JPH086858A - キャッシュ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明に係るキャッシュ制御装置は、データ
バッファに必要な領域を確保しつつ、キャッシュの性能
の低下を少なくすることのできる。 【構成】 本発明に係るキャッシュ制御装置は、複数の
ブロックに分けられた領域を有するキャッシュメモリ４
と、このキャッシュメモリ４の前記各領域の用途を、キ
ャッシュ用からバッファ用にまたはバッファ用からキャ
ッシュ用に変更する用途管理手段５と、この用途管理手
段５により用途がキャッシュ用からバッファ用に変更さ
れた領域をバッファメモリ領域として使用して、記憶装
置３と上位装置２との間でデータ転送を行うデータ転送
手段６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャッシュメモリを
備えるキャッシュ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、磁気ディスク記憶装置な
どのＤＡＳＤ（ダスド）と上位装置との間には、データ
アクセス速度の高速化等のために、キャッシュメモリを
備えるキャッシュ制御装置が設けられる。このキャッシ
ュメモリは、通常、上位装置における処理では、同一デ
ータが１度ならず２度以上必要となることを考慮して、
当該キャッシュメモリに磁気ディスク記憶装置などから
読み出したデータを記憶しておき、同一データの要求が
あると、上記磁気ディスク記憶装置などをアクセスする
ことなく、当該キャッシュメモリから対応データを得て
転送することにより、上位装置の高速処理に寄与する。

【０００３】従って、データの性格上、一度の読み出し
を行った後には、暫くの間、または、殆ど、読み出すこ
とのないデータについては、上記キャッシュメモリに格
納すると、再読み出しされるデータが払い出され、キャ
ッシュメモリの特性を低下させるので、図７に示すよう
に構成する。つまり、ホスト装置（上位装置）７００と
磁気ディスク装置８００との間に設けられたキャッシュ
制御装置９００に、リードキャッシュ９０１以外に別
に、データバッファ９０２を設け、このような特性を低
下させるデータについては、データバッファを使用して
転送していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成のキャッシュ制御装置によると、キャッシュ制御装
置に搭載されるメモリ容量がスペースやコスト等の関係
から制限される場合には、データバッファのためにキャ
ッシュの容量を少なくせざるを得ない。このようにキャ
ッシュの容量を少なくすると、当然のことながら、減少
した領域分に応じてミスヒットが多くなり、キャッシュ
のデータの保持期間が減少し、これが更にミスヒットを
生じさせ、キャッシュの性能低下を来たすという問題点
があった。

【０００５】本発明は上記のキャッシュ制御装置の問題
点を解決するためになされたもので、その目的は、デー
タバッファに必要な領域を確保しつつ、キャッシュの性
能の低下を抑制することのできるキャッシュ制御装置を
提供することである。また、他の目的は、セットアソシ
アティブマッピング方式を採用する場合でも、記憶装置
から読み出したデータの連続性を損なうことなく、キャ
ッシュメモリにデータを記憶することを可能とするキャ
ッシュ制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本願の請求項１に
記載の発明では、複数のブロックに分けられた領域を有
するキャッシュメモリと、このキャッシュメモリの前記
各領域の用途を、キャッシュ用からバッファ用にまたは
バッファ用からキャッシュ用に変更する用途管理手段
と、この用途管理手段により用途がキャッシュ用からバ
ッファ用に変更された領域をバッファメモリ領域として
使用して、記憶装置と上位装置との間でデータ転送を行
うデータ転送手段とを備させてキャッシュ制御装置を構
成した。

【０００７】更に、請求項２に記載の発明では、セット
アソシアティブマッピング方式のキャッシュ制御装置
に、複数のブロックに分けられた領域を有するキャッシ
ュメモリと、このキャッシュメモリの前記各領域の用途
を、キャッシュ用からバッファ用に転用する場合、各カ
ラムを均等に選択してキャッシュ用からバッファ用に転
用する一方、バッファ用からキャッシュ用に変更する用
途管理手段と、この用途管理手段により用途がキャッシ
ュ用からバッファ用に変更された領域をバッファメモリ
領域として使用して、記憶装置と上位装置との間でデー
タ転送を行うデータ転送手段とを備えさせてキャッシュ
制御装置を構成した。

【０００８】また、請求項３に記載の発明に係るキャッ
シュ制御装置では、用途管理手段が、各カラムにおい
て、所定数のキャッシュ用領域が残るように当該カラム
における領域を、キャッシュ用からバッファ用に転用す
ることを特徴とする。

