JPH064228A - 半導体ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ディスク装置に関し、更新のないデー
タブロックを予め不揮発性記憶装置に退避することによ
り退避時間を短縮することを目的とする。 【構成】 上位装置から半導体メモリ部6 に書き込まれ
たデータを所定の大きさのブロック毎に書込み時間を記
録する管理表15と、上位装置から半導体メモリ部6 にデ
ータが書き込まれる毎に該管理表15にブロック毎に書込
み時間を記録し、所定の時間毎に該管理表15の書込み時
間から規定された時間の経過を調査して時間が経過した
ときは当該ブロックを不揮発性記憶部7 に複写する長期
記憶退避部20と、を設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ディスク装置にお
けるデータ退避を効率的に行うデータ退避方式に関す
る。

【０００２】近年、半導体メモリの大容量化と低価格化
および情報処理装置の高速化の要求に伴い、超高速で動
作する外部記憶装置が要求されている。半導体ディスク
装置は半導体記憶素子を使用し、磁気ディスク装置と同
じアクセス方法を可能にした記憶装置であり、このよう
な要求に応えるものである。

【０００３】このため、半導体メモリを記録媒体とする
半導体ディスク装置が提供されているが、半導体メモリ
は揮発性であるため電源の切断時に半導体メモリに格納
されているデータを不揮発性記憶装置である磁気ディス
ク等へ退避する必要がある。

【０００４】

【従来の技術】従来の半導体ディスク装置においては、
電源の切断時に半導体メモリの全てのデータを不揮発性
記憶装置に退避していた。

【０００５】しかし、半導体ディスク装置の記憶容量の
増加に伴いこのデータ退避動作に多くの時間を要するよ
うになってきている。図５は従来の半導体ディスク装置
の構成図である。図において、１は上位インタフェース
制御部であって、上位装置とのインタフェースの制御を
行うものである。２は記憶管理部であって、記憶管理テ
ーブル5 に基いて半導体メモリ部6 に上位装置10から書
き込まれたデータのどのブロックが不揮発性記憶部7 に
退避したかを管理するものである。３はメモリ制御部で
あって、半導体メモリ部6 の読み書きを制御するもので
ある。４は不揮発性記憶制御部であって、不揮発性記憶
部7 の読み書きを制御するものである。５は記憶管理テ
ーブルであって、半導体メモリ部6 の記憶内容を不揮発
性記憶部7 に退避するときいずれのブロックが退避を完
了したかをテーブルとして保持するものである。６は半
導体メモリ部であって、半導体メモリ、とくにＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリ）によって構成
されるメモリであり、電源が供給されない時、記憶内容
が消滅するものである。７は不揮発性記憶部であって、
磁性体記憶を用いて電源が供給されない時でも記憶内容
が保持されるものである。８は半導体ディスク装置であ
って、上位インタフェース制御部1 、記憶管理部2 、メ
モリ制御部3 、半導体メモリ部6 、不揮発性記憶制御部
4 、不揮発性記憶部7 、記憶管理テーブル5 等から構成
されるものである。９は停電検出部であって、電源が切
断されることを検出して記憶管理部2 に検出信号を送る
ものである。９０は電源部であって、停電検出部9 から
の検出信号送出後も一定時間電源を供給し続ける機能を
持つ電源部である。

【０００６】上位装置10から上位インタフェース制御部
1 を経由して半導体ディスクに書き込まれたデータは半
導体メモリ部6 に書き込まれるが、このときメモリ制御
部3はデータを書き込んだブロックの番号を記憶管理部2
に通知し、記憶管理部2 は記憶管理テーブル5 の該当
ブロックに「未」を記録する。

【０００７】そして、記憶管理部2 は停電検出部9 から
停電発生の通知を受けると記憶管理テーブル5 の「未」
を記録したブロックを順次、半導体メモリ部6 からメモ
リ制御部3 に読み出させて、不揮発性記憶制御部4 に不
揮発性記憶部7 に書き込ませる動作を行う。この退避動
作の間は電源部90は各部に電源を供給し続ける必要があ
り、そのため電源部90に予備のための電力の蓄積を行う
手段を付加しなければならず、電源部90の価格が増大
し、また容積も増大するという問題があった。

