JPH06309234A - ディスク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源異常に起因するディスクキャッシュのデー
タ消失を防止できるようにし、信頼性の向上を図る。 【構成】停電が発生すると、電源回路１１８は停電検出
信号ＤＥＴを発生する。この停電検出信号ＤＥＴは、リ
ード／ライト回路４０２に供給される。また、停電が発
生しても電源電圧ＶＣＣ２はバックアップコンデンサ１
１９によってバックアップされており、ディスクキャッ
シュメモリ１１６、ＥＥＰＲＯＭ１１７、およびリード
／ライト回路４０２には一定期間所定の電源電圧ＶＣＣ
２が供給される。リード／ライト回路４０２は、停電検
出信号ＤＥＴに応じて自動的に起動され、そして、所定
のパラメタ値にしたがってディスクキャッシュメモリ１
１６からＥＥＰＲＯＭ１１７へのデータ転送を行ない、
ライトキャッシュ５００のデータをＥＥＰＲＯＭ１１７
にセーブする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はディスク制御装置に関
し、特にディスクキャッシュを有するディスク制御装置
およびそれを使用したディスクサブシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アクセス速度の高速化のために、
ディスクキャッシュを備えたディスク制御装置が種々開
発されている。ディスクキャッシュは、ホストコンピュ
ータと磁気ディスク装置間で入出力されるデータを一時
的に保持するための高速バッファ記憶であり、磁気ディ
スク上のデータの写しの一部が格納される。このバッフ
ァ記憶としては、通常、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の高速半
導体メモリが使用される。

【０００３】ディスクキャッシュを備えたディスク制御
装置においては、ホストコンピュータからディスク装置
のリードアクセスが要求されると、まずバッファ記憶が
参照され、要求されたデータがそのバッファ記憶にあれ
ば（キャッシュヒット）、実際に磁気ディスク装置をア
クセスしないで直ちにそのバッファ記憶からデータがホ
ストコンピュータに転送される。

【０００４】もし、要求されたデータがバッファ記憶に
なければ（キャッシュミスヒット）、要求されたデータ
を含む適当な大きさのブロックデータが磁気ディスク装
置から読み出されてホストコンピュータに転送されると
共に、バッファ記憶に格納される。この時、バッファ記
憶に未使用の空きエントリがない場合にはＬＲＵなどの
アルゴリズムに従ってブロック置き換えがなされる。こ
の場合、バッファ記憶内で最も古いブロックや使用頻度
の低いブロックが磁気ディスク装置に排出され、それに
よって生じた空きエントリに新たなブロックデータが格
納される。

【０００５】一方、ホストコンピュータからの要求が磁
気ディスク装置への書き込みの場合には、バッファ記憶
にそのデータが書き込まれる。この場合、バッファ記憶
の内容をディスク装置に反映することが必要となるが、
その方式には、バッファ記憶とディスク装置のデータ書
き替えを同時に行なうライトスルー方式と、バッファ記
憶の内容だけを先に書き替えてディスク装置のデータ書
き替えを後で行なうライトバック方式とがある。

【０００６】一般には、後者の方式のほうが高性能であ
るため、ディスクキャッシュにはそのライトバック方式
が多く採用されている。このように、ディスクキャッシ
ュを使用した場合には、磁気ディスク装置をアクセスす
るために必要な機械的な駆動動作の実行回数が少なくな
り、磁気ディスク装置のアクセス速度を見掛け上大幅に
高速にすることができる。

【０００７】しかしながら、前述したようにディスクキ
ャシュはＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリ
から構成されているので、例えば、停電のような電源異
常が発生すると、キャッシュの内容は全て消失されてし
まう。特にライトバック方式のディスクキャッシュの場
合には、ディスク装置に反映される前の最新のユーザデ
ータが消失されてしまう等の深刻な事態が引き起こされ
る。

【０００８】また、電源異常が発生すると、それまでに
構築されているヒット率の高いキャッシュの内容が全て
無駄になり、電源復旧後に、キャッシュの内容を最初か
ら構築し直すことが必要になる。従って、電源復旧後も
しばらくの間は、キャッシュミスヒットが多発し、アク
セス効率の低下が引き起こされることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来では、電源異常が
発生するとディスクキャッシュに格納されているデータ
が消失されてしまい、アクセス効率の低下や、ディスク
装置に反映される前の最新データが消失されてしまう等
の欠点があった。

【００１０】この発明はこのような点に鑑みてなされた
もので、たとえ電源異常が発生してもディスクキャッシ
ュの内容消失を防止できるようにして、十分に信頼性の
高いディスク制御装置およびディスクサブシステムを提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】この発明によ
って提供されるディスクキャッシュを有するディスク制
御装置は、、前記ディスク制御装置の電源の異常を検出
する電源異常検出手段と、前記電源の出力を一時的に保
持するバックアップ電源回路と、前記ディスクキャッシ
ュに結合され、そのディスクキャッシュに保持されてい
るデータが一時的に退避される不揮発性半導体メモリ
と、前記バックアップ電源回路からの電源出力が供給さ
れ、前記電源異常検出手段による前記電源異常の検出に
応答して前記ディスクキャッシュのデータを前記不揮発
性半導体メモリに退避するデータ退避手段とを具備する
ことを特徴とする。

【００１２】このディスク制御装置においては、電源異
常が発生されても、バックアップ電源回路によって電源
の出力が一時的に保持される。このため、電源異常が発
生されてから一定期間は、バックアップ電源回路から所
定の電源出力が発生される。このバックアップ電源回路
からの電源出力は、データ退避手段に供給される。デー
タ退避手段は、電源異常の発生が電源異常検出手段によ
って検出されると、ディスクキャッシュのデータを不揮
発性半導体メモリに退避する。不揮発性半導体メモリの
内容はバックアップ期間がすぎて電源供給が途絶えても
消失されずに保持される。このため、バックアップ期間
内にデータを不揮発性半導体メモリに退避さえすれば、
ディスクキャッシュの内容を保持し続けることができ
る。

