JPH07134634A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のディスク装置は、アクセス要求に対
してバッファメモリに格納されたデータがヒットする確
率の向上を図り、バッファメモリを有効に活用すること
を目的とする。 【構成】 本発明は、ディスク媒体１８から読み込んだ
データを一時的に格納するバッファメモリ１７と、ディ
スク媒体１８へのアクセスシーケンスを記憶するアクセ
ス履歴部１３と、アクセス履歴部１３に記憶したアクセ
スシーケンスから該アクセスシーケンスが順次アクセス
かランダムアクセスかを判断するアクセス判断部１２
と、ディスク媒体１８のデータ記録領域を指定して記録
されているデータを読み込み上記バッファメモリ１７に
格納するバッファ管理部１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タやワークステーション等の外部記憶装置としてディス
ク媒体からデータの読み込みを行うディスク装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワークステー
ション等に於いては、大量のデータを取り扱うため、一
般に外部記憶装置として、データを記録したディスク媒
体および該ディスク媒体に記録されたデータの読み込み
を行うディスク装置が用いられる。上記ディスク媒体へ
のデータの記録手段としては、読み書きが容易な磁気的
記録手段や、大きな記憶容量を得られる光学的記録手段
等が用いられる。

【０００３】このようなディスク装置は、上記パーソナ
ルコンピュータやワークステーション等の上位装置に接
続してデータの授受を行うと共に、種々のデータを磁気
的に記録した上記ディスク媒体を装着してその動作を制
御し、かつ上記上位装置からの要求に応じて上記ディス
ク媒体に記録されているデータの読み込みを行う。ここ
で、ディスク媒体は、通常、同心円状に配置されたトラ
ックと、複数枚重ねられたディスクの同一位置のトラッ
クを回転軸方向にひとまとめにした概念であるシリンダ
と、各トラックを一定の中心角で均等に分割したセクタ
または任意の長さのレコードとで区切ってデータを記憶
してある。そして、データの読み込みは、上記シリン
ダ、トラック、セクタまたはレコードによってアドレス
を指定して行う。

【０００４】ところで、ディスク装置でデータの読み込
みを行うには、磁気的あるいは光学的なヘッドによって
上記ディスク媒体のデータ記録領域を走査するという物
理的な動作が必要である。このため、データの読み込み
には一定の時間がかかることとなり、読み込み速度の高
速化には限界がある。

【０００５】そこで一般に、ディスク媒体に記録された
データのうち所定のデータを、あらかじめ読み出してバ
ッファメモリに格納しておき、該バッファメモリに格納
したデータに対して上位装置からアクセス要求がされた
時はバッファメモリからデータを読み込んで上記上位装
置に送るという手段が取られている。このようにすれ
ば、バッファメモリからのデータの読み込みにはヘッド
による走査のような動作がないため、ディスク媒体から
の読み込みに較べて高速な読み込みを行うことができ
る。

【０００６】さて、バッファメモリは、コストが高いこ
とから、ディスク媒体のように大容量とすることができ
ない。このため、あらかじめディスク媒体から読み出し
てバッファメモリに格納するデータをいかに選択するか
が、データの読み込みの高速化を図る上で重要である。

【０００７】従来のディスク装置に於いては、ディスク
媒体の同一トラックに記録されているデータを続けてア
クセスすることが比較的多いことから、最後にアクセス
要求のあったセクタのあるトラックに記録されているデ
ータ、または最後にアクセス要求のあったセクタから同
一トラックの最終セクタまでの容量分のデータを読み込
んでバッファメモリに格納する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のディスク装置では、記録されているデータの内容に
関わらず、単に、最後にアクセス要求のあったセクタの
あるトラックに記録されているデータ、または最後にア
クセス要求のあったセクタから同一トラックの最終セク
タまでの容量分のデータを読み込んでバッファメモリに
格納していたため、複数のトラックにまたがるアクセス
要求がされた場合、バッファメモリ内のデータだけでは
要求に対応できず、ディスク媒体からデータの読み込み
を行わなければならないため、バッファメモリへのデー
タの格納が有効に活用できないという欠点があった。