【０００８】また、半導体メモリに格納されるデータが
応用プログラムや更新が少ないライブラリ等の場合であ
っても、電源切断時に半導体メモリの全てのデータを不
揮発性記憶装置に退避するため多くの退避時間を必要と
するという問題を生じていた。このため、さらに電源部
90の価格、容積の増大をまねくことになる。

【０００９】また、半導体ディスク装置の大容量化に伴
って半導体ディスク装置が利用される分野も広がり、半
導体メモリの全てのデータが毎日更新されるということ
がなくなってきているため、前記のような全てのデータ
を退避するデータ退避処理は無駄の多い方法となってき
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体ディ
スク装置へのデータアクセスに局所性があることに鑑
み、半導体メモリの更新されたデータがある一定時間を
経過しても更に更新が発生しない時に、そのデータを含
むブロックを予め不揮発性記憶装置に退避することによ
り、電源切断や停電が発生したときには、半導体メモリ
と不揮発性記憶装置に格納されているデータの内、半導
体メモリに新たに書き込まれた部分のみを半導体メモリ
から不揮発性記憶装置に退避することによりデータ退避
時間を短縮することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の如く
に構成された半導体ディスク装置によって解決される。

【００１２】図１は、本発明の原理図である。高速にデ
ータ転送を行う半導体メモリ部6 と、電源を切断しても
記憶内容が失われない不揮発性記憶部7 と、上位装置と
半導体メモリ部6 間のデータ転送を行う上位インタフェ
ース制御部1 と、該半導体メモリ部6 の制御を行うメモ
リ制御部3 と、不揮発性記憶部7 の制御を行う不揮発性
記憶制御部4 と、を備え、該半導体メモリ部6 に格納さ
れたデータを不揮発性記憶部7 に複写することによりデ
ータ保持を行う半導体ディスク装置において、上位装置
から半導体メモリ部6 に書き込まれたデータを所定の大
きさのブロック毎に書込み時間を記録する管理表15と、
上位装置から半導体メモリ部6 にデータが書き込まれる
毎に該管理表15にブロック毎に書込み時間を記録し、所
定の時間毎に該管理表15の書込み時間から規定された時
間の経過を調査して時間が経過したときは当該ブロック
を不揮発性記憶部7 に複写する長期記憶退避部20と、を
設けるように構成する。

【００１３】

【作用】管理表15は、上位装置から半導体メモリ部6 に
書き込まれたデータを所定の大きさのブロック毎に書込
み時間を記録保持する。

【００１４】長期記憶退避部20は、上位装置から半導体
メモリ部6 にデータが書き込まれる毎に該管理表15にブ
ロック毎に書込み時間を記録し、所定の時間毎に該管理
表15の書込み時間から規定された時間の経過を調査して
時間が経過したときは当該ブロックを不揮発性記憶部7
に複写する。

【００１５】従って、半導体メモリ部6 に書き込まれて
規定の時間以上更新されないデータは、当面更新されな
いとみなして不揮発性記憶部7 に転送保持される。そこ
で、電源停止予告により、半導体メモリ部6 から不揮発
性記憶部7 にデータを退避する際に予め、不揮発性記憶
部7 にデータを転送しておけば、停電停止予告の際のデ
ータの退避量を減少させ、退避時間を短縮することがで
きる。

【００１６】従って、電源部等の価格、容積の増大を抑
えることができる。

【００１７】

【実施例】本発明の以下の実施例では、マイクロプロセ
ッサによって制御される半導体ディスク装置がデータ管
理テーブルにハッシュ関数を使用して管理するハッシュ
テーブルとＬＲＵアルゴリズムを使用して管理するＬＲ
Ｕテーブルとを利用して構成する。

【００１８】ここで、ＬＲＵテーブルとは、ＬＲＵは L
east Recently Usedの意味であって、最後に使用した時
刻の最も古いものを取り出すように管理するためのテー
ブルである。

