JPH02156353A - ディスクキャッシュ装置の制御方式 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明はデータを長時間にわたって保証し得るディス
クキャッシュ装置の制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は特開昭６２−１７１０５６号公報に開示されて
いるディスクキャッシュ装置の制御方式を示すブロック
図である。図において、（１）は電子計算機側の中央処
理装置、（２）はインタフェースユニット、（３）はデ
ィスクキャッシュ装置、（４）はディスク制御装置で、
（５）はディスクユニットである。

また、ディスクキャッシュ装置（３）は、マイクロプロ
セッサ（３１）、リードオンリメモリ（３２）、バッテ
リ（３４）、キャッシュメモリ（３５）及びワーキング
メモリ（３６）から構成されている。

上記のように構成された従来のディスクキャッシュ装置
の制御方式においては、例えば書込み命令が入力すると
、ワーキングメモリ（３６）にディスク先頭アドレス、
１ブロック分のデータ等が書込まれると共に、未書込み
情報（ディスクユニットへまだ書込まれていない旨を意
味する情報）が書込まれる。そして、これらの書込み動
作が正常に完了すると、中央処理装置（１）に対してそ
の動作が正常に完了したことが応答される。この応答を
もってワーキングメモリ（３Ｂ）の一連のデータが読み
出され、キャッシュメモリ（３５）に最新のデータとし
て書込まれる。引続き、或いは適時にディスクユニット
（５）にワーキングメモリ（３６）の一連のデータが書
込まれる。その書込みが完了すると、ワーキングメモリ
（３６）の未書込み情報がクリアされる。そして、一連
の書込み動作が終了すると、次の書込み命令を待つ。

ワーキングメモリ（３Ｂ）にデータが書込まれた時点に
おいて、主電源が切れると、ワーキングメモリ（３Ｂ）
はバッテリ（３４）によりバックアップされて、そのデ
ータは保持されているが、キャッシュメモリ（３５）の
内容は破壊される。

次に、主電源が再投入されると、キャッシュメモリ（３
５）のデータがクリアされ、ワーキングメモリ（３６）
内の未書込み情報がチエツクされ、この情報があると、
ワーキングメモリ（３６）内のデータはディスクユニッ
ト（５）には未だ書込まれていないものであるから、デ
ィスクユニット（５）にワーキングメモリ（３６）の一
連のデータが書込まれる。書込みが完了すると、未書込
み情報がクリアされて、アイドルに戻る。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように従来のキャッシュディスク装置の制御方式
におけるライトバック方式は、ディスクキャッシュメモ
リ（３５）の他にワーキングメモリ（３６）を設け、こ
のワーキングメモリ（３６）をバッテリ（３４）でバッ
クアップすることで、電源断におけるデータ消失をリカ
バーしていた。

しかしながら、上記の制御方式ではバッテリバックアッ
プしている箇所がワーキングメモリ（３６）（１命令分
）だけのため、ワーキングメモリ（３６）内のデータを
ディスクユニット（５）に書込まない内に次のライト命
令が発生すると、ワーキングメモリ（３６）内のデータ
がディスクユニット（５）内に書込まれるまで待機しな
ければならず、必ずしも高速化が十分でなかった。

この発明は、上述の問題点を解決するためになされたも
のであり、上記の待機の必要をなくして書込みの高速化
を可能にしたディスクキャッシュ装置の制御装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るディスクキャッシュ装置の制御方式は、
階層化されたキャッシュメモリを持ち、高階層のキャッ
シュメモリはバッテリバックアップされ、ディスクユニ
ットに書込む前に数ブロツク連続的にデータを受は取る
ことができるようにしたものである。電子計算機側より
転送された書込みデータを、一旦、キャッシュメモリに
書込み、その後ディスクユニットに書込むディスクキャ
ッシュ装置の制御方式において、スタテックＲＡ　Ｍよ
りなり、少なくとも電子計算機側から転送される書込み
データを複数ブロック蓄積できる容量を有し、該書込み
データのディスクユニットへの書込みが完了したか否か
を示す情報を記憶する補助キャッシュメモリと、補助キ
ャッシュメモリをバックアップする電源とを有する。