【０００９】特に、アクセス方式がランダムアクセスで
ある場合には、アクセス要求がされたデータがバッファ
メモリに格納されている（ヒットする）確率は小さく、
バッファメモリにデータを格納しておく効果はあまり期
待できないという欠点があった。本発明は、上記従来の
課題を解決すべくなされたものであり、アクセス要求に
対してバッファメモリに格納されたデータがヒットする
確率の向上を図り、バッファメモリを有効に活用するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、上位装置に接続し、該上位装置からの要
求に応じてディスク媒体からデータの読み込みを行うデ
ィスク装置に於いて、上記ディスク媒体の所定のデータ
記録領域から読み込んだデータを一時的に格納するバッ
ファメモリと、上記ディスク媒体へのアクセス履歴を記
憶するアクセス履歴記憶部と、上記アクセス履歴記憶部
に記憶したアクセス履歴からアクセス方式が順次アクセ
スかランダムアクセスかを判断するアクセス判断機構
と、上記ディスク媒体のデータ記録領域を指定して該デ
ータ記録領域に記録されているデータを読み込み上記バ
ッファメモリに格納すると共に、上位装置からのアクセ
ス要求に対して該当データを上記バッファメモリから読
み込むかあるいはディスク媒体から読み込むかを判断し
読み込みを実行するバッファ管理機構とを備えてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】また、上記アクセス判断機構が、上位装置
からのアクセス要求について、該アクセス要求に該当す
るデータを記録しているディスク媒体上のデータ記録領
域と、該アクセス要求の１回前または数回前までにアク
セスしたデータを記録しているディスク媒体上のデータ
記録領域とを比較し、アクセス要求が上記データ記録領
域の物理的順番にしたがって行われている場合に当該ア
クセス方式を順次アクセスと判断し、アクセス要求が上
記データ記録領域の物理的順番にしたがって行われてい
ない場合に当該アクセス方式をランダムアクセスと判断
することを特徴とする。

【００１２】また上記ディスク装置に於いて、アクセス
したディスク媒体のデータ記録領域についてアクセス頻
度の分布を検出し、アクセス頻度が一定の基準より大き
いデータ記録領域を、上記バッファ管理機構がバッファ
メモリにデータを格納するために指定するデータ記録領
域として選択する領域選択機構をさらに備えることを特
徴とする。

【００１３】また、上記領域選択機構が、新しいものか
ら所定回数分のアクセス要求について、アクセス要求に
該当するデータを記録したデータ記録領域のアクセス回
数を検出し、あらかじめ定められた一定の割合以上の割
合でアクセスがなされているデータ記録領域を上記じめ
定められた一定の割合以上の割合でアクセスがなされて
いるデータ記録領域を上記バッファ管理機構が指定する
データ記録領域として選択し、すでに選択されているデ
ータ記録領域のうちアクセス回数が上記一定の割合に満
たないデータ記録領域の選択を解除することを特徴とす
る。

【００１４】あるいは、上記領域選択機構が、新しいも
のから所定回数分のアクセス要求について、アクセス要
求に該当するデータを記録したデータ記録領域のアクセ
ス回数を検出し、アクセス回数の多いデータ記録領域か
ら順に所定量のデータ分のデータ記録領域を選択するこ
とを特徴とする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例に係るディスク
装置の構成を示すブロック図である。

【００１６】図に示すように、本実施例のディスク装置
２は、上位装置であるホストコンピュータ１に接続する
ための上位インターフェース回路１１と、内蔵したディ
スク媒体１８の動作を制御し図示しないヘッドで走査す
るためのディスク制御回路１５と、ホストコンピュータ
１からディスク媒体１８へのアクセス履歴を記憶するア
クセス履歴記憶部１３と、上記ホストコンピュータ１か
らのアクセスが順次アクセスかランダムアクセスかを判
断するアクセス判断機構１２と、ディスク媒体１８のデ
ータ記録領域についてアクセス頻度の分布を検出しアク
セス頻度の高いデータ記録領域を選択する領域選択機構
１４と、ディスク媒体１８から読み込んだデータを格納
するバッファメモリ１７と、バッファメモリ１７に対す
るデータの格納および読み込みを管理するバッファ管理
機構１６とを備えてなる。

【００１７】上記上位インターフェース回路１１は、ホ
ストコンピュータ１との間のデータの送受信を行う。ま
た、ホストコンピュータ１から発行されたアクセスコマ
ンドを受信した場合に、その種類を解析する。

【００１８】上記アクセス履歴記憶部１３は、上位イン
ターフェース回路１１で受信したホストコンピュータ１
からのアクセスコマンドがデータの読み込みを要求する
リードコマンドである場合に、これを記憶してコマンド
の履歴を取る。これにより、ホストコンピュータ１から
ディスク媒体１８へのアクセスに於けるデータへのアク
セス順序が記録されることとなる。ただし、過去のアク
セス履歴をすべて保存しておくと、最新のアクセス状況
に関する情報が反映されにくくなり、また記憶容量の無
駄遣いともなるため、アクセス履歴記憶部１３は、一定
量のアクセス履歴のみを記憶することとし、新規にリー
ドコマンドが発行されて新しい情報が加わるたびに最も
古い情報を消去する。