【００１９】ハッシュテーブルは多数のデータを有限の
アドレスに格納するテーブルであって、データをハッシ
ュ関数という関数で変換してアドレスを決定してそのア
ドレスに格納するものである。データの量がアドレスに
くらべてはるかに大きい場合に用いられ、ハッシュ関数
は計算が容易で同一アドレスが発生しにくいように設定
する。

【００２０】上位装置から半導体メモリ部に書き込まれ
たデータをブロックで管理することにより、上位装置か
ら書き込まれたデータがある一定時間更新されない時
に、当該ブロックを不揮発性記憶部に退避する。

【００２１】また、半導体ディスク装置に電源切断の指
示かあった時、あるいは停電が発生した時に、マイクロ
プロセッサが前記管理表に構成されているＬＲＵテーブ
ルを参照して半導体メモリ部に書き込まれたデータを含
むブロックの内、未だ不揮発性記憶部に書き込まれてい
ないブロックのみを半導体メモリ部から不揮発性記憶部
に退避することで、電源切断や停電が発生したときのデ
ータ退避処理を短時間で行うものである。

【００２２】図２は本発明の一実施例の構成図である。
図において、２１はマイクロプロセッサであって、デー
タ転送を制御する目的で使用される。５１はコントロー
ルメモリ（以下ＣＳと略する）であって、マイクロプロ
セッサ21を制御するプログラムが格納されているもので
ある。マイクロプロセッサ21はＣＳ51からプログラムを
読み出して逐次実行することによりデータ転送を制御す
る。

【００２３】２２もマイクロプロセッサであって、デー
タの退避動作を制御する目的で使用される。５２もコン
トロールメモリ（以下ＣＳと略する）であって、マイク
ロプロセッサ22を制御するプログラムが格納されている
ものである。

【００２４】８はデータ管理テーブルであって、データ
が書き込まれたブロックを管理するものであり、ハッシ
ュテーブルとＬＲＵテーブルとで構成されている。１４
はタイマーであって、所定の時間にごとにマイクロプロ
セッサ22にタイマー割り込みを発生するものである。

【００２５】２３と２４は制御インタフェース部であっ
て、マイクロプロセッサ21,22 が各部を制御するための
回路である。１は上位インタフェース制御部であって、
上位装置とのインタフェースの制御を行うものである。
１０は上位装置であって、半導体ディスク装置にデータ
の書込み及び読出の指令を与えるものである。

【００２６】３１はデータ転送制御部であって、半導体
メモリ部6 のデータ転送を制御するものである。３２は
メモリ制御部であって、半導体メモリ部6 の読み書きを
制御するものである。

【００２７】６は半導体メモリ部であって、電源を切断
すると記憶内容が消滅するものである。１７は磁気ディ
スクであって、電源を切断しても記憶内容が消滅しない
ため退避媒体として使用するものである。

【００２８】４１はデータ転送制御部であって、磁気デ
ィスク17のデータ転送を制御するものである。４２はデ
ィスク制御部であって、磁気ディスク17の読み書きを制
御するものである。９１はバッテリであって、電源部92
が停電を検出してから電源を遮断するまでの間に電源を
供給するための電力を蓄積するものである。９２は電源
部であって、外部からの電力供給によって半導体ディス
ク装置に電力を供給するものである。電源部92は外部か
らの電力の停電を検出したときはマイクロプロセッサ21
に通知して、マイクロプロセッサ21から電源遮断の許可
があるまで前記バッテリ91に蓄積された電力で半導体デ
ィスク装置に電力を供給する。

【００２９】通常、半導体ディスク装置はマイクロプロ
セッサ21の制御の基で上位装置10とデータ転送を行う。
上位装置10と半導体メモリのデータ転送は上位インタフ
ェース制御部1 とデータ転送制御部31とメモリ制御部32
および半導体メモリ部6 によって行われる。

【００３０】一方、従来の半導体ディスク装置で行われ
ていた電源切断時あるいは停電時のデータ退避動作はマ
イクロプロセッサ22の制御の基で、半導体メモリ部6 の
データがメモリ制御部32とデータ転送制御部31およびデ
ータ転送制御部41とディスク制御部42を経由して磁気デ
ィスク17へ複写される。

