JPH04267421A - 仮想ファイルによるデータ入出力方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は仮想ファイルによるデー
タ入出力方式、特に主記憶装置と外部記憶装置との間で
大量のデータを入出力するプログラムで主記憶装置をあ
る決った領域（バッファ）に区切りそのバッファを仮想
的にファイルと見立ててデータの入出力を行う仮想ファ
イルによるデータ入出力方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の仮想ファイルによるデー
タ入出力方式は、バッファが出力時には一杯に、入力時
にはバッファ上のデータを全て読み込んだ場合にこのバ
ッファをまるごと１レコードとして、指定された外部記
憶装置との間で入出力を行う。この際、プログラム上で
指定された一つ一つの装置番号に対応してそれぞれ一つ
ずつ外部記憶装置が割り付けられる。

【０００３】図８は従来例の構成を示すブロック図であ
る。

【０００４】メモリバッファ部７−１はメモリを仮想的
にファイルと見立ててデータを格納していく場所である
。図９に示すようにメモリバッファ部７−１はプログラ
ム実行時にメモリ上に動的に割り付けられたある大きな
配列（例えば配列名ＴＡＢＬＥ、配列の大きさｍｅｍｏ
ｒｙ　　ｓｉｚｅ）からなる。そしてこの配列はプログ
ラム上で使用される装置番号に対応して、ある一定の大
きさ（ｂｕｆｓｚ）で各々分割された複数の領域の集合
として使用される。

【０００５】バッファ入出力部７−２は、「読み込み」
（ＲＥＡＤ）あるいは「書き出し」（ＷＲＩＴＥ）命令
時に指定された変数あるいは配列等メモリ上の格納場所
と、指定された装置番号に対応するメモリバッファ部７
−１内のあるバッファ領域（ｂｕｆｆｅｒ１，ｂｕｆｆ
ｅｒ２…）との間でデータの入出力を行う。

【０００６】ディスク入出力部７−３は、バッファ入出
力部７−２で使用していたある装置番号に対応するバッ
ファがＷＲＩＴＥ時には一杯に、ＲＥＡＤ時にはバッフ
ァ上のデータを全て読み込んだ場合に、このバッファ領
域全体を１レコードとして、指定された外部記憶装置（
ディスク）との間で入出力を行う（この処理をページン
グと呼ぶ）。つまり、レコード長は前述したｂｕｆｓｚ
と同等の長さとなる。この際、ディスクのファイル形式
は順編成であり、データは１レコードずつ順次格納また
は搬出される。よって、ディスクはプログラム上で使用
している装置番号に対応して一つずつ割り当てられる。

【０００７】以上のことから、データの入出力はメモリ
上の中心に行われ、またディスクとの入出力はプログラ
ム側でブロッキングして行われるため、極めて高速な入
出力処理が可能となる。

【０００８】バッファ管理部７−４は上述した一連のデ
ータの受け渡しを制御し、メモリバッファ部７−１の管
理を司る。バッファ管理部７−４は以下の５つの部分か
ら成る。

【０００９】バッファ割り付け／解放部７−４−１は、
プログラム上である装置番号に対しての使用が宣言、ま
たは解除される都度、メモリバッファ部７−１にその装
置番号に対応するバッファ領域の割り付け、解放を行う
。

【００１０】バッファ容量検出部７−４−２は、後述す
る制御情報作成／検出部７−４−３およびバッファ入出
力制御部７−４−４の作動前にバッファ領域の残り容量
をチェックし、その情報をバッファ入出力制御部７−４
−４およびディスク入出力制御部７−４−５へ渡す。

【００１１】制御情報作成／検出部７−４−３は、バッ
ファ入出力時に１回で処理するデータの個数、つまりプ
ログラム上でデータをＷＲＩＴＥ／ＲＥＡＤする際の１
レコードのワード数を制御情報としてバッファ上の先頭
と後尾に付加あるいはそれらの位置からの読み取りを行
う。この制御情報をヘッダ、トレーラと呼ぶ。

【００１２】バッファ入出力制御部７−４−４は、バッ
ファ容量検出部７−４−２の情報と制御情報検出／作成
部７−４−３から得られたデータ１レコードのワード数
を基に、効率的なバッファ入出力の方法を選定し、バッ
ファ入出力部７−４−４へ指令を渡す。