【００１９】具体的には、図２に示すように、アクセス
履歴記憶部１３がＮ個のリードコマンドを記憶するとす
れば、アクセス履歴記憶部１３は、リードコマンドごと
にＮ個分の管理構造体を生成してリスト構造とし、Ｆｉ
ｒｓｔ Ｉｎ ＦｉｒｓｔＯｕｔ方式で管理する。すな
わち、新しいリードコマンドが発行されると、リストの
一番古い管理構造体を開放し、その開放した管理構造体
を利用して新しいリードコマンドの情報を記録した管理
構造体を生成してリストに加える。

【００２０】上記アクセス判断機構１２は、アクセス履
歴記憶部１３に記憶されたリードコマンドの履歴から、
受信したリードコマンドのアクセス方式が順次アクセス
であるかランダムアクセスであるかを判断する。

【００２１】ここで、アクセス判断機構１２によるアク
セス方式の判断方法について、図３のフローチャートを
参照して詳細に説明する。なお、ディスク媒体１８はデ
ータを記録するデータ領域全体をＸ個の記録領域に分割
しており、ディスク装置２は当該記憶領域単位でデータ
にアクセスするものとする。また、ディスク媒体１８は
セクタ方式でデータを記録しており当該セクタをそのま
ま記録領域として活用するものとする。

【００２２】ホストコンピュータ１からリードコマンド
が発行されると、上記アクセス判断機構１２は、まずア
クセス履歴記憶部１３よりリードコマンドを読み込む
（ステップ３０１）。次にアクセス判断機構１２は、受
信した現リードコマンドが読み込みを要求するデータの
記録領域と、一回前に受信したリードコマンドが読み込
みを要求するデータの記録領域とを比較する（ステップ
３０２）。そして、リードコマンドのアクセス要求がデ
ィスク媒体１８に於ける記録領域の物理的順番にしたが
っている場合、すなわち、現リードコマンドがアクセス
する記録領域が、一回前のリードコマンドが最後にアク
セスした記録領域の次に位置する場合には、アクセス方
式が順次アクセスであると判断する（ステップ３０
３）。一方、リードコマンドのアクセス要求が記録領域
の物理的順番にしたがっていない場合、すなわち、現リ
ードコマンドがアクセスする記録領域が、一回前のリー
ドコマンドが最後にアクセスした記録領域の次に位置し
ていない場合には、アクセス方式がランダムアクセスで
あると判断する（ステップ３０４）。

【００２３】なお、ディスク装置２を含む環境がマルチ
タスク環境である場合には、順次アクセスであっても、
現リードコマンドがアクセスする記録領域が一回前のリ
ードコマンドが最後にアクセスした記録領域の次に位置
しているとは限らないため、数回前のリードコマンドに
まで遡ってアクセスした記録領域の位置を調べる必要が
ある。この際、何回前のリードコマンドまで遡るかは環
境に応じて設定する。

【００２４】上記領域選択機構１４は、アクセス判断機
構１２が、リードコマンドのアクセス方式をランダムア
クセスと判断した場合に、以下の処理を行う。まず、リ
ードコマンドがアクセスした記録領域の位置について統
計処理を行い、局所的に偏ったアクセスをしているかど
うかを調べる。そして、特定の記録領域へのアクセス頻
度が高い場合には、当該アクセス頻度に応じてバッファ
メモリ１７に格納するデータの記録領域を選択し、当該
データを先読みして格納すべくバッファ管理機構に指示
をする。

【００２５】かかる領域選択機構１４の処理を、図４の
フローチャートを参照して、詳細に説明する。領域選択
機構１４は、リードコマンドが発行されるたびに、当該
リードコマンドがアクセスを要求するデータを記録して
いる記録領域が、上述したディスク媒体１８に於けるＸ
個の記録領域のうち、いずれの記録領域に該当するかを
判別する（ステップ４０１）。