【００３１】次に本発明の動作について説明する。本発
明では半導体メモリのデータ退避を通常の動作時にも実
行することで電源切断時あるいは停電時のデータ退避動
作を短時間で行うようにしたものである。

【００３２】半導体ディスク装置の電源が投入されると
マイクロプロセッサ21および22が動作を開始する。マイ
クロプロセッサ21は、マイクロプロセッサ22に磁気ディ
スク17のデータを半導体メモリ部6 に複写してデータを
復元することを制御インタフェース部24および25を通し
て指示する。マイクロプロセッサ22は、以前のデータ退
避動作で半導体メモリ部6 のデータが複写されている磁
気ディスク17からデータを半導体メモリ部6 に複写す
る。さらに、マイクロプロセッサ22はデータ管理テーブ
ル8 を初期化する。

【００３３】図３はデータ管理テーブルの構成を示して
いる。データ管理テーブル8 は磁気ディスクのデータが
格納されるアドレスを示す情報であるデバイス番号とシ
リンダ番号によって示される領域を１つのブロックとし
て管理する。

【００３４】データ管理テーブル8 には、上位装置10に
より更新されたブロックを示すハッシュテーブルと、そ
のブロックが更新されてからどの程度の時間が経過して
いるかを示すＬＲＵテーブルがあり、このテーブルはブ
ロックが更新されてからの時間経過をブロック毎に順番
が判るように構成されている。

【００３５】最初にマイクロプロセッサ22は、ハッシュ
テーブルの初期化を行う。初期化されたハッシュテーブ
ルは、デバイス番号、シリンダ番号の値を実際には存在
しない値（例えば Ｘ’ＦＦＦＦＦＦ’）としている。

【００３６】次にマイクロプロセッサ22はＬＲＵテーブ
ルを初期化する。ＬＲＵテーブルは、更新されたブロッ
クの更新情報を示す使用ＬＲＵテーブルと未使用ＬＲＵ
テーブルから構成され、ＬＲＵテーブルには、例えば２
０００個のブロックの更新情報を登録できるものとす
る。

【００３７】電源投入直後の初期化では更新されたブロ
ックは当然存在しないため、テーブル内のエントリ（２
０００個に区切られたなかの１つ）は全て未使用ＬＲＵ
テーブルのなかにあり、先頭のエントリが次のエントリ
のアドレスを示すようにエントリ内のバックワードポイ
ンタを初期化する。

【００３８】これらの動作が終了すると、マイクロプロ
セッサ22は制御インタフェース部23および24を通してマ
イクロプロセッサ21に完了通知を行う。これで半導体デ
ィスク装置が上位装置から使用可能な状態となる。

【００３９】上位装置から半導体ディスク装置のデバイ
ス２番にライト命令が発行されると、マイクロプロセッ
サ21は、そのライト命令に従って上位装置から送られて
きたデータを半導体メモリ部6 の該当するブロックアド
レスにデータを書き込む。

【００４０】その後、マイクロプロセッサ21はマイクロ
プロセッサ22にこのライト動作が行われたブロックのデ
バイス番号とシリンダ番号を通知する。通知を受けたマ
イクロプロセッサ22は長期記憶退避部20を起動して、デ
バイス番号とシリンダ番号からハッシュ関数に基づいて
ハッシュテーブルのエントリのアドレスを計算する。以
下のデータ管理テーブル8 の管理は長期記憶退避部20に
より行われる。

【００４１】そして、マイクロプロセッサ22はハッシュ
テーブルに通知を受けたデバイス番号とシリンダ番号が
示すブロックが登録されているかどうかを判定する。
（ハッシュテーブルは、このサーチ動作を高速に実行す
るために使用する。）そのブロックがハッシュテーブル
に登録されていない場合は、そのブロックをハッシュテ
ーブルに登録し、さらに未使用ＬＲＵテーブルの先頭エ
ントリを使用ＬＲＵテーブルの先頭エントリに移して、
そのエントリにハッシュテーブルのエントリを示すポイ
ンタと現在の時間を登録し、またバックワードポインタ
にはこれまでの使用ＬＲＵテーブルの先頭エントリを登
録する。