【００１３】したがって、例えば電源供給再開時に不揮
発性半導体メモリの内容をディスクキャッシュに復帰す
ることにより、ディスクキャッシュの内容を電源異常発
生前の状態に戻す事が可能となる。この結果、ディスク
キャッシュの内容消失を防止でき、特に、ライトバック
方式のディスクキャッシュを使用している場合には、デ
ィスク装置に反映される前の最新データが消失されると
いう不具合を防止できるので、ディスクキャッシュの信
頼性の向上を図ることができる。また、ディスクキャッ
シュの内容は電源異常発生前のヒット率の高い状態に復
元されるので、リードキャッシュについても、電源供給
再開後にキャッシュミスヒットが多発されるという不具
合が発生することはない。

【００１４】さらに、バックアップ電源回路が電源をバ
ックアップすることが必要なのは、退避処理が終了する
までの期間である。不揮発性半導体メモリへのデータ書
き込みは比較的高速に行なうことができるので、退避処
理に要する時間は僅かな時間である。したがって、バッ
クアップ電源回路によって電源のバックアップが必要な
時間は非常に短く済むので、バックアップ電源回路は例
えばコンデンサ等の比較的簡単な蓄電素子によって構成
することができる。

【００１５】特に、書き込みデータを保持するライトキ
ャッシュのデータだけを不揮発性半導体メモリに退避す
るように構成することによって、より僅かな時間で退避
処理を完了できるようにすることもできる。この場合に
おいても、ディスク装置に反映される前の最新データが
消失されるという不具合を防止でき、かつ電源のバック
アップ時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１にはこの発明の一実施例に係わるディスク
制御装置を利用した磁気ディスクサブシステムの構成が
示されている。

【００１７】この磁気ディスクサブシステム１１には、
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１
１３、ディスク制御装置１１４、ディスクキャッシュ制
御回路１１５、ディスクキャッシュメモリ１１６、ＥＥ
ＰＲＯＭ１１７、電源回路１１８、およびバックアップ
用コンデンサ１１９が設けられている。

【００１８】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ユニッ
ト１１１〜１１３は、ホストコンピュータ１２の２次記
憶装置として利用される磁気ディスク装置であり、金属
製のシールド中に内蔵された磁気ディスク媒体、磁気ヘ
ッド、キャリッジ、アクチュエータ等によってそれぞれ
構成されている。

【００１９】ディスク制御装置１１４は、ホストコンピ
ュータ１２の指示に基づいてハードディスクドライブ
（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１１３のデータ入出力を制
御するためのものであり、このディスク制御装置１１４
にはディスクキャッシュ制御回路１１５が含まれてい
る。

【００２０】ディスクキャッシュ制御回路１１５は、デ
ィスクキャッシュメモリ１１６の読み出し／書き込み等
の制御を始め、データ置き換え等のキュッシュ制御に必
要な種々の処理を行なうためのものであり、例えば、ホ
ストコンピュータ１２から磁気ディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）ユニット１１１〜１１３に対するリードアクセスが
要求された場合には、キャッシュメモリ１１６を参照
し、要求されたデータがそのキャッシュメモリ１１６に
あれば（キャッシュヒット）、そのキャッシュメモリ１
１６からデータを読み出してホストコンピュータ１２に
転送する。

【００２１】この場合、ホストコンピュータ１２へのデ
ータ転送は、ディスク制御装置１１４のホストインター
フェースを介して行なわれる。また、要求されたデータ
がキャッシュメモリ１１６になければ（キャッシュミス
ヒット）、ディスクキャッシュ制御回路１１５は、要求
されたデータを含む適当な大きさのブロックデータをハ
ードディスクドライブ（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１１
３から読み出し、それをホストコンピュータ１２に転送
すると共に、キャッシュメモリ１１６に書き込む。

【００２２】この時、キャッシュメモリ１１６に未使用
の空きエントリがない場合にはＬＲＵアルゴリズムなど
によってブロック置き換えがなされ、例えば、使用頻度
の低いブロックと、要求されたデータを含む新たなブロ
ックとの入れ替え処理が行なわれる。ハードディスクド
ライブ（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１１３のアクセス
は、ディスク制御装置１１４のディスクインターフェー
スを介して行なわれる。

【００２３】また、ライトアクセス要求の場合には、デ
ィスクキャッシュ制御回路１１５は、ライトバック方式
での書き込み処理を行なう。この場合、ディスクキャッ
シュ制御回路１１５は、ホストコンピュータ１２からの
ライトデータをディスクキャッシュメモリ１１６に書き
込んだ時点でホストコンピュータ１２に終了割り込みを
返送してそのホストコンピュータ１２をライト処理から
早期に解放させ、その後に磁気ディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）１１１〜１１３へのデータ書き込みを行なう。

【００２４】さらに、ディスクキャッシュ制御回路１１
５は、キャッシュデータのデータセーブ機能を有してい
る。このデータセーブ機能は、停電等の電源異常が発生
した時にディスクキャッシュメモリ１１６の内容が消失
されるのを防止するためのものであり、電源回路１１８
からの停電検出信号ＤＥＴに応答して、ディスクキャッ
シュメモリ１１６からＥＥＰＲＯＭ１１７へのデータ転
送を行ない、キャッシュデータをＥＥＰＲＯＭ１１７に
セーブする。

【００２５】ディスクキャッシュメモリ１１６はハード
ディスクドライブ（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１１３上
のデータの写しの一部が格納されるバッファ記憶であ
り、ＤＲＡＭから構成されている。ＥＥＰＲＯＭ１１７
は、キャッシュデータのセーブに使用される不揮発性メ
モリであり、ディスクキャッシュメモリ１１６と同等の
記憶容量を有している。