【００１３】ディスク入出力制御部７−４−５は、バッ
ファ容量検出部７−４−２からバッファの残り容量が無
くなったという情報を受けてディスク入出力部７−３へ
作動の命令を出す。

【００１４】以上がバッファ管理部７−４の各機能であ
るが、当部全体での制御の情報を管理するために、図１
０で示すようなバッファ管理テーブルを設ける。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の仮想フ
ァイルによるデータ入出力方式では、プログラム上で使
用している装置番号に対応して外部記憶装置（ディスク
）が一つずつ割り当てられるため、装置番号の数は使用
している言語の制約を受ける。ＦＯＲＴＲＡＮの場合は
９９個である。

【００１６】また、一つ一つの装置に格納するデータの
量が少なくてもディスクが一つ割り当てられてしまうた
め、装置数が多い場合はシステムから与えられる資源を
無駄に使用してしまうばかりか、実行を遅延させる要因
にも成りかねない。

【００１７】さらにディスクのファイル形式は順編成の
ため、ディスクの巻き戻しや後退…ＦＯＲＴＲＡＮの「
ＲＥＷＩＮＤ」、「ＢＡＣＫＳＰＡＣＥ」時には、ディ
スクに対して実際にこれらの処理を行わなくてはならな
いため、処理時間が長くなってしまうという欠点がある
。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の方式は、主記憶
装置と外部記憶装置との間で大量のデータを入出力する
プログラムで、主記憶をある決った領域（バッファ）に
区切りそのバッファを仮想的にファイルと見立ててデー
タの入出力を行い、バッファの退避／復元に外部記憶装
置との間で入出力を行うデータ入出力方式において、バ
ッファと外部記憶装置との間で入出力を行う部分に、プ
ログラム上で使用している装置番号の先頭アドレスを管
理するファイルアドレス管理部および退避または復元し
たいバッファのレコード番号の情報を得るためのレコー
ドポインタテーブル設定部からなるレコード番号管理部
と、指定されたレコード番号がディスク上のどのファイ
ル上に存在するかを調べるファイル番号検出部およびそ
のファイル上での実際のレコード番号を決めるレコード
番号設定部からなる入出力アドレス管理部と、出力処理
時にファイル番号検出部で指定されたファイルが存在し
ない場合に、新規にファイルを作成するためのファイル
作成部とを有している。

【００１９】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。

【００２０】（構成）図１に示すように、本発明の仮想
ファイルによるデータ入出力方式は、従来技術で示され
たバッファを仮想的にファイルと見立ててデータの入出
力を行うために必要なメモリバッファ部１−１，バッフ
ァ入出力部１−２，ディスク入出力部１−３およびバッ
ファ管理部１−４，（バッファ割り付け／解放部１−４
−１，バッファ容量検出部１−４−２，制御情報作成／
検出部１−４−３，バッファ入出力制御部１−４−４お
よびディスク入出力制御部１−４−５から成る）に対し
て、レコード番号管理部１−５（プログラム上で使用し
ている装置番号の先頭アドレスを管理するファイルアド
レス管理部１−５−１および退避または復元したいバッ
ファのレコード番号の情報を得るためのレコードポイン
タテーブル設定部１−５−２から成る）と、入出力アド
レス管理部１−６（指定されたレコード番号がディスク
上のどのファイル上に存在するかを調べるファイル番号
検出部１−６−１およびそのファイル上での実際のレコ
ード番号を決めるレコード番号設定部１−６−２から成
る）と、出力処理時にファイル番号検出部で指定された
ファイルが存在しない場合に新規にファイルを作成する
ためのファイル作成部１−７が追加されている。

【００２１】（各部の機能）レコード番号管理部１−５
は、バッファとディスク上のファイルとの入出力の際の
、バッファのレコード番号の管理を司る部分である。 このレコード番号は、プログラム上で使用している装置
番号の相違に関係無く、バッファからの出力の際に割り
当てられていく数字である。つまりこのレコード番号管
理部１−５においては、ディスク上のファイルを全く意
識せずに、現在扱っているバッファが全体の内何番目の
レコードに相当するかを把握していれば良い。