そして、書込みデータを、一旦補助キャッシュメモリに
書込み、その後、その書込みデータの補助キャッシュメ
モリへの書込みが完了した時点で書込み完了を電子計算
機側へ通知し、電源復旧時には補助キャッシュメモリ内
のインデックス部の情報に基づいて補助キャッシュメモ
リ内の書込みデータをディスクユニットに書込む。

［作　用コ この発明においては、補助キャッシュメモリ内のデータ
をディスクユニットに書込まない内に次の書込み命令が
発生しても、補助キャッシュメモリには数ブロック分の
データを格納することができるので、その書込み命令に
基づいたデータを待機させることなく書込みことができ
る。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例に係るディスクキャッシュ
装置の制御方式を示すブロック図で、図中において第２
図と同一構成部分は同一符号をもって表わしている。即
ち、（１）は電子計算機側の中央処理装置、（２）はイ
ンタフェースユニット、（３ａ）はディスクキャッシュ
装置、（４）はディスク制御装置で、（５）はディスク
ユニットである。

また、ディスクキャッシュ装置（３ａ）は、マイクロプ
ロセッサ（３１）、リードオンリメモリ（３２）、バッ
テリ（３４）、キャッシュメモリ（３５）及び補助キャ
ッシュメモリ（３７）から構成されている。

キャッシュメモリ（３５）は、ダイナミックＲＡＭより
なり、中央演算装置（１）を介して主記憶装置（図示せ
ず）からのデータが補助キャッシュメモリ（３７）に書
込まれると、次にそのデータが順次書込まれ、書込みス
ペースがなくなると、使用頻度の少ないものから消去さ
れる。

そして、これらのデータを使用する際には、キャッシュ
メモリ（３５）内を検索してヒツトした場合にはその中
から読出すようにし、ミスの場合にはディスクユニット
（５）の該当データを同様に書込むようにしている。そ
のデータ容量は、ディスクユニット５の容量の１ノ１０
０〜１１１０程度であり、この実施例では数Ｍバイトの
容量を持たせである。

その内容は、約ＩＫバイトよりなる単位のブロックが約
１０００で構成されるデータ部と、これら各ブロック内
に何番目のセクタの内容が記憶されているかを示す索引
情報としてのテーブル部とよりなる。

補助キャッシュメモリ（３７）は、スタティックＲＡＭ
よりなり、主記憶装置から一時に転送されるデータ、こ
こでは数ブロック分のデータを貯えるのに必要な６４に
バイトの容量を持たせである。

バッテリ（３４）は、ディスクキャッシュ装置（３ａ）
に係わる主電源が停電等で切断した時、数日間〜或いは
数ケ月間にわたって補助キャッシュメモリ（３７）に対
してその電源をバックアップして、これに記憶されてい
るデータが消失しないようにするためのものである。

第３図は補助キャッシュメモリ（３７）のメモリマツプ
を示す図で、この実施例では、１６進数ｒ　００００ｊ
からｒ　ＦＦＦＦＪまでの６４にバイトよりなり、ｒ　
［１４０［ＩＪからｒ　ＰＦＰＦＪまでが主記憶装置か
らのＮ１０７２分のデータを記憶するデータ部、ｒ　０
ＯＯＯＪ〜「０３ＦＰＪまでがインデックス部として構
成される。

インデックス部としては、データ部に書込んだデータの
補助キャッシュメモリ（３７）としてのメモリアドレス
に２バイト、ディスクユニット（５）に書込む際に必要
なディスク先頭アドレスとして、ユニットアドレス、シ
リンダアドレス、ヘッドアドレス及びセクタアドレスに
４バイト、データ量（セクタ数）を示すセクタ部に１バ
イトをそれぞれ用意し、更にその他必要な情報を記憶す
るための情報部に１バイト用意し、１セクタ分の情報を
管理するために８バイトを用意している。１セクタに　
２５８バイト記憶されるとすると、６４にバイトでは２
５６セクタ必要となるため、２にバイトがインデックス
部の容量となる。