【００４２】ここでハッシュテーブルにＬＲＵポインタ
「０２００」が登録され、先頭ＬＲＵポインタにも「０
２００」が登録される。また、これまでの使用ＬＲＵテ
ーブルの先頭エントリのフォワードポインタにも「０２
００」を記入する。これで使用ＬＲＵテーブルの先頭に
新しいエントリが追加される。図３に示してあるのはこ
の状態である。

【００４３】一方、そのブロックがハッシュテーブルに
存在するときは、ハッシュテーブルのエントリに格納さ
れているＬＲＵポインタを用いて、使用ＬＲＵテーブル
に格納されているそのブロックを探し出す。

【００４４】そして、そのエントリが使用ＬＲＵテーブ
ルＬＲＵテーブルの先頭になるように、使用ＬＲＵテー
ブルの先頭エントリに関しては未使用ＬＲＵテーブルか
らのエントリの追加の場合と同様の処理を行い、そのブ
ロックが登録されている前後のエントリに対しては、前
のエントリのバックワードポインタには後ろのエントリ
を登録し、後ろのエントリのフォワードポインタには前
のエントリを登録して、そのブロックが登録されていた
使用ＬＲＵテーブルのエントリが更新された順番に繋が
るようにする。これによって途中にあったエントリが先
頭に持ってくるという操作が終わる。

【００４５】さらに、そのブロックが登録されている先
頭のエントリに現在の時間を登録する。このような動作
をマイクロプロセッサ21が通知する毎に行うことによっ
て、使用ＬＲＵテーブルには、ブロックの更新された時
間順にエントリが順番に並ぶことになる。（実際には、
各々のエントリはフォワードポインタとバックワードポ
インタによりリンクする。）従って、常に、先頭は最も
最後に更新されたブロックになる。

【００４６】次に、マイクロプロセッサ22による更新デ
ータの退避処理について説明する。マイクロプロセッサ
22はタイマー14によって、所定の時間に割り込みを受け
て長期記憶退避部20を起動して定期的に使用ＬＲＵテー
ブルを監視し、使用ＬＲＵテーブルの最終エントリに格
納されている時間を調べて、この時間が現在の時間と比
較してある一定時間以上であるとき、更新データの退避
動作を開始する。

【００４７】更新データの退避動作は、使用ＬＲＵテー
ブルの最終エントリに格納されているハッシュポインタ
を用いてハッシュテーブルのエントリから更新されたブ
ロックのデバイス番号とシリンダ番号を調べ、その後ハ
ッシュテーブルのそのエントリだけを初期化する。そし
て、そのデバイス番号とシリンダ番号を基に半導体メモ
リ部6 に格納されているそのブロックのデータを磁気デ
ィスク17へ複写する退避動作を行う。

【００４８】この退避動作が完了すると使用ＬＲＵテー
ブルの最終エントリを未使用ＬＲＵテーブルの最終エン
トリに移動するために、使用ＬＲＵテーブルの最終エン
トリとその１つ前のエントリのフォワードポインタとバ
ックワードポインタを更新して結合を断ち切る。そし
て、未使用ＬＲＵテーブルの最終エントリとの結合を行
うため未使用ＬＲＵテーブルの最終エントリのバックワ
ードポインタと使用ＬＲＵテーブルの最終エントリのフ
ォワードポインタを更新して結合する。

【００４９】このようにして更新から一定時間が経過し
たブロックのデータは磁気ディスク17へ退避される。電
源の切断指示があった時、あるいは停電が発生すると、
マイクロプロセッサ21は、上位装置からの命令動作を中
断して、マイクロプロセッサ22に半導体メモリ部6 のデ
ータを磁気ディスク17へ退避することを指示する。

【００５０】マイクロプロセッサ22は使用ＬＲＵテーブ
ルの最終エントリが示すブロックを前記の方法によって
磁気ディスク17へ退避する。この１ブロックの退避動作
が完了するとさらに同じ動作を繰り返し、使用ＬＲＵテ
ーブルのエントリがなくなるまで動作を繰り返す。これ
により、全ての更新データが磁気ディスク17に退避され
ると、マイクロプロセッサ22はマイクロプロセッサ21に
データ退避動作の完了を通知する。