【０００９】また、請求項４に記載の発明に係るキャッ
シュ制御装置では、用途管理手段が、カラムにおける領
域において、キャッシュ用からバッファ用に転用された
数が所定数を越えた場合、次のカラムにおいてキャッシ
ュ用からバッファ用への転用を実行することを特徴とす
る。

【００１０】また、請求項５に記載の発明に係るキャッ
シュ制御装置では、用途管理手段が、各領域がキャッシ
ュ用とバッファ用とのいずれであるかを示す用途情報を
有し、この情報に基づき各領域をキャッシュ用とバッフ
ァ用との間で変更することを特徴とする。

【００１１】また、請求項６に記載の発明に係るキャッ
シュ制御装置では、用途管理手段が、領域を、キャッシ
ュ用からバッファ用に転用する場合には、ＬＲＵ（Leas
t Recently Used ）方式により、転用すべき領域を検出
することを特徴とする。

【００１２】また、請求項７に記載の発明に係るキャッ
シュ制御装置では、用途管理手段が、データ転送手段に
よるデータの転送が完了した後に、キャッシュ用からバ
ッファ用に転用されていた領域を、バッファ用から解放
することを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明に係るキャッシュ制御装
置によれば、キャッシュメモリの各領域の用途を、キャ
ッシュ用からバッファ用にまたはバッファ用からキャッ
シュ用に変更して使用するので、バッファ用に領域が固
定されることなく、バッファが必要な時にのみ、キャッ
シュ用の領域をバッファ用へ転用し、各領域を基本的に
はキャッシュメモリとして使用することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、セットアソシアティブマッピング方式
のキャッシュ制御を行う場合に、キャッシュメモリの各
領域の用途を、キャッシュ用からバッファ用に転用する
とき、各カラムを均等に選択してキャッシュ用からバッ
ファ用に転用するので、バッファ用に転用される領域が
特定のカラムに偏ることがなく、このカラムに読み出さ
れるべき記憶装置のデータについてキャッシュヒット率
の低下を防ぐことができる。

【００１５】請求項３に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、各カラムにおいて、所定数のキャッシ
ュ用領域が残るように当該カラムにおける領域を、キャ
ッシュ用からバッファ用に転用し、セットアソシアティ
ブマッピング方式により記憶されるデータの連続性を、
上記の残された当該カラムの領域を用いて確保するよう
にできる。

【００１６】請求項４に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、カラムにおける領域において、キャッ
シュ用からバッファ用に転用された数が所定数を越えた
場合、次のカラムにおいてキャッシュ用からバッファ用
への転用を実行し、各カラムにおいてキャッシュ用の領
域を所定数確保し、セットアソシアティブマッピング方
式により記憶されるデータの連続性を、上記の確保され
た当該カラムの領域を用いて保証するようにできる。

【００１７】請求項５に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、各領域がキャッシュ用とバッファ用と
のいずれであるかを示す用途情報に基づき各領域をキャ
ッシュ用とバッファ用との間で変更するので、キャッシ
ュ用またはバッファ用の領域を必要なだけ的確に確保で
き、或いは制限を越えてバッファ用の領域確保がなされ
ることを防止できる。

【００１８】請求項６に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、領域を、キャッシュ用からバッファ用
に転用する場合には、ＬＲＵ（Least Recently Used ）
方式により、転用すべき領域を検出するため、当該時点
の近くには使用されていないデータが記憶されているキ
ャッシュ用の領域をバッファ用に転用することができ
る。

【００１９】請求項７に記載の発明に係るキャッシュ制
御装置によれば、データ転送手段によるデータの転送が
完了した後に、キャッシュ用からバッファ用に転用され
ていた領域を、バッファ用から解放するため、この解放
された領域を再びキャッシュ用として使用できる。

【００２０】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例に係
るキャッシュ制御装置を説明する。各図面において、同
一の構成要素には同一の符号を付し重複する説明を省略
する。図１には、本発明の実施例に係るキャッシュ制御
装置１を用いて構成したコンピュータシステムが示され
ている。キャッシュ制御装置１は、ホストＣＰＵ等によ
り構成される上位装置２とＤＡＳＤなどの記憶装置３と
の間に接続される。キャッシュ制御装置１には、複数の
ブロックに分けられた領域を有するキャッシュメモリ
４、このキャッシュメモリ４の各領域の用途を、キャッ
シュ用からバッファ用にまたはバッファ用からキャッシ
ュ用に変更する用途管理手段５、この用途管理手段５に
より用途がキャッシュ用からバッファ用に変更された領
域をバッファメモリ領域として使用して、記憶装置３と
上位装置２との間でデータ転送を行うデータ転送手段６
を備えている。

