータを転送し終えた装置は、その旨を１
０５に１１６を通して通報し、必要ならば、次の１セク
ション分のデータに対してアクセスを開始する。次のア
クセスを開始した装置に対応する１０６に対しては、１
０５がブロック切り換えの指示を出す。

一方、上位装置側については、１０５が、上位装置に対
するデータ転送が記録時と同じになるように、該当する
バッファブロック及びセクションの指示を制御線１１９
を通してデータフロー制御ブロック１０２に送る。１０
２はデータ及び制御線１１７または１１８を使用して該
当セフシロンのデータを読みだしてデータ及び制御線１
１０を通して上位装置に送る。データのオバーランに対
する監視および措置は１０５または１０２で、オーバー
フローに対しては１０５または１０６において行われる
。

次にデータの書き込み動作を説明する。１０１は、デー
タの書き込み命令を、格納先の開始アドレス及びデータ
長と共に１１１を通じて１０５に送る０１０５は、各装
置に、読みだし時と同様の処理により制御信号を発し、
同時に、１０２に対しては該当セクションの指示を、１
０６に対しては使用ブロックの指示を行う。データの転
送が可能となった装置は、１０６を通してデータの書き
込みを行い、必要ならば次の１セクシ冒ンのためのアク
セスを開始する。データのオーバーラン及びオーバーフ
ローに対する監視及び措置は、１０５または１０２．１
０６において行われる。

１セクシロンの大きさについては、前項式（１）をほぼ
満たす範囲であれば、１トラック分、その整数分の１、
または、ヘッド切り換えに起因する待ち時間が無視でき
る場合、１シリンダ分、その整数分の１等に選ぶのが適
当である。この選択は、１０５内のアドレス変換プログ
ラムのパラメータを変えることで容易に変更できる。

ここでは、仮にディスク装置数は３台、バッファブロッ
クはＡ、Ｂの２つとし、それぞれ、セクシ目ン人１．Ａ
２．Ａ３とＢｌ、Ｂ２．Ｂ３に分かれているものとする
。また、記録／再生されるデータの上位装置上での順序
もこの順番であるとする。

第２図は、データ読み出し時のタイムチャートの１例で
ある。（ａ）、（ｂ）、ＣＣ’）は、各々３台のディス
ク装置とバッファ間のデータの転送を示している。２０
１はデータの転送が継続している期間を示し、例えば、
”Ａ１”は、バッファブロックＡのセフシロンＡ１との
間でデータの転送をしていることを示す。２０２はシー
ク動作等で、データの転送が中断している期間を示す。

（ｄ）は、バッファと上位装置間のデータ転送で、２０
３の斜線部分では、転送が行われていない。２０４は１
図中のセクションのデータが転送中であることを示す。

いま、あるファイルの読み出しにおいて、第２図の様に
（Ｃ）の装置のシークが最初に終了したとする。この装
置は直ちに、バッファのセクションＡ３ヘデータを転送
し、残りのデータをアクセスするために次のシーク動作
にはいる。（ａ）。

（ｂ）の装置についても、非同期に同様の動作が行われ
る。

一方、上位装置とバッファ間の転送は、（ｄ）に示すよ
うに、ファイルの最初のデータが記録されている（ａ）
装置からセクシ璽ンＡ１にデータが転送されると同様に
開始する。この例では、セクシ菫ンＡ１のデータ転送が
終了しても、まだ（ｂ）の装置のシークが終わっていな
いため、上位装置−バラフッ間のデータ転送は、−旦中
断する。しかし、ディスク装置−バッファ間の転送継続
時間ｔ１．シーク等によるデータ転送の中断時間ｔ２と
、上位装置−バラフッ間での１セクシ。

ン分のデータ転送時間ｔ３．ディスク装置数Ｎとの間に
次の式（１）の関係が成り立っていれば、最初のシーク
に一番時間のかかった装置のデータが読み出された後は
、上位装置とバッファ間のデータ転送は途切れることな
く継続される。