【００２６】電源回路１１８は、外部商用電源を所定値
のＤＣ電源に変換して磁気ディスクサブシステム１１内
の各ユニットに電源を供給するためのものであり、電源
電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２を出力する。電源電圧ＶＣＣ１
は、磁気ディスク制御装置１１４、およびハードディス
クドライブ（ＨＤＤ）ユニット１１１〜１１３にそれぞ
れ供給される。この電源電圧ＶＣＣ１はバックアップさ
れておらず、停電時にはその電源電圧ＶＣＣ１の供給は
停止される。

【００２７】電源電圧ＶＣＣ２は、ディスクキャッシュ
メモリ１１６およびＥＥＰＲＯＭ１１７にそれぞれ供給
される。この電源電圧ＶＣＣ２はバックアップ用コンデ
ンサ１１９によってバックアップされており、停電が発
生されてからも一定期間は所定の電圧を保持する。この
電源電圧ＶＣＣ２のバックアップ期間中には、前述した
ディスクキャッシュ制御回路１１５のデータセーブ機能
が実行される。

【００２８】また、電源回路１１８は、停電等の電源異
常が発生した際、停電発生を示す停電検出信号ＤＥＴを
出力する。さらに、電源回路１１８は、バックアップコ
ンデンサ１１９の各種ステータスを示すステータス情報
ＣＳＴＳを出力する。このステータス情報ＣＳＴＳに
は、バックアップコンデンサ１１９が接続されているか
否か、そのバックアップコンデンサ１１９が充電完了し
ているか、およびバックアップコンデンサ１１９に故障
が発生しているか、などの情報を含む。

【００２９】この電源回路１１８とバックアップ用コン
デンサ１１９は、具体的には図２のように構成されてい
る。図２（Ａ）に示されているように、電源回路１１８
は、ＡＣ電源を平滑化してＤＣ電源に変換するＡＣアダ
プタ２０１、ＡＣアダプタ２０１のＤＣ出力を所定値の
ＤＣ電源電圧ＶＣＣ１，ＶＣＣ２に変換するＤＣ／ＤＣ
コンバータ２０２、および停電検出回路２０３から構成
されている。この場合、停電検出回路２０３としては、
例えばＡＣアダプタ２０１のＤＣ出力が低下された際に
オンするリレースイッチ等を利用して構成することがで
きる。

【００３０】バックアップ用コンデンサ１１９は、コネ
クタ２０６を介して電源回路１１８に着脱自在に装着さ
れる。このバックアップ用コンデンサ１１９は、キャパ
シタ（コンデンサ）２０４と、充電回路２０５を備えて
いる。

【００３１】充電回路２０５は、図２（Ｂ）に示されて
いるように、キャパシタ２０４の充電制御およびその出
力電圧の監視を行い、充電完了信号および故障信号をス
テータス情報ＣＳＴＳとして発生する。故障信号は、キ
ャパシタ２０４の出力電圧が規定電圧に達しない場合に
発生される。

【００３２】図１の磁気ディスクサブシステム１１の停
電時の動作は次の通りである。停電が発生された時、電
源電圧ＶＣＣ１の供給は停止されるが、電源電圧ＶＣＣ
２の供給はバックアップコンデンサ１１９によって一時
的にバックアップされる。このため、停電が発生されて
から一定期間は、バックアップコンデンサ１１９に蓄電
された電荷によって電源電圧ＶＣＣ２の電圧値は一定の
値に保たれる。このバックアップされた電源電圧ＶＣＣ
２は、ディスクキャッシュ制御回路１１５、ディスクキ
ャッシュメモリ１１６、およびＥＥＰＲＯＭ１１７に供
給される。

【００３３】ディスクキャッシュ制御回路１１５は、電
源回路１１８の停電検出回路２０３から停電検出信号Ｄ
ＥＴを受信すると、ディスクキャッシュメモリ１１６か
らＥＥＥＰＲＯＭ１１７にデータ転送してキャッシュメ
モリ１１６の内容をＥＥＰＲＯＭ１１７に退避する。

【００３４】その後、電源電圧ＶＣＣ２の供給は停止さ
れるが、ＥＥＰＲＯＭ１１７は不揮発性であるのでその
内容は消失されずに保持される。このため、例えば、電
源供給再開時にＥＥＰＲＯＭ１１７の内容をディスクキ
ャッシュメモリ１１６に復帰すれば、ディスクキャッシ
ュメモリ１１６の内容を停電発生前の状態に戻すことが
できる。

【００３５】尚、ディスクキャッシュメモリ１１６は、
実際には、ホストコンピュータ１２への読み出しデータ
を保持するためのリードキャッシュと、ホストコンピュ
ータ１２からの書き込みデータを保持するためのライト
バック方式のライトキャッシュとに別れている。

【００３６】このため、停電時には、前述のようにディ
スクキャッシュメモリ１１６の全てのデータではなく、
ライトキャッシュのデータだけをＥＥＰＲＯＭ１１７に
セーブするように構成することが好ましい。これによ
り、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１１〜１１３
に書き込む前の最新データの消失を防止でき、しかも全
てのキャッシュデータをセーブする場合よりもデータ転
送量が少なくなるので、データ退避に要する時間を短く
できバックアップ時間を大幅に低減することが可能とな
る。

【００３７】図３には、このようにライトキャッシュの
データだけをＥＥＰＲＯＭ１１７に高速にセーブするた
めに好適なキャッシュ制御回路１１５の具体的構成が示
されている。