第４図はキャッシュメモリ（３７）の情報部の説明図で
あり、ビット０が“１°のときにはディスクユニット（
５）に未書込みの状態、ビット１が“１″のときにはキ
ャッシュメモリ（３５）に未書込みの状態を示しており
、これらは未書込み情報と称するものとする。ビット２
が“１°のとき先頭セクタであることを意味し、例えば
データが１セクタ分のときには該当するセクタの情報部
のビット２を“１＃にセットする。また、データが２セ
クタにわたる場合にはＮｏ、　１のセクタの情報部のビ
ット２を“１°、Ｎ（Ｌ２のセクタの情報部のビット２
を“０”に、Ｎα３のセクタの情報部のビット２を“０
”にそれぞれセットする。

次にその動作について説明する。

第５図は主記憶装置からのデータの各書込み制御に関す
るフローチャートである。マイクロブセッサ（３１）が
中央処理装置（１）からの書込み命令を受は取ると、書
き込み処理を開始し、マイクロプロセッサ（３１）が補
助キャッシュメモリ（３７）のインデックス部の情報部
をチエツクしく８１２）　、ビット０及びビット１の双
方が“０”、即ち未書込情報が書込まれていないセクタ
を捜すことで空エリアを捜す（９１３）。空エリアがあ
ると、インデックス部のセクタ部にセクタ数を書込み（
３１４）　、インデックス部のディスクアドレス部にア
ドレスを書込み（Ｓ１５）　、インデックス部の情報部
に未書込み情報の書込みを行い（ビット０，１に“１°
をセットする）、更に、インデックス部の先頭セクタに
情報部のビット２に“１”を書込む（８１７）。

次に、既にインデックス部のセクタ部に書込んだセクタ
数が２以上であるか否かについて判断しく８１８）　、
２以上である場合にはセクタ数に対応するインデックス
部のセクタ部を“０”とし、情報部に未書込み情報を書
込み（ビット０，１に“１”をセットする）、ビット２
に“０″をセットする（Ｓ１９）。従って、セクタ数が
３の時のセクタ部のセクタ部及び情報部は次のようにな
る。

ＮαＩＮα２Ｎα３ セクタ部　　　３　　０　　０ 情報部 ビット０　１　　　１　　　１ ビツト１　　１　　　１　　　１ ビツト２　　１　　　０　　　０ セクタ部のセクタ部が′１“の場合には（Ｓ１８）、次
のセクタのインデックス部に情報を書込む必要がないの
で上記のステップ（８１９）は省略される。

以上のようにしてインデックス部への書込みが終了する
と、電子計算機側の主記憶装置のデータを補助キャッシ
ュメモリ（３７）のデータ部に書込む（Ｓ２０）。デー
タが３つのセクタにわたるときには、例えばＮα１〜Ｎ
１１Ｌ３のセクタのデータ部にデータが格納される。全
てのデータが書込まれると、電子計算機側の中央処理装
置（１）に動作が正常に完了した旨を応答する（８２２
）。その後はアイドルに戻る（８２３）。

ところで、インデックス部の情報部をチエツクした際に
空きエリアがないと判断された場合には（ＳＬ２）（８
１３）　　、次に情報部のビット２が“０”かどうかを
判断して、“１”でなければ、次のセクタのインデック
ス部に進み、再び空エリアの有無を探索してい＜　（８
１２）（Ｓ１３）、それ以降の動作は上述の動作を繰り
返すことになる。