【００２２】レコード番号の割り当てには図２（ａ）で
示すような後ポインタテーブル（配列名ＮＥＸＴＰＴ、
配列の大きさＮＵＭＲＥＣ）を利用する。このＮＵＭＲ
ＥＣの値の大きさによりプログラム上で利用できるファ
イルの総レコード数が決定する。つまりこのＮＵＭＲＥ
Ｃの値によりプログラム上で利用できるバッファの格納
領域の大きさが決定される。

【００２３】ファイルアドレス管理部１−５−１は、プ
ログラム上で使用している装置番号の先頭アドレスを管
理する部分である。アドレスの登録には図３で示すよう
なアドレス管理テーブル（配列名ＭＮＧＡＤＲ、配列の
大きさＮＵＭＩＬＵ）を利用する。ＮＵＭＩＬＵの値が
プログラム上で使用する装置番号（仮想装置番号）の数
となる。論理的にはこのＮＵＭＩＬＵの値を無限大にと
ればプログラム上で無限個の装置番号を使用できること
になるが、実際はシステムからメモリ上での制約を受け
る。ある装置番号の仮想ファイルであるバッファの最初
の出力時にそのレコード番号をテーブルに登録し、最初
の入力時にこのテーブルからそのバッファのレコード番
号を拾う。

【００２４】レコードポインタテーブル設定部１−５−
２は、バッファの出力時にはレコードポインタ（後ポイ
ンタテーブル）の張り付けと同時に、図２（ｂ）で示す
ような前ポインタテーブルの作成を、入力時にはアドレ
ス管理テーブルとともに後ポインタテーブルからのレコ
ードポインタの抽出を、プログラム上で使用していたあ
る装置番号で使用していたデータが不要になった場合に
そのバッファをレコード上から削除する時にはレコード
ポインタの張り替えを行う。詳細については後述する。

【００２５】入出力アドレス管理部１−６は、バッファ
とディスク上のファイルとの入出力の際に、レコード番
号管理部で指定されたバッファのレコード番号（アドレ
ス）が実際にどのファイルの何番レコードに相当するか
を設定する部分である。この際、ディスクのファイル形
式は直編成である。

【００２６】ファイル番号検出部１−６−１は、指定さ
れたレコード番号がディスク上のどのファイル上に存在
するかを調べる部分である。レコード番号管理部１−５
で指定されたバッファのレコード番号とディスク上のフ
ァイルとの関係を図４に示す。図４は、ディスク上のフ
ァイル番号を１番から設定し、最大レコード長ＭＡＸＲ
ＥＣを１０とした場合におけるものである。

【００２７】直編成ファイルの最大レコード長をＭＡＸ
ＲＥＣ、バッファのレコード番号をＮＯＷＲＥＣとすれ
ば、ファイル番号ＩＦＣは式（１）で与えられる。

【００２８】

【００２９】ここでＩＦＬＳＴはディスク上に作成する
ファイルの先頭番号とする。

【００３０】レコード番号設定部１−６−２は、ファイ
ル番号検出部１−６−１で指定されたファイル上でのレ
コード番号の設定する部分である。上と同じように、レ
コード番号ＩＲＥＣは式（２）で与えられる。

【００３１】

【００３２】つまり、レコード番号管理部１−５におけ
るレコード番号は「論理的レコード番号」、入出力アド
レス部１−６におけるレコード番号は「物理的レコード
番号」という意味合いとなる。

【００３３】ファイル作成部１−７は、バッファからデ
ィスクへの出力処理時にファイル番号検出部１−６−１
で指定された番号のファイルが存在しない場合に、新規
にその番号のファイルを作成する部分である。この際フ
ァイル形式は直編成とし、レコード長はバッファ長と同
じ大きさＢＵＦＳＺ、最大レコード長はＭＡＸＲＥＣと
する。作成したファイルのファイル名は、図５で示すよ
うなファイル名テーブル（配列名ＦＮＡＭＥ、配列の大
きさＮＵＭＦＬ）に登録する。ファイルの存在の有無は
、このファイル名テーブルに名前が登録されているかど
うかで判断すればよい。