【００３８】図示のように、ディスク制御装置１１４
は、キャッシュ制御回路１１５に加え、ホストコンピュ
ータ１２との間で各種コマンドの授受を行なうホストイ
ンターフェース３０１、ディスク制御装置１１４全体の
動作を制御するプロセッサ３０２、キャッシュメモリの
ディレクトリ情報など格納され、キャッシュメモリを高
速サーチするための高速ＳＲＡＭメモリ３０２ａ、およ
び磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）１１１〜１１３との
インターフェースであるディスクアダプタ３０３を備え
ており、これらホストインターフェース３０１、プロセ
ッサ３０２、高速メモリ３０２ａおよびディスクアダプ
タ３０３はバス３００を介して相互接続されている。

【００３９】キャッシュ制御回路１１５は、制御ロジッ
ク４０１とリード／ライト回路４０２から構成されてお
り、これらはローカルバス４００を介して相互接続され
ている。また、ローカルバス４００はバス３００と接続
されており、プロセッサ３０２からのコマンドはバス３
００、ローカルバス４００を介して制御ロジック４０１
に送られる。

【００４０】制御ロジック４０１は、プロセッサ３０２
からのコマンドの解釈・実行、およびリード／ライト回
路４０２の制御を行なう。リード／ライト回路４０２
は、ディスクキャッシュメモリ１１６のリード／ライ
ト、およびＥＥＰＲＯＭ１１７のリード／ライトを行な
うものであり、停電発生時にライトキャッシュ５００の
データだけをＥＥＰＲＯＭ１１７にセーブできるように
構成されている。

【００４１】すなわち、リード／ライト回路４０２は、
セーブ許可フラグレジスタ６０１、セーブ容量レジスタ
６０２、キャッシュアドレスレジスタ６０３、ＥＥＰＲ
ＯＭアドレスレジスタ６０４、エラー結果レジスタ６０
５を備えており、それらレジスタにセットされるパラメ
タにしたがってディスクキャッシュメモリ１１６上の任
意のアドレス位置から始まる任意のサイズのデータをＥ
ＥＰＲＯＭ１１７の任意の位置にデータ転送できるよう
に構成されている。

【００４２】この場合、セーブ許可フラグレジスタ６０
１はライトキャッシュデータのセーブ処理の実行を許可
／禁止するためのものであり、セーブ許可フラグ“１”
はセーブ処理の実行許可を示し、セーブ許可フラグ
“０”はセーブ処理の実行禁止を示す。

【００４３】このセーブ許可フラグはプロセッサ３０２
によってセットされるものであり、セーブ容量レジスタ
６０２、キャッシュアドレスレジスタ６０３、およびＥ
ＥＰＲＯＭアドレスレジスタ６０４へのパラメタ設定が
正常に完了された時に“０”から“１”に切り替えられ
る。

【００４４】セーブ容量レジスタ６０２にはデータ転送
すべきデータサイズがセットされ、また、キャッシュア
ドレスレジスタ６０３にはディスクキャッシュメモリ１
１６上のデータ転送すべき領域の先頭アドレス、ＥＥＰ
ＲＯＭレジスタ６０４にはＥＥＰＲＯＭ１１７上におけ
るデータセーブ領域の先頭アドレスがセットされる。こ
れらデータサイズやアドレス等のパラメタ設定は、プロ
セッサ３０２によって行なわれる。

【００４５】エラー結果レジスタ６０５には、ライトキ
ャッシュ５００の内容をＥＥＰＲＯＭ１１７にセーブす
る動作にエラーが発生したか否かを示すフラグが保持さ
れる。

【００４６】ライトキャッシュ５００は、６０Ｍバイト
程度の記憶容量を持つディスクキャッシュメモリ１１６
の中の任意のアドレス位置に割り当てられる２Ｍ乃至４
Ｍバイト程度の記憶エリアである。ディスクキャッシュ
メモリ１１６の他のエリアは、リードキャッシュのデー
タメモリや、キャッシュ以外の通常のデータバッファと
して利用される。

【００４７】ライトキャッシュ５００は、図４に示され
ているように、ライトキャッシュ用のディレクトリメモ
リエリア５０１とライトキャッシュ用のデータメモリエ
リア５０２から構成されている。

【００４８】ライトキャッシュ用のデータメモリエリア
５０２には、ホストコンピュータ１２からのライトデー
タが格納される。また、ディレクトリメモリエリア５０
１には、ＥＥＰＲＯＭ１１７へのセーブ処理を高速実行
するために、高速メモリ３０２ａと同一のライトキャッ
シュディレクリ情報が格納されている。

【００４９】ディレクトリ情報は、データメモリ５０２
が保持するライトデータがハードディスクドライブユニ
ット１１１〜１１３上のどのアドレスに対応するもので
あるかを示す情報を保持する。また、このディレクトリ
情報は、ハードディスクドライブ１１１〜１１３に吐き
出し済みか否かを書き込みデータ毎に管理する。データ
メモリ５０２は、ハードディスクドライブユニット１１
１〜１１３への書き込みデータの一部を保持するための
メモリである。

【００５０】また、ライトキャッシュ５００には、セー
ブ対象領域（ディレクトリメモリエリア５０１およびデ
ータメモリエリア５０２）の先頭アドレスにヘッダデー
タ５０３、最終アドレスにヘッタデータ５０４が格納さ
れている。これらヘッダおよびフッタは、セーブ動作お
よびリストア動作が正常に実行されたか否かをチェック
するに利用される。

【００５１】図４のようにディレクトリメモリ５０１お
よびデータメモリ５０２がディスクキャッシュメモリ１
１６上に割り当てられている場合、キャッシュアドレス
レジスタ６０３にはアドレスＡ０、セーブ容量レジスタ
６０２にはデータサイズ情報Ｌがセットされる。