情報部のビット２が“１”の場合にはそのセクタは先頭
のセクタであるから、そのセクタ及びそれに続くセクタ
（例えばＮα１〜Ｎへ３のセクタ）のデータ部のデータ
をキャッシュメモリ（３５）に書込み（３２Ｂ）　、デ
ィスク制御装置（４）は補助キャッシュメモリ（３７）
のインデックス部のディスクアドレス等の情報に基づい
てディスクユニット（５）ヘシークしく５２７）　、該
当するトラックにキャッシュメモリ（３５）のデータを
書込む（９２８）。その後、インデックス部の情報部を
クリアする（Ｓ２９）。このようにして、補助キャッシ
ュメモリ（３７）のデータを吐き出して空きエリアを形
成し、上記の空きエリアの探索に戻り（８１２）　（Ｓ
１３）、その空きエリアにデータを書込んでいく動作を
してい＜　（３１４，・・・）。

第６図は補助キャッシュメモリ（３７）のデータを適当
なタイミングでディスクユニット（５）に書込んで補助
キャッシュメモリ（３７）に空きエリアを設けておく動
作を示すフローチャートである。

定常的にはアイドル状態にあり（Ｓ３０）　、タイマ等
により一定のタイミングで割込み信号が入力されると（
Ｓ３１）　、マイクロプロセッサ（３１）はインデック
ス部の情報部に未書込み情報があるかどうかを判断する
（８３２）。未書込み情報がある場合には、次に情報部
のビット２が“１°かどうかを判断する（Ｓ３３）。ビ
ット２が“１＃でない場合には次のセクタのインデック
ス部に進んで（Ｓ３９）　、インデックス部の情報部の
チエツクに戻る（Ｓ３３）。

ビット２が“１”である場合、即ち先頭セクタである場
合には、そのセクタ及びそれに続くセクタ（例えばＮ［
Ｌ１〜Ｎα３のセクタ）のデータ部のデータをキャッシ
ュメモリ（３５）に書込む（Ｓ３５）。

その後、ディスク制御装置（４）は補助キャッシュメモ
リ（３７）のインデックス部のディスクアドレス等の情
報に基づいてディスクユニット（５）ヘシークしく８３
Ｂ）　、該当するトラックにキャッシュメモリ（３５）
のデータを書込む（８３７）。その後、インデックス部
の情報部をクリアする（Ｓ３Ｂ）。例えばＮＯ，１〜Ｎ
α３のセクタのデータがディスクユニット（５）へ転送
されたとすると、これらの情報部がクリアされる。そし
て、上記の一連の動作を電子計？ 算機側の中央処理装置（１）からの命令を受は取るまで
繰り返し、補助キャッシュメモリ（３７）のデータを吐
き出して空きエリアを形成しておく。

このように第６図の演算動作により空きエリアを確保し
ておくことにより、第５図の演算の際に空きエリアがあ
る状態にしておいて、その演算時間を短縮している。

ところで、補助キャッシュメモリ（３７）にデータが書
込まれた時点において、つまり補助キャッシュメモリ（
３７）にインデックス部の情報部に未書込み情報が書込
まれたままで電源が切れると、補助キャッシュメモリ（
３７）はバッテリ（３４）によってバックアップされて
、そのデータは保持されているが、キャッシュメモリ（
３５）の内容は破壊されている。

第７図は主電源が再投入された時の動作を示すフローチ
ャートである。電源がオンになると、キャッシュメモリ
（３５）のテーブル部がクリアされる（３４０）。テー
ブル部がクリアされることによってデータ部もクリアさ
れたことになる。

次に、補助キャッシュメモリ（３７）のインデックス部
の未書込み情報がチエツクされ（Ｓ４１）　、未書込み
情報があれば（ビット０．１が“１″）、補助キャッシ
ュメモリ（３７）内のデータはディスクユニット（５）
に未だ書込まれていないものがあるから、ディスクユニ
ット（５）のアドレスが指定されてシークしく５４３）
　、これに補助キャッシュメモリ（３７）の一連のデー
タが書込まれる（Ｓ４４）。書込みが完了すると書込み
未書込み情報はクリアされる（ビット０．１が“Ｏｏと
なる）　（Ｓ４５）。