【００２６】そして、図２に示すように、各記録領域毎
にアクセス回数をカウントして記憶し（ステップ４０
２）、記録領域全体に対する各記録領域のアクセス率を
判定する（ステップ４０３）。ここで領域選択機構１４
は、図２のように、アクセス履歴記憶部１３に記憶され
たＮ個（Ｎ＞＞Ｘ）の管理構造体の各々と上記Ｘ個の記
録領域とを対応付けることによって各記録領域のアクセ
ス頻度を管理しており、新規のリードコマンドが発行さ
れることによってアクセス履歴記憶部１３の管理構造体
が変更された場合、かかる変更に応じて各記録領域ごと
のアクセス回数のカウントを修正する。

【００２７】特定の記録領域のアクセス率が一定値を越
える場合、当該記録領域のデータが既に先読みされてバ
ッファメモリ１７に格納されているときは、何等処理を
おこなわずに次のリードコマンド待ちとなる（ステップ
４０４、４０５）。一方、当該記録領域のデータがバッ
ファメモリ１７に格納されていないときは、当該記録領
域のデータを先読みしてバッファメモリ１７に格納する
ようバッファ管理機構１６に指示した後、次のリードコ
マンド待ちとなる（ステップ４０５、４０６）。

【００２８】また、特定の記録領域のアクセス率が一定
値を下回った場合、当該記録領域のデータがバッファメ
モリ１７に格納されていなければ、何等処理をおこなわ
ずに次のリードコマンド待ちとなる（ステップ４０４、
４０７）。一方、当該記録領域のデータがバッファメモ
リ１７に格納されているときは、当該データをバッファ
メモリ１７から開放するようバッファ管理機構１６に指
示した後、次のリードコマンド待ちとなる（ステップ４
０７、４０８）。

【００２９】上記バッファ管理機構１６は、領域選択機
構１４の処理結果にしたがって、記録領域を指定しこの
記録領域に記録されているデータをディスク媒体１８か
ら読み込んでバッファメモリ１７に格納したり、アクセ
ス率の低い記録領域のデータをバッファメモリ１７から
開放したりする。

【００３０】またバッファ管理機構１６は、従来と同様
に、ホストコンピュータ１からのリードコマンドに対応
するデータが、バッファメモリ１７に格納されているデ
ータか否かを判断し、バッファメモリ１７に格納されて
いる時はバッファメモリからデータを読み込み、格納さ
れていない時はディスク媒体１８からデータを読み込
む。

【００３１】なお、バッファ管理機構１６は、アクセス
判断機構１２がリードアクセスのアクセス方式が順次ア
クセスであると判断した場合は、記録領域のアクセス率
を判定することなく、従来のディスク装置と同様に、最
後にアクセス要求のあった記録領域のあるトラックに記
録されているデータ、または最後にアクセス要求のあっ
た記録領域から同一トラックの最終セクタまでの容量分
のデータを読み込んでバッファメモリ１７に格納する。

【００３２】また、上述したように、データをバッファ
メモリ１７へ格納するか否かを、アクセス頻度の割合を
基準として判断するのではなく、アクセス頻度が高い順
にバッファメモリ１７の容量に応じて格納するようにし
てもよい。

【００３３】また、本発明は、磁気的にデータの読み書
きを行う磁気ディスク媒体を装着した磁気ディスク装置
に用いることができるのはもちろん、光学的にデータを
記録した光ディスク媒体を装着した光ディスク装置や、
光磁気ディスク媒体（ＭＯ等）を装着した光磁気ディス
ク装置にも同様に用いることができるのはいうまでもな
い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上位装置
に接続し、該上位装置からの要求に応じてディスク媒体
からデータの読み込みを行うディスク装置に於いて、上
記ディスク媒体の所定のデータ記録領域から読み込んだ
データを一時的に格納するバッファメモリと、上記ディ
スク媒体へのアクセス順序を記憶するアクセス履歴記憶
部と、上記アクセス履歴記憶部に記憶したアクセス順序
から該アクセス順序が順次アクセスかランダムアクセス
かを判断するアクセス判断機構と、上記ディスク媒体の
データ記録領域を指定して該データ記録領域に記録され
ているデータを読み込み上記バッファメモリに格納する
と共に、上位装置からのアクセス要求に対して該当デー
タを上記バッファメモリから読み込むかあるいはディス
ク媒体から読み込むかを判断し読み込みを実行するバッ
ファ管理機構とを備えてなる構成としたため、アクセス
順序が順次アクセスかランダムアクセスかによって、上
記バッファメモリへのデータの格納を制御することがで
き、バッファメモリの有効な活用を図ることができると
いう効果がある。