【００５２】また、ＥＥＰＲＯＭ１１７は、図４に示さ
れているように、ライトキャッシュ５００と同程度の記
憶容量（２Ｍ乃至４Ｍバイト程度）を有するデータセー
ブエリア７０１と、ディスクキャッシュ使用モードフラ
グ記憶領域７０２、リストア用パラメタ記憶領域７０
３、セーブ結果フラグ領域７０４を含んでいる。データ
セーブエリア７０１の先頭アドレスＢ０は、ＥＥＰＲＯ
Ｍアドレスレジスタ６０４にセットされた値によって指
定される。

【００５３】ディスクキャッシュ使用モードフラグは、
ディスクキャッシュメモリ１１６を使用するか否かを示
すモード指定フラグであり、ホストコンピュータ１２か
らの指示に従ってＥＥＰＲＯＭ１１７にセットされる。
この場合、フラグ“１”（オン）はディスクキャッシュ
使用モードを示し、フラグ“０”（オフ）はディスクキ
ャッシュ非使用モードを示す。リストア用パラメタは、
ＥＥＰＲＯＭ１１７からライトキャッシュ５００にデー
タをリストアする際に参照されるパラメタであり、レジ
スタ群６０２〜６０４と同じ値がセットされる。セーブ
結果フラグは、エラー結果レジスタ６０５の内容が書き
込まれる。

【００５４】次に、図５および図６を参照して、図３の
キャッシュ制御回路１１５によるデータセーブ動作を説
明する。まず、図５のフローチャートを参照して、セー
ブ処理を制御するためのパラメタ設定動作について説明
する。

【００５５】パラメタの設定はセットアップ処理にて行
なわれる。このセットアップ処理は、磁気ディスクサブ
システム１１の電源投入時にホストコンピュータ１２か
らの指示にしたがって実行されるものである。

【００５６】セットアップ処理においては、まず、ディ
スク制御装置１１４のプロセッサ３０２は、ホストコン
ピュータ１２からの指示にしたがってディスクキャッシ
ュ使用モードか否かを判断する（ステップＳ１１）。デ
ィスクキャッシュ使用モードの場合、プロセッサ３０２
はリード／ライト回路４０２に対してキャッシュデータ
セーブ処理を制御するためのパラメタ設定を行なう（ス
テップＳ１２）。

【００５７】このパラメタ設定処理では、プロセッサ３
０２からの指示に従って、制御ロジック４０１がリード
／ライト回路４０２のレジスタ群にデータを書き込む。
この場合、まず、セーブ容量レジスタ６０２に対してラ
イトキャッシュ５００のデータサイズ、キャッシュアド
レスレジスタ６０３に対してライトキャッシュ５００の
先頭アドレス、ＥＥＰＲＯＭレジスタ６０４に対してＥ
ＥＰＲＯＭ１１７のデータセーブエリア６０１の先頭ア
ドレスがそれぞれセットされ、最後に、セーブ許可フラ
グレジスタ６０１に“１”のセーブ許可フラグがセット
される。

【００５８】この後、プロセッサ３０２は、ディスクキ
ャッシュ使用モードフラグおよびリストア用パラメタを
ＥＥＰＲＯＭ１１７にライトするようにリード／ライト
回路４０２に指示する。この指示は、制御ロジック４０
１を介してリード／ライト回路４０２に与えられる。リ
ード／ライト回路４０２は、ＥＥＰＲＯＭ１１７のディ
スクキャッシュ使用モードフラグ記憶エリア６０２に
“１”の使用モードフラグをライトし、またリストア用
のパラメタをリストア用パラメタ記憶エリア６０３にラ
イトする（ステップＳ１３）。

【００５９】一方、ディスクキャッシュ非使用モードの
場合には、これらステップＳ１２、Ｓ１３におけるパラ
メタ設定処理、および使用モードフラグ、リストア用パ
ラメタのライト処理は実行されない。

【００６０】次に、図６のフローチャートを参照して、
停電発生からその復旧後までの一連の動作を説明する。
停電が発生すると、電源回路１１８は停電検出信号ＤＥ
Ｔを発生する（ステップＳ２１）。この停電検出信号Ｄ
ＥＴは、リード／ライト回路４０２に供給される。ま
た、停電が発生しても電源電圧ＶＣＣ２はバックアップ
コンデンサ１１９によってバックアップされており、デ
ィスクキャッシュメモリ１１６、ＥＥＰＲＯＭ１１７、
およびリード／ライト回路４０２には一定期間所定の電
源電圧ＶＣＣ２が供給される。

【００６１】リード／ライト回路４０２は、停電検出信
号ＤＥＴに応じて自動的に起動される。そして、リード
／ライト回路４０２は、まず、セーブ許可フラグレジス
タ６０１をリードしてセーブ許可フラグが“１”か否か
を調べ、セーブ許可フラグが“１”であれば、セーブ容
量レジスタ６０２、キャッシュアドレスレジスタ６０
３、ＥＥＰＲＯＭアドレスレジスタ６０４それぞれから
パラメタ値をリードする（ステップＳ２２）。

【００６２】次いで、リード／ライト回路４０２は、リ
ードしたパラメタ値にしたがってディスクキャッシュメ
モリ１１６からＥＥＰＲＯＭ１１７へのデータ転送を行
ない、ライトキャッシュ５００の内容、つまりヘッダ５
０３，ライトキャッシュディレクトリメモリエリア５０
１、ライトキャッシュデータメモリエリア５０２、およ
びフッタ５０４を、ＥＥＰＲＯＭ１１７にアドレス順に
順次セーブする（ステップＳ２３）。

【００６３】この時、リード／ライト回路４０２は、デ
ータ転送単位（例えば４Ｋバイト）でセーブが正常に完
了されたか否かをチェックする。このチェックは、いわ
ゆるリード・ライトコンペア処理、つまりＥＥＰＲＯＭ
１１７にライトした４Ｋバイトのデータを再びリード
し、それをライトキャッシュ５００のデータと比較する
ことによって実行される。