ｔｌ＋ｔ２≦　ｔ３ＸＮ・・（１）第３図は、データ書き込み時のタイムチャート０１例で
ある。（ａ）は、上位装置からバッファへのデータの転
送を示しているう（ｂ）、（Ｃ）？（ｄ）は、各装置と
バッファ内の対応するセフ９１ン間のデータ転送である
。書き込みの場合、上位装置とバッファ間のデータ転送
が中断することはない。そのかわり、最初のブロックへ
のデータ転送が終了するまで、第３図（ｄ）の装置の３
０１のように、シーク終了後も上位装置からデータが転
送されるのを待たされることがあるが、２番目のブロッ
クへのデータ転送以降は、式（１）の関係が成り立って
いれば、バッファーディスク装置間のデータ転送も途切
れることはなくなる。

式（１）は、シーク動作等によるデータ転送の中断時間
ｔ２が装置数Ｎを増やすことで吸収できることを示して
いるだけでなく、Ｎを大きくした場合、上位装置とのデ
ータ転送時間ｔ３を短縮できることも示している。第４
図は、第２図と同じ装置を５台接続した場合の読みだし
時のタイムチャートである。この場合、上位装置との１
セクシ璽ン分のデータ転送時間ｔ３を第２図の場合の３
分の２に短縮しても連続転送が可能である。ただし１シ
ークに最も時間のかかった装ＮＢの最初のデータが転送
されるまでは、第４図４０１．４０２のように、上位装
置とのデータ転送時間ｔ３０は、ディスク装置側の転送
速度で制限されるし、転送が中断することもあり゛うる
。第５図は、シーク時間に比べてデータの連続転送時間
が長い場合の例である。この場合は、上位装置側のデー
タ転送速度が、ディスク装置側の４倍になる。

式（１）において、ｔｌ、ｔ３．Ｎは、はぼ設計時に確
定することができるが、ｔ２については、実動時の値が
一定していない場合が多い。式（１）は、等号の成り立
つ場合が最も効率がよく、不等号の範囲では、上位装置
側のデータ転送に中断は起きないが、ディスク装置−バ
ッファ間の転送に待ち時間がはいる。また、式（１）が
成り立たない範囲では、上位装置側の転送に中断時間が
入る。

実際の動作において、常に等号を成り立たせることは難
しいが、多少ずれた条件で動作させても、本発明の効果
が損なわれるものではない。

上記の実施例では、全体の動作タイミングに関するコン
トローラブロック１０５の介入が頻発するが、基本的に
各装置は非同期に動作しているので、データフロー制御
ブロック、ディスク装置に処理能力の高いものを用いる
事により、１０５の負担を軽減する事は容易である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において種々賓更して実施するこ
とができる。

〔発明の効果〕

この発明によるディスク制御装置を用いると、ディスク
装置のアクセス速度を低下させている主要因の一つであ
るシーク時間に伴う中断時間なしにデータ転送を行うこ
とができ、さらに装置数を増加させることにより上位装
置とのデータ転送速度をディスク装置のデータ転送速度
より上げて連続転送することも可能となるので、ディス
ク装置そのものの性能を向上させなくても、上位装置の
許容する最高限度までデータ転送を高速化し、その結果
としてディスク装置へのアクセス時間を大幅に短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は読み
だし動作に関するタイムチャート、第３図は書き込み動
作に関するタイムチャート、第４図、第５図は装置数を
増加させた場合のタイムチャートである。１０１・・・上位装置、１０２・・・データフロー制御ブロック、１０３・・・
バッファブロック、１０４・・・バッファブロック、１０５・・・コントロールブロック、１０６・・・データフロー制御ブロック、１０７・・・
ディスク装置、１１０・・・データ及び制御線、１１１・・・入出力制御バス、１１３・・・データ及び制御線、１１４・・・データ及び制御線、１１５・・・データ及び制御線、１１６・・・制御線。

Claims

【特許請求の範囲】上位装置からのデータ転送に対し非同期に動作するＮ台（Ｎは２以上）のディスク装置制御装置で
あって、ディスク装置が連続転送可能なデータ長のＮ倍
の容量を持つバッファメモリを複数組備え、前記上位装
置とのデータ転送はこれらバッファメモリを相互に切り
換えて使用し、各々のバッファメモリ内のデータは時系
列方向にディスク装置の連続転送可能なデータ長に分割
され、ディスク装置とのデータ転送は、この分割された
メモリ領域に対応させた装置間で行うことを特徴とする
ディスク制御装置。