【００３４】（動作例）次に、動作例を図を参照しなが
ら以下に示す。

【００３５】ＦＯＲＴＲＡＮ言語を対象とし、バッファ
と外部記憶装置との間で入出力を行う部分、バッファ削
除時のレコードポインタの張り替え部、および、ＢＡＣ
ＫＳＰＡＣＥ・ＲＥＷＩＮＤ処理の各項目について本シ
ステムでどのように実現していくかを順を追って示す。

【００３６】（１）ディスク上へのＷＲＩＴＥ処理高速
入出力方式のＷＲＩＴＥサブルーチンにおいてバッファ
上にデータを書き込んでいきページングが発生する際、
以下の形式でファイル出力ルーチンを呼び出す。

【００３７】ＣＡＬＬ　　ＦＬＷＲＩＴ（ＬＵ，ＤＡＴ
Ａ，ＩＳＴＡＴ） ＬＵ：プログラム上で使用している装置番号ＤＡＴＡ：
バッファ上のデータ ＩＳＴＡＴ：入出力状態指定子 ＦＬＷＲＩＴサブルーチンは、レコード番号管理部１−
５，入出力アドレス管理部１−６，ファイル作成部１−
７から成る。例として、装置番号１０１番，１０２番の
バッファをファイルに掃き出す場合について図６を参照
しながら示す。

【００３８】論理的レコード番号ＮＯＷＲＥＣには初期
値として１が与えられている。ファイルの最大レコード
長ＡＡＸＲＥＣの値を１００とする。

【００３９】まず１０１番のバッファを掃き出す際、Ｎ
ＯＷＲＥＣの値を入出力アドレス管理部１−６に送りフ
ァイル番号とレコード番号を決める。ファイルの先頭番
号ＩＦＬＳＴを１０とすればＮＯＷＲＥＣ＝１より式（
１）からファイル番号は１０と決まる。ファイル番号１
０番のテーブルポインタを１としてファイル名テーブル
ＦＩＬＥ（１）の値を調べ、空白ならファイル作成部１
−７へファイル番号を送り、直編成ファイルを作成し、
そのファイル名をＦＩＬＥ（１）へ登録する。また、式
（２）より物理的レコード番号は１と決まる。これらの
情報をディスク入出力制御部１−４−５へ送り、書き込
み処理を行う。

【００４０】次にレコード番号管理部１−５へＮＯＷＲ
ＥＣの値を送りレコードポインタテーブルの設定を行う
。まずバッファ管理テーブルより装置番号１０１番のデ
ィスク上での最終レコード番号ＬＲＥＣＤＫ（初期値０
）を抽出し、前ポインタテーブルＢＥＦＲＰＴ（ＮＯＷ
ＲＥＣ）（ここではＢＥＦＲＰＴ（１））に登録する。 そして、装置番号１０１番のテーブルポインタを１とし
てアドレス管理テーブルＭＮＧＡＤＲ（１）にＮＯＷＲ
ＥＣの値１を登録する、また、バッファ管理テーブルの
ディスク上の現在のレコード番号ＮＲＥＣＤＫと、ＬＲ
ＥＣＤＫにＮＯＷＲＥＣの値１を登録する。

【００４１】次に、後ポインタテーブルより現在レコー
ドの次のレコード番号ＮＥＸＴＰＴ（ＮＯＷＲＥＣ）（
ここではＮＥＸＴＰＴ（１））の値を調べ、もし０なら
（初期設定時は０）ＮＯＷＲＥＣに１を加えＮＯＷＲＥ
Ｃの値を更新する（ここで先程のＮＥＸＴＰＴ（ＮＯＷ
ＲＥＣ）の値は０のままとする。）これでＮＯＷＲＥＣ
には２が設定されたことになる（図６の（１））。

【００４２】ＮＥＸＴＰＴ（ＮＯＷＲＥＣ）の値が０で
ない場合は、バッファ削除処理が行われており次ポイン
タは設定されているという事であるからその値でＮＯＷ
ＲＥＣの値を更新し、先程のＮＥＸＴＰＴ（ＮＯＷＲＥ
Ｃ）の値は０に戻す（図７の（５））。