【００６４】もしセーブエラーが発生した場合には、リ
ード／ライト回路４０２は、その時点でセーブエラーの
発生を示すフラグをエラ−結果レジスタ６０５に保持
し、その後、残りのデータのセーブ動作を続行する。ラ
イトキャッシュ５００の内容すべてについてのセーブが
終わると、リード／ライト回路４０２は、エラ−結果レ
ジスタ６０５のエラーフラグをＥＥＰＲＯＭ１１７のセ
ーブ結果フラグ６０４に書き込んでセーブ処理を終了す
る。

【００６５】一方、セーブ中にエラーが発生しなかった
場合には、リード／ライト回路４０２は、セーブ結果フ
ラグ６０４にセーブ処理が正常終了した旨のデータを書
き込んでセーブ処理を終了する。

【００６６】また、このようなセーブ動作は、復元時の
ライトキャッシュ５００の内容の信頼性を向上するため
に、ライトキャッシュ５００のデータに付加されている
ＥＣＣコードも含めて実行される。

【００６７】この後、停電から復帰した場合には、プロ
セッサ３０２によるパワーオンルーチンが実行される。
このパワーオンルーチンは通常の電源投入時に実行され
るものと同じであり、まず、プロセッサ３０２はＥＥＰ
ＲＯＭ１１７が実装されているかどうかをＥＰＳＴＳ信
号により確認する（ステップＳ１０１）。このＥＰＳＴ
Ｓ信号は、ＥＥＰＲＯＭ１１７の実装の有無を示すもの
であり、図７のように、ＥＥＰＲＯＭ１１７の所定ピン
の電圧を利用して生成されるものである。

【００６８】ＥＥＰＲＯＭ１１７が実装されている場合
には、プロセッサ３０２は、さらに、バックアップコン
デンサ１１９が実装されていて且つそれが正常か否かを
ＣＳＴＳ情報に調べる（ステップＳ１０２）。

【００６９】ここで、これらＥＰＳＴＳ信号およびＣＳ
ＴＳ情報はディスク制御装置１１４を介してプロセッサ
３０２が監視できるように構成されている。すなわち、
ディスク制御装置１１４の所定のレジスタにそれら信号
のステータスが保持され、そのステータスがプロセッサ
３０２によって読み取られる。

【００７０】ＥＥＰＲＯＭ１１７およびバックアップコ
ンデンサ１１９が実装され、且つバックアップコンデン
サ１１９が正常なことを確認すると、プロセッサ３０２
は、データ復元コマンドを発行する（ステップＳ１０
３）。このデータ復元コマンドは、制御ロジック４０１
を介してリード／ライト回路４０２に与えられる。

【００７１】リード／ライト回路４０２は、データ復元
コマンドに応答して、ＥＥＰＲＯＭ１１７からディスク
キャッシュ使用モードフラグ７０２を読み出し、プロセ
ッサ３０２に転送する。

【００７２】さらに、プロセッサ３０２は、ＥＥＰＲＯ
Ｍ１１７のディスクキャッシュ使用モードフラグ７０２
をチェックして、そのＥＥＰＲＯＭ１１７が停電前にデ
ィスクキャッシュ使用モードで使用されていたものであ
る否かを判断する（ステップ１０４）。ディスクキャッ
シュ使用モードで使用されていたものである場合は、プ
ロセッサ３０２は、さらに、ＨＤＤ１１１〜１１３に書
き込まれているライトキャッシュ実行中フラグをリード
して、ライトキャッシュモード実行中の状態で電源遮断
されたか否かを調べる（ステップＳ１０５，Ｓ１０
６）。

【００７３】ライトキャッシュモード実行中であった場
合には、プロセッサ３０２はリード／ライト回路４０２
にリストアを指示し、リード／ライト回路４０２に、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１１７にセーブされているデータをライトキ
ャッシュ５００にリストアさせる（ステップＳ１０
７）。このリストア動作は、ライトキャッシュ５００の
内容が元通りに復元されるように、ＥＥＰＲＯＭ１１７
に保持されているリストア用パラメタにしたがって実行
される。

【００７４】この後、プロセッサ３０２は、エラー結果
レジスタ６０５を参照して、停電発生時に、リード／ラ
イト回路４０２によるセーブ処理が正常に完了されてい
たか否かを確認する（ステップＳ１０８）。セーブ処理
が正常に完了されていたことを確認すると、プロセッサ
３０２は、ライトキャッシュ５００にヘッダ５０３とフ
ッタ５０４が正しく書き込まれているかどうかを検出す
ることにより、セーブ処理およびリストア処理が正常に
実行されたかをさらにチェックする（ステップＳ１０
９）。

【００７５】プロセッサ３０２は、リード／ライト回路
４０２を利用して、リストアされたライトキャッシュ５
００の内容のうちＨＤＤに書き出してないデータだけを
ライトキャッシュディレクトリ５０１によって検出し、
それをリード／ライト回路４０２にＨＤＤ１１１〜１１
３へライトさせる（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）。Ｈ
ＤＤ１１１〜１１３への書き出しが終了すると、プロセ
ッサ３０２は、ＨＤＤ１１１〜１１３に書き込まれてい
るライトキャッシュ実行中フラグをオフする（ステップ
Ｓ１１２）。

【００７６】ここで、ＨＤＤの故障でライトキャッシュ
５００のデータを書き込めなかった場合は、故障したＨ
ＤＤを示す情報をライトキャッシュ５００の中に書き込
んでおき、正常に書き込みが終了したＨＤＤについての
みライトキャッシュ５００を使用可能とする。