【００２１】用途管理手段５は、キャッシュメモリ４の
各領域がキャッシュ用とバッファ用とのいずれであるか
を示す用途情報７を有し、上位装置２からバッファを用
いる旨を含んだコマンドが到来すると、上記用途情報７
を参照してキャッシュメモリ４の領域を、バッファ用に
転用する。この時、用途管理手段５は、例えば、ＬＲＵ
（Least Recently Used ）方式により、転用すべき領域
を検出する。このため、当該時点の近くには使用されて
いないデータが記憶されているキャッシュ用の領域がバ
ッファ用に転用されることになる。用途管理手段５は転
用する領域をデータ転送手段６に通知すると共に、当該
領域の用途をバッファとして用途情報７に登録する。通
知を受けたデータ転送手段６はこのキャッシュメモリ４
の領域をバッファとして使用し、上位装置２から与えら
れたリードコマンドの指定アドレスに基づき、記憶装置
３のデータを読み出して、上位装置２へデータを転送す
る。このような転用に係るバッファ（例えば、図１のキ
ャッシュメモリ４内の斜線の領域）を用いてのデータ転
送が行われ、所定分のデータ転送が完了すると、データ
転送手段６は完了の旨を用途管理手段５へ通知する。通
知を受けた用途管理手段５は、バッファ用に転用されて
いた領域をバッファ用から解放する。つまり、用途管理
手段５は、用途情報７バッファ用に転用されていた領域
の用途を未使用として用途情報７に登録する。これによ
り、当該領域は再び、キャッシュ用として使用すること
が可能となる。

【００２２】用途管理手段５は、キャッシュ制御装置１
がセットアソシアティブマッピング方式のキャッシュ制
御を行う場合に対応して、検索対象カラム情報８、転用
候補情報９を有している。つまり、バッファ用の領域を
確保するときに、各カラムで均等に確保の機会が生じる
ように、カラムの指定をローテーションさせるための情
報、例えば、ポインタが設けられるが、このポインタの
値が検索対象カラム情報８である。また、転用候補情報
９はカラム毎で転用でき得る領域の数、ＲＬＵ情報等か
らなる。キャッシュ制御装置１がセットアソシアティブ
マッピング方式のキャッシュ制御を行う場合には、検索
対象カラム情報８、転用候補情報９を用いて、例えば、
第１番目のカラムから、第２番のカラム、・・・、再後
尾のカラム、第１番目のカラムの順で、検索対象カラム
をローテーションして指定し、指定したカラムにおい
て、転用でき得る領域の数、ＲＬＵ情報等、更に、用途
情報７に基づき、適切な領域をバッファ用に転用する。
転用後の処理については、既述した通りであるので、重
複する説明を省略する。

【００２３】図２には、上記コンピュータシステムのよ
り実際的な構成が示されている。上位装置２０には、ホ
ストＣＰＵ２１と主記憶装置２２とインタフェース２３
とがバスにより接続されて設けられている。ホストＣＰ
Ｕ２１は主記憶装置２２のプログラムおよびデータを用
いて処理を行うが、必要な場合には、インタフェース２
３を介して磁気ディスク記憶装置１１へアクセスする。

【００２４】キャッシュ制御装置である磁気ディスク制
御装置１０には、インタフェース１２、１３、リードキ
ャッシュメモリ１４、ＤＭＡＣ（ダイレクト メモリ
アクセス コントローラ）１５、ＭＰＵ（マイクロプロ
セッサ）１６、主メモリ１７が備えられている。インタ
フェース１２は上位装置２とのインタフェースであり、
インタフェース１３は磁気ディスク記憶装置１１とのイ
ンタフェースである。ＤＭＡＣ１５は、ＭＰＵ１６に代
わって独立してデータ転送を行うために設けられ、イン
タフェース１３からのデータをリードキャッシュメモリ
１４へ転送し、また、リードキャッシュメモリ１４のデ
ータをインタフェース１２へ転送する。リードキャッシ
ュメモリ１４は、複数のブロックに分けられた領域（キ
ャッシュブロック）を有する。ＭＰＵ１６は主メモリ１
７内のプログラムおよびデータを用いてセットアソシア
ティブマッピング方式のキャッシュ制御を実行する。