【００４３】次に１０２番のバッファを掃き出すとすれ
ば、ＮＯＷＲＥＣの値を２として上と同様に行う。処理
終了時にはＮＯＷＲＥＣの値は３となる（図６の（２）
）。

【００４４】次に１０１番の２回目のバッファを掃き出
すとする。ＮＯＷＲＥＣの値は３としてやはり上と同様
の処理をするが、先程と違い今度は１０１番バッファの
先頭レコードではないのでアドレス管理テーブルへの登
録は行わず、先程０とした後ポインタテーブルへＮＯＷ
ＲＥＣの値を登録しポインタの張り継ぎを行う。つまり
、一つ前のバッファのレコード番号はＬＲＥＣＤＫに格
納されているので、ＮＥＸＴＰＴ（ＬＲＥＣＤＫ）へＮ
ＯＷＲＥＣの値を登録する（図７の（３））。

【００４５】（２）ディスク上からのＲＥＡＤ処理高速
入出力方式のＲＥＡＤサブルーチンにおいてバッファ上
からデータを読み込んでいきページングが発生する際、
以下の形式でファイル入力ルーチンを呼び出す。

【００４６】ＣＡＬＬ　　ＦＬＲＥＡＤ（ＬＵ，ＤＡＴ
Ａ，ＩＳＴＡＴ） ＬＵ：プログラム上で使用している装置番号ＤＡＴＡ：
バッファ上のデータ ＩＳＴＡＴ：入出力状態指定子 ＦＬＲＥＡＤサブルーチンは、レコード管理部１−５，
入出力アドレス管理部１−６から成る。読み込みにはバ
ッファ管理テーブルのディスク上の現在のレコード番号
ＮＲＥＣＤＫの値を使用する。処理は以下のようになる
。

【００４７】まず、ディスクからまだ何も読み込んでな
い、これはＮＲＥＣＤＫ＝０の場合であるがこの場合は
、アドレス管理テーブルＭＮＧＡＤＲから必要な装置番
号のバッファの先頭アドレスを拾いＮＲＥＣＤＫへ格納
する。既にディスクから読み込んでいる場合はＮＲＥＣ
ＤＫには現在のレコード番号が格納されているので、後
ポインタテーブルより次に必要なレコード番号を検出し
ＮＲＥＣＤＫの値を更新する（ＮＲＥＣＤＫ＝ＮＥＸＴ
ＰＴ（ＮＲＥＣＤＫ））。

【００４８】次に、ＮＲＥＣＤＫを入出力アドレス管理
部１−６へ送りディスク上のファイル番号の物理的レコ
ード番号を検出する。そしてこれらの情報をディスク入
出力制御部１−４−５へ送り、読み込み処理を行う。

【００４９】（３）バッファの削除処理プログラム上で
使用していたある装置番号のデータが不要となった場合
、今まで書き込んできたディスク上のファイル領域を解
放する必要がある。この際、以下の形式でファイル削除
ルーチンを呼び出す。

【００５０】ＣＡＬＬ　　ＤＥＬＥＴＥ（ＬＵ，ＩＳＴ
ＡＴ） ＬＵ：プログラム上で使用している装置番号ＩＳＴＡＴ
：入出力状態指定子 ＤＥＬＥＴＥサブルーチンは、レコード番号管理部１−
６から成る。（１）の例に続けて図６および図７を参照
しながら示す。

【００５１】今、装置番号１０１番のデータを削除する
とする。まず装置番号１０１番のディスクでの最終レコ
ード番号ＬＲＥＣＤＫでの後ポインタＮＥＸＴＰＴ（Ｌ
ＲＥＣＤＫ）の値は０となっているので、そこに現在の
論理的レコード番号であるＮＯＷＲＥＣの値を登録する
ことによりポインタの張り継ぎを行っておく。次にその
ＮＯＷＲＥＣを装置番号１０１番のディスク上での先頭
アドレスを示すＭＮＧＡＤＲ（１）の値で更新すること
により、ポインタの張り替えは完了する（図７の（４）
）。