【００７７】その後、プロセッサ３０２は、ライトキャ
ッシュ５００およびＥＥＰＲＯＭ１１７を新たに使用可
能とするために、まず、ＥＥＰＲＯＭ１１７のイレ−ズ
およびベリファイをリード／ライト回路４０２によって
実行させる（ステップＳ１１３）。イレ−ズが正常に実
行されると、プロセッサ３０２は、ディスク制御サブシ
ステム１１４を使用可能状態に設定し、ホストコンピュ
ータ１２にレディーステートを通知する（ステップＳ１
１４）。

【００７８】この後、ホストコンピュータ１２からライ
トキャッシュをオンする旨の要求があった時、プロセッ
サ３０２は、高速メモリ３０２ａのディレクトリにライ
トキャッシュモードを書き込んで、キャッシュ制御回路
１１５によるライトキャッシュ５００の使用を許可す
る。この時、プロセッサ３０２は、ライトキャッシュ５
００を使用可能なＨＤＤに対してもライトキャッシュ実
行中フラグをオンにセットする（ステップＳ１１５，Ｓ
１１６）。一方、ホストコンピュータ１２からライトキ
ャッシュをオフする旨の要求がない時（または、オン要
求後、オフ要求があった時）は、プロセッサ３０２は、
キャッシュ制御回路１１５によるライトキャッシュ５０
０の使用を禁止すると共に、オンされているライトキャ
ッシュ実行中フラグがあればそれをオフする（ステップ
Ｓ１１７）。

【００７９】この後、磁気ディスクサブシステム１１
は、前述のセットアップ処理が成された後、通常の稼働
状態に移行する（ステップＳ１１８）。ライトキャッシ
ュ５００を使用するモードで稼働されている場合におい
ては、プロセッサ３０２は、バックアップコンデンサ１
１９のステータス情報ＣＳＴＳを定期的にチェックする
ことにより、キャッシュ制御回路１１５によるライトキ
ャッシュ５００の使用を直ちに禁止する。

【００８０】システム停止時には、ホストコンピュータ
１２は、ライトキャッシュ５００のオフ要求を発行す
る。プロセッサ３０２は、この要求を受け付けると（ス
テップＳ１１９）、ライトキャッシュ使用中の場合に
は、まず、ライトキャッシュ５００に残っているデータ
をＨＤＤ１１１〜１１３に書き出す（ステップＳ１２
０，Ｓ１２１）。ついで、プロセッサ３０２は、ＨＤＤ
のライトキャッシュ実行中フラグをオフした後、電源遮
断時のＥＥＰＲＯＭ１１７への不要なデータセーブを防
止してその書き込み回数を削減するために、セーブ許可
フラグをオフする（ステップＳ１２３）。ＥＥＰＲＯＭ
１１７には書き込み回数の制限があるので、書き込み回
数を削減することはそのＥＥＰＲＯＭ１１７の寿命を延
ばす上で重要である。

【００８１】以上のように、この実施例においては、停
電時にライトキャッシュ５００のデータだけをＥＥＰＲ
ＯＭ１１７にセーブできるので、セーブのためのデータ
転送量が少なくて済み、電源のバックアップが必要な時
間をより短くすることができる。また、ＥＥＰＲＯＭ１
１７の記憶容量も小さくすることが可能となる。

【００８２】尚、ここでは、電源回路１１８内で停電検
出が行なわれる場合を説明したが、例えば、電源電圧Ｖ
ＣＣ１の電圧値を監視する回路を電源回路１１８の出力
段に設け、これによって停電を検出することも可能であ
る。また、キャッシュデータのセーブ処理は、停電時に
限らず、例えば電源電圧ＶＣＣ１が低下するといった他
の種々の電源異常発生時にも同様にして行なうことが望
ましい。

【００８３】さらに、ライトバックキャシュの中でＨＤ
Ｄに書き出されずに残っているデータブロックだけを別
個にまとめて格納しておき、そのデータブロックだけを
退避するといった手法を利用することもできる。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、不揮
発性半導体メモリへのデータセーブによってディスクキ
ャッシュの内容の消失を防止できるようになり、ディス
クキャッシュの信頼性の向上を図ることができる。ま
た、ライトキャッシュだけをセーブすることによってセ
ーブ処理に要する時間を低減でき、電源バックアップの
ための回路の小形化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるディスク制御装置
を利用した磁気ディスクサブシステムの構成を示すブロ
ック図。

【図２】同実施例のシステムに設けられている電源回路
の具体的構成の一例を示すブロック図。

【図３】同実施例のシステムに設けられているディスク
キャッシュ制御回路の具体的構成の一例を示すブロック
図。

【図４】同実施例のシステムに設けられているディスク
キャッシュメモリの構成の一例を示す図。

【図５】同実施例のシステムにおけるディスクキャッシ
ュ制御回路へのパラメタ設定動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図６】同実施例のシステムにおける停電時のデータセ
ーブ動作を説明するためのフローチャート。

【図７】同実施例のシステムに不揮発性メモリが実装状
態を示すステータス信号を発生する回路の具体的構成の
一例を示す図。

【符号の説明】

１１…磁気ディスクサブシステム、１２…ホストコンピ
ュータ、１１１〜１１３…ハードディスクドライブユニ
ット、１１４…ディスク制御装置、１１５…ディスクキ
ャッシュ制御回路、１１６…ディスクキャッシュメモ
リ、１１７…ＥＥＰＲＯＭ、１１８…電源回路、１１９
…バックアップコンデンサ、４０２…リード／ライト回
路、６０１…セーブ許可フラグレジスタ、６０２…セー
ブ容量レジスタ、６０３…キャッシュアドレスレジス
タ、６０４…ＥＥＰＲＯＭアドレスレジスタ、５００…
ライトキャッシュエリア。