【００３５】また、上記アクセス判断機構が、上位装置
からのアクセス要求について、該アクセス要求に該当す
るデータを記録しているディスク媒体上のデータ記録領
域と、該アクセス要求の１回前または数回前までにアク
セスしたデータを記録しているディスク媒体上のデータ
記録領域とを比較し、アクセス要求が上記データ記録領
域の物理的順番にしたがって行われている場合に当該ア
クセス順序を順次アクセスと判断し、アクセス要求が上
記データ記録領域の物理的順番にしたがって行われてい
ない場合に当該アクセス順序をランダムアクセスと判断
する構成としたことにより、マルチタスク環境に於いて
も上記の効果を得ることができる。

【００３６】また、本発明のディスク装置に於いて、ア
クセスしたディスク媒体のデータ記録領域についてアク
セス頻度の分布を検出し、アクセス頻度が一定の基準よ
り大きいデータ記録領域を、上記バッファ管理機構がバ
ッファメモリにデータを格納するために指定するデータ
記録領域として選択する領域選択機構をさらに備える構
成としたことにより、アクセス方式がランダムアクセス
である場合であっても、アクセス要求がされたデータが
ヒットする確率の向上を図ることができ、バッファメモ
リを有効に活用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】本発明の一実施例に係るディスク装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の領域選択機構に於ける記録領域へのアク
セス頻度の管理手段を示す図である。

【図３】図１のアクセス判断機構の動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】図１の領域選択機構の動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ ホストコンピュータ（上位装置） ２ ディスク装置 １１ 上位インターフェース回路 １２ アクセス判断機構 １３ アクセス履歴記憶部 １４ 領域選択機構 １５ ディスク制御回路 １６ バッファ管理機構 １７ バッファメモリ １８ ディスク媒体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上位装置に接続し、該上位装置からの要
   求に応じてディスク媒体からデータの読み込みを行うデ
   ィスク装置に於いて、 上記ディスク媒体の所定のデータ記録領域から読み込ん
   だデータを一時的に格納するバッファメモリと、 上記ディスク媒体へのアクセス履歴を記憶するアクセス
   履歴記憶部と、 上記アクセス履歴記憶部に記憶したアクセス履歴からア
   クセス方式が順次アクセスかランダムアクセスかを判断
   するアクセス判断機構と、 上記ディスク媒体のデータ記録領域を指定して該データ
   記録領域に記録されているデータを読み込み上記バッフ
   ァメモリに格納すると共に、上位装置からのアクセス要
   求に対して該当データを上記バッファメモリから読み込
   むかあるいはディスク媒体から読み込むかを判断し読み
   込みを実行するバッファ管理機構とを備えてなることを
   特徴とするディスク装置。
2. 【請求項２】 上記アクセス判断機構が、上位装置から
   のアクセス要求について、該アクセス要求に該当するデ
   ータを記録しているディスク媒体上のデータ記録領域
   と、該アクセス要求の１回前または数回前までにアクセ
   スしたデータを記録しているディスク媒体上のデータ記
   録領域とを比較し、アクセス要求が上記データ記録領域
   の物理的順番にしたがって行われている場合に当該アク
   セス方式を順次アクセスと判断し、アクセス要求が上記
   データ記録領域の物理的順番にしたがって行われていな
   い場合に当該アクセス方式をランダムアクセスと判断す
   ることを特徴とする、請求項１に記載のディスク装置。
3. 【請求項３】 アクセスしたディスク媒体のデータ記録
   領域についてアクセス頻度の分布を検出し、アクセス頻
   度が一定の基準より大きいデータ記録領域を、上記バッ
   ファ管理機構がバッファメモリにデータを格納するため
   に指定するデータ記録領域として選択する領域選択機構
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のデ
   ィスク装置。
4. 【請求項４】 上記領域選択機構が、新しいものから所
   定回数分のアクセス要求について、アクセス要求に該当
   するデータを記録したデータ記録領域のアクセス回数を
   検出し、あらかじめ定められた一定の割合以上の割合で
   アクセスがなされているデータ記録領域を上記バッファ
   管理機構が指定するデータ記録領域として選択し、すで
   に選択されているデータ記録領域のうちアクセス回数が
   上記一定の割合に満たないデータ記録領域の選択を解除
   することを特徴とする、請求項３に記載のディスク装
   置。
5. 【請求項５】 上記領域選択機構が、新しいものから所
   定回数分のアクセス要求について、アクセス要求に該当
   するデータを記録したデータ記録領域のアクセス回数を
   検出し、アクセス回数の多いデータ記録領域から順に所
   定量のデータ分のデータ記録領域を選択することを特徴
   とする、請求項３に記載のディスク装置。