そして、次のインデックス部の情報部をチエツクして（
３４６）　、ステップ（Ｓ４２）に戻る。ステップ（Ｓ
４２）において未書込み情報があれば上記のステップ（
８４３）〜（３４６）を繰り返し、書込み情報がないと
きは全インデックス部の情報部をチエツクしたかどうか
を判断して、全てについてチエツクしていないときには
次のセクタの情報部をチエツクして（８４Ｂ）　、ステ
ップ（Ｓ４２）に戻る。全てについてチエツクしている
と判断された場合には（Ｓ４７）既に書込みが終了して
いるから、直ちにアイドルに戻る（３４８）。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、主電源が切れた時
、ディスクユニットに未だ書き込まれていないデータを
、バックアップされた小容量の補助キャッシュメモリに
より保証するようにしたので、書込みデータを小容量の
バッテリで比較的長時間にわたって保証できる。

また、この補助キャッシュメモリをインデックス部とデ
ータ部に分け、セクタ単位で未書込み情報と空き情報を
区別できるようにしたため、既に受は取ったデータがデ
ィスクユニットに書込まれていなくとも、補助キャッシ
ュメモリに空エリアがあれば例えば数ブロック分の書き
込み命令を中央処理装置側から受は取ることができる。

このため、中央処理装置側からは連続的に書き込みデー
タを転送することができ、データ転送の高速化が実現で
きている。

また、キャッシュメモリはバックアップする必要がなく
ダイナミックＲＡＭで構成することができるので低価格
となり、その大容量化も容易となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディスクキャッシュ装置の制御方式の
一実施例を示すブロック図、第２図は従来の制御方式の
一例を示すブロック図、第３図は補助キャッシュメモリ
のメモリマツプを示す図、第４図は補助キャッシュメモ
リの情報部の説明図、第５図は書込み制御を示すフロー
チャート、第６図は定期的に補助キャッシュメモリのデ
ータをディスクユニットに転送する際の動作を示すフロ
ーチャート、第７図は電源再投入時の制御を示すフロー
チャートである。 （１）・・・中央処理装置、（２）・・・インタフェー
スユニット、（３ａ）・・・ディスクキャッシュ装置、
（４）・・・ディスク制御装置、（５）・・・ディスク
ユニット、（３１）・・・マイクロプロセッサ、（３２
）・・・リードオンリメモリ、 （３４）・・・バッテリ、 （３５）・・・キャッシュメモ 情ｌ娶部 ／ ＼ 第 図 第 コ 区 第 図 第４図 祠仙カキマッシュメ七りへの１１ル〜が酢ｔ、示りフロ
ー子ヤ柩５図 ト Ｊ　Ｑ３／ 分スクユニットへの書込赴１力棺麦示すフローチャート
第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子計算機側より転送された書込みデータを、一旦、キ
   ャッシュメモリに書込み、その後ディスクユニットに書
   込むディスクキャッシュ装置の制御方式において、 スタテックＲＡＭよりなり、インデックス部とデータ部
   とから構成され、インデックス部はセクタ単位で書込み
   データのディスクユニットへの書込みが完了したか否か
   を示す情報を記憶し、データ部はインデックス部に対応
   して複数のブロック分のデータを記憶する補助キャッシ
   ュメモリと、該補助キャッシュメモリをバックアップす
   る電源とを有し、 書込みデータを、一旦補助キャッシュメモリに書込み、
   その後、前記書込みデータの補助キャッシュメモリへの
   書込みが完了した時点で書込み完了を電子計算機側へ通
   知し、 電源復旧時には、補助キャッシュメモリ内のインデック
   ス部の情報に基づいて補助キャッシュメモリ内の書込み
   データをディスクユニットに書込むようにした ことを特徴とするディスクキャッシュ装置の制御方式。