フロントページの続き (72)発明者 石井 隆 東京都青梅市末広町２丁目９番地 株式会 社東芝青梅工場内 (72)発明者 澤田 文弘 東京都青梅市末広町２丁目９番地 株式会 社東芝青梅工場内 (72)発明者 福田 美和 東京都青梅市末広町２丁目９番地 株式会 社東芝青梅工場内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクキャッシュを有し、ホストシス
   テムからの要求に応じてディスク装置を制御するディス
   ク制御装置において、 前記ディスク制御装置の電源の異常を検出する電源異常
   検出手段と、 前記電源の出力を一時的に保持するバックアップ電源回
   路と、 前記ディスクキャッシュに結合され、そのディスクキャ
   ッシュに保持されているデータが一時的に退避される不
   揮発性メモリと、 前記バックアップ電源回路からの電源出力が供給され、
   前記電源異常検出手段による前記電源異常の検出に応答
   して前記ディスクキャッシュのデータを前記不揮発性メ
   モリに退避する退避手段とを具備することを特徴とする
   ディスク制御装置。
2. 【請求項２】 前記ディスク制御装置の電源投入に応答
   して、前記不揮発性メモリの内容を前記ディスクキャッ
   シュに復帰する復帰手段をさらに具備することを特徴と
   する請求項１記載のディスク制御装置。
3. 【請求項３】 前記ディスクキャッシュはライトバック
   キャッシュであることを特徴とする請求項１記載のディ
   スク制御装置。
4. 【請求項４】 前記ディスクキャッシュは、ホスト装置
   への読み出しデータを保持するリードキャッシュ、およ
   びホスト装置からの書き込みデータを保持するライトバ
   ック方式のライトバックキャッシュを含み、 前記退避手段は、前記ディスクキャッシュのデータの中
   で前記ライトキャッシュ領域に保持されている書き込み
   データを前記不揮発性メモリに退避することを特徴とす
   る請求項１記載のディスク制御装置。
5. 【請求項５】 前記バックアップ電源回路は前記電源の
   出力を蓄積するためのコンデンサを含むことを特徴とす
   る請求項１記載のディスク制御装置。
6. 【請求項６】 前記退避手段は、前記ディスクキャッシ
   ュから前記不揮発性メモリへのデータ退避動作にエラー
   が発生したか否かを検出する手段と、エラー発生が検出
   された際、前記不揮発性メモリにエラーフラグを書き込
   む手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の
   ディスク制御装置。
7. 【請求項７】 ホストシステムからのシステム停止要求
   に応答して、前記ライトバックキャッシュのデータを前
   記ディスク装置に書き込む手段と、 前記ディスク装置へのデータ書き込み終了に応答して、
   前記退避手段による退避動作を禁止する手段とをさらに
   具備することを特徴とする請求項４記載のディスク制御
   装置。
8. 【請求項８】 前記バックアップ電源回路はその異常を
   示すステータス信号を発生する手段を有し、 前記ステータス信号によって前記バックアップ電源回路
   の異常を検出する手段と、 この異常検出に応答して前記ディスクキャッシュの使用
   を禁止する手段とをさらに具備することを特徴とする請
   求項１記載のディスク制御装置。
9. 【請求項９】 前記不揮発性メモリが前記ディスク制御
   装置に設けられているか否かを検出する手段と、 前記不揮発性メモリが設けられていないことが検出され
   た際、前記退避手段による退避動作を禁止する手段とを
   さらに具備することを特徴とする請求項２記載のディス
   ク制御装置。
10. 【請求項１０】 ライトバックキャッシュを含むディス
    クキャッシュおよびディスク装置を有し、ホストシステ
    ムからの要求に応じて前記ディスク装置を制御するディ
    スクサブシステムにおいて、 前記ディスクサブシステムの電源の異常を検出する電源
    異常検出手段と、 前記電源の出力を一時的に保持するバックアップ電源回
    路と、 前記ディスクキャッシュに結合され、前記ライトバック
    キャッシュに保持されているデータが一時的に退避され
    る不揮発性メモリと、 前記バックアップ電源回路からの電源出力が供給され、
    前記電源異常検出手段による前記電源異常の検出に応答
    して前記ライトバックキャッシュのデータエリアおよび
    ディレクトリエリアを前記不揮発性メモリに退避する退
    避手段と、 前記ディスク制御装置の電源投入に応答して、前記不揮
    発性メモリの内容を前記ディスクキャッシュに復帰する
    復帰手段と、 前記バックアップ電源回路を監視し、前記バックアップ
    電源回路の異常を検出するバックアップ電源異常検出手
    段と、 このバックアップ電源異常検出手段による前記バックア
    ップ電源回路の異常検出に応答して、前記ライトバック
    キャッシュの使用を禁止する手段とを具備することを特
    徴とするディスクサブシステム。
11. 【請求項１１】 前記ライトバックキャッシュは、ディ
    レクトリ情報が格納されるディスレクトリメモリと、前
    記ホストコンピュータからのライトデータを格納するラ
    イトキャッシュデータ領域、およびそれに連続して設け
    られ前記ディレクトリ情報の複製を格納するライトキャ
    ッシュディレクトリ領域とを有するライトキャッシュデ
    ータメモリとを含み、 前記退避手段は、前記ライトキャッシュデータメモリの
    ライトキャッシュデータ領域およびライトキャッシュデ
    ィレクトリ領域の内容を前記不揮発性メモリに退避する
    ことを特徴とする請求項１０記載のディスクサブシステ
    ム。
12. 【請求項１２】 前記磁気ディスクサブシステムに前記
    バックアップ電源回路を着脱自在に装着するためのコネ
    クタと、 前記コネクタを介して前記バックアップ電源回路から供
    給されるステータス信号に基づいて前記バックアップ電
    源回路の装着の有無を検出する手段と、 前記バックアップ電源回路が装着されてない事が検出さ
    れた際、前記ライトバックキャッシュの使用を禁止する
    手段とをさらに具備することを特徴とする請求項１０記
    載のディスクサブシステム。