【００５１】通知を受けたマイクロプロセッサ21は、装
置の電源が切断可能になったことを電源部92に通知して
半導体ディスク装置の電源が切断される。前記実施例で
は、ハッシュテーブルとＬＲＵテーブルを別々に構成し
ているが、同じ機能を実現するために同一のテーブルと
して使用ＬＲＵテーブルと未使用ＬＲＵテーブルのなか
にデバイス番号とシリンダ番号を格納しても同様の方式
により実現できる。

【００５２】また、前記実施例ではハッシュテーブルを
用いた管理を行っているが、すべてのブロックをテーブ
ルにもって実行してもよく、この方法に限定されないこ
とは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば上
位装置からライトされたデータがある一定時間更新され
ない時に、そのデータを含むブロックを不揮発性記憶、
例えば磁気ディスクに退避することを通常の半導体ディ
スク装置の動作と並行して行うことによって、半導体デ
ィスク装置に電源切断の指示かあった時、あるいは停電
が発生した時に、更新ブロックの内、未だ不揮発性記憶
にライトされていないブロックのみを半導体メモリから
不揮発性記憶に退避することで、電源切断や停電が発生
したときのデータ退避処理を短時間で行える効果があ
る。

【００５４】また、更新されなかったブロックは、退避
動作そのものを実行しないため、これも電源切断や停電
が発生したときのデータ退避処理時間の短縮に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理図

【図２】 本発明の一実施例の構成図

【図３】 データ管理テーブルの構成説明図（その１）

【図４】 データ管理テーブルの構成説明図（その２）

【図５】 従来の半導体ディスク装置の構成図

【符号の説明】

１ 上位インタフェース制御部 ２ 記憶管理部 ３ メモリ制御部 ４ 不揮発性記憶
制御部 ５ 記憶管理テーブル ６ 半導体メモリ
部 ７ 不揮発性記憶部 ８ データ管理テ
ーブル ９ 停電検出部 １０ 上位装置 １１ デバイス番号 １２ シリンダ番
号 １３ ハッシュ関数処理部 １５ 管理表 １７ 磁気ディスク ２０ 長期記憶退避部 ２１，２２ マイクロプロセッサ ２４，２５ イン
タフェース制御部 ３１，４１ データ転送制御部 ３２ メモリ制御部 ４３ ディスク制御部 ９０，９２ 電源部 ９１ バッテリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速にデータ転送を行う半導体メモリ部
   (6) と、電源を切断しても記憶内容が失われない不揮発
   性記憶部(7) と、上位装置と半導体メモリ部(6) 間のデ
   ータ転送を行う上位インタフェース制御部(1) と、該半
   導体メモリ部(6) の制御を行うメモリ制御部(3) と、不
   揮発性記憶部(7) の制御を行う不揮発性記憶制御部(4)
   と、を備え、該半導体メモリ部(6) に格納されたデータ
   を不揮発性記憶部(7) に複写することによりデータ保持
   を行う半導体ディスク装置において、 上位装置から半導体メモリ部(6) に書き込まれたデータ
   を所定の大きさのブロック毎に書込み時間を記録する管
   理表(15)と、 上位装置から半導体メモリ部(6) にデータが書き込まれ
   る毎に該管理表(15)にブロック毎に書込み時間を記録
   し、所定の時間毎に該管理表(15)の書込み時間から規定
   された時間の経過を調査して時間が経過したときは当該
   ブロックを不揮発性記憶部(7) に複写する長期記憶退避
   部(20)と、を設けることを特徴とする半導体ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 半導体ディスク装置に電源切断の予告が
   あった時、あるいは停電が発生した時に、未だ不揮発性
   記憶部(7) に転送されていないブロックのみを半導体メ
   モリ部(6) から不揮発性記憶部(7) に転送する緊急退避
   部(30)を設けることを特徴とする請求項１記載の半導体
   ディスク装置。