【００２５】主メモリ１７には、図３に示されるディレ
クトリ情報等が登録されたメモリテーブル２５、図４に
示されるバッファポインタ２６、カラム毎のバッファ数
のカウンタ２７、カラムバッファ数閾値情報２８が記憶
されている。図３のメモリテーブル２５には、リードキ
ャッシュメモリ１４の各領域であるキャッシュブロック
（ナンバー）に対応して、キャッシュブロックのアドレ
ス情報、当該キャッシュブロックに記憶されているデー
タが、磁気ディスク記憶装置１１のいずれのディスクナ
ンバーのディスクにおいて、どのセクタに記憶されてい
るかを示すタグ情報、当該キャッシュブロックがキャッ
シュ用、バッファ用、未使用、ＬＲＵ情報記憶用のいず
れに使用されているかを示すフラグ情報が、それぞれ記
憶されている。

【００２６】ここで、リードキャッシュメモリ１４が、
例えば、図５に示される通り、カラム数が「１１」、ロ
ウ数が「６」のリードキャッシュメモリ１４Ａである場
合においては、バッファ用に転用するキャッシュブロッ
クを取得すべきカラムを指示する図４のポインタ２６
と、カラム（ナンバー）に対応してそれぞれのカラムで
取得されているバッファ数のカウンタ２７と、各カラム
においてバッファ用に転用可能な最大領域数（カラムバ
ッファ数閾値）２８において、カラムナンバーの「ｍ」
は「１１」となり、カラムバッファ数閾値２８の「ｋ」
は例えば「２」などとなる。

【００２７】セットアソシアティブマッピング方式のキ
ャッシュ制御においては、磁気ディスク記憶装置１１の
セクタ領域が図５の１１Ａに示されるようであり、例え
ば、この１セクタ分のデータがリードキャッシュメモリ
１４Ａの１キャッシュブロックに記憶されるように構成
される。磁気ディスク記憶装置１１のセクタ領域１１Ａ
においては、関連性のあるデータ（例えば、１ファイル
のデータ）がセクタ領域１１Ａの連続するセクタ（図で
は、横方向）に斜線で示される如く記憶される。このよ
うな連続性のあるデータをリードキャッシュメモリ１４
Ａに記憶すると、各カラムのキャッシュブロックを使用
するように記憶される。ただし、同一のロウナンバーの
キャッシュブロックに記憶される（つまり、図の横方向
に連続して記憶される）必要はない。

【００２８】このため、リードキャッシュメモリ１４Ａ
に斜線で示すように、１つのカラムが全てバッファ用に
転用されると、磁気ディスク記憶装置１１では連続性を
持たされて記憶されていたデータの連続性がとぎれてし
まう。一般に、キャッシュメモリでは、連続性あるデー
タを上位装置が読み出す場合、そのデータの１セクタ分
でもキャッシュヒットがなされなければ、磁気ディスク
記憶装置をアクセスする必要が生じ、結局、アクセス速
度は全データを磁気ディスク記憶装置から読み出す場合
と同程度に低下する。本実施例では係る問題点をも解決
する。

【００２９】なお、図５においては、磁気ディスク記憶
装置１１のセクタ領域１１Ａから読み出されたデータＤ
１、Ｄ２、Ｄ３は、リードキャッシュメモリ１４Ａの所
定キャッシュブロックに、ロウナンバーは問わないが、
各カラムを横断する方向に記憶される。また、ディレク
トリ情報等が登録されるメモリテーブル２５Ａには、リ
ードキャッシュメモリ１４ＡのデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３
が記憶されたキャッシュブロックに対応して、ディレク
トリ情報等ｄ１、ｄ２、ｄ３が記憶される。もちろん、
磁気ディスク記憶装置１１のセクタ数とリードキャッシ
ュメモリ１４のカラム数とが一致するようにリードキャ
ッシュメモリ１４を構成する必要はなく、磁気ディスク
記憶装置１１連続する所定数のセクタのデータをリード
キャッシュメモリ１４の各カラムに配置できれば十分で
ある。

【００３０】図６には、ＭＰＵ１６が図１の各手段とし
て機能するためのプログラムに対応したフローチャート
が示されている。このフローチャートのプログラムは、
主メモリ１７に記憶されている。以下、上記の図６に示
されフローチャートを参照して実施例の動作を説明す
る。電源投入等により磁気ディスク制御装置１０が立ち
上がると、図６のフローチャートのプログラムが読み出
され、起動される。すると、ＭＰＵ１６は、上位装置２
よりリード要求が到来するのを待つ（１０１）。ここ
で、リード要求が到来すると、リード要求に含まれるバ
ッファの使用・不使用を示す情報を参照しバッファを使
用するか否か検出する