【００５２】この処理に続けて装置番号１０２番のバッ
ファを掃き出す例を図７の（５）に示す。

【００５３】（４）ＢＡＣＫＳＰＡＣＥ／ＲＥＷＩＮＤ
処理 高速入出力方式のＢＡＣＫＳＰサブルーチンにおいてバ
ッファを一つ前の状態に戻す場合、またＲＥＷＩＮＤサ
ブルーチンにおける処理は、従来と異なり非常に簡単に
なる。つまりレコードポインタを設定するだけでよくな
る。

【００５４】・ＢＡＣＫＳＰサブルーチンバッファを一
つ戻す場合、レコード番号管理部１−６における前ポイ
ンタテーブルを利用する。現在のディスク上でのレコー
ド番号ＮＲＥＣＤＫを、以下の処理により更新する。

【００５５】ＮＲＥＣＤＫ＝ＢＥＦＲＰＴ（ＮＲＥＣＤ
Ｋ） ・ＲＥＷＩＮＤサブルーチン この場合は、ＮＲＥＣＤＫを０で更新すればよい。必要
なレコード番号はＲＥＡＤ時に設定される（（２）参照
）。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、論理的に
はディスクを意識せず一連のレコード番号のみで管理し
、レコードポインタテーブルの活用によりメモリから掃
き出されるプログラム上の複数の装置番号に対応する各
バッファの内容を、自動的にディスク上の直編成形式の
ファイルに割り付けていくことにより、プログラム上で
は、言語による装置番号に対する番号付け、使用数の制
限を全く受けずに、任意の装置番号で、論理的には無限
の装置数を（実際はシステムからメモリ上での制約を受
ける）使用することができる。

【００５７】また、ディスク上の一つのファイル上に、
プログラム上で使用している装置番号に対応するバッフ
ァの内容を複数個格納できるため、ディスク上に作成す
るファイルの数を節約できるので、システムの資源を有
効に活用できる。

【００５８】また、レコード番号のみで管理されている
ため、ディスクの巻き戻しや後退…ＦＯＲＴＲＡＮの「
ＲＥＷＩＮＤ」，「ＢＡＣＫＳＰＡＣＥ」時には、レコ
ード番号を付け替えるのみでディスクに対するアクセス
を生じないので、処理時間を極めて短時間にすることが
できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能構成図である。

【図２】本発明におけるレコードポインタテーブル構成
図であり、図２（ａ）は後ポインタテーブル、図２（ｂ
）は前ポインタテーブルである。

【図３】本発明におけるアドレス管理テーブル構成図で
ある。

【図４】本発明における論理的レコード番号とディスク
上のファイルとの関係図である。

【図５】本発明におけるファイル名テーブル構成図であ
る。

【図６】本発明における動作例の説明図である。

【図７】本発明における動作例の説明図である。

【図８】従来技術の機能構成図である。

【図９】従来例におけるメモリバッファ部とディスクと
の関係図である。

【図１０】従来例におけるバッファ管理テーブル構成図
である。

【符号の説明】

１−１，７−１　　　　メモリバッファ制御部１−２，
７−２　　　　バッファ入出力部１−３，７−３　　　
　ディスク入出力部１−４，７−４　　　　バッファ管
理部１−５　　　　レコード番号管理部 １−６　　　　入出力アドレス管理部 １−７　　　　ファイル作成部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　主記憶装置と外部記憶装置との間で大
   量のデータを入出力するプログラムで、主記憶をある決
   った領域（バッファ）に区切りそのバッファを仮想的に
   ファイルと見立ててデータの入出力を行い、バッファの
   退避／復元に外部記憶装置との間で入出力を行うデータ
   入出力方式において、バッファと外部記憶装置との間で
   入出力を行う部分に、プログラム上で使用している装置
   番号の先頭アドレスを管理するファイルアドレス管理部
   および退避または復元したいバッファのレコード番号の
   情報を得るためのレコードポインタテーブル設定部から
   なるレコード番号管理部と、指定されたレコード番号が
   ディスク上のどのファイル上に存在するかを調べるファ
   イル番号検出部およびそのファイル上での実際のレコー
   ド番号を決めるレコード番号設定部からなる入出力アド
   レス管理部と、出力処理時にファイル番号検出部で指定
   されたファイルが存在しない場合に、新規にファイルを
   作成するためのファイル作成部とを設けたことを特徴と
   する仮想ファイルによる高速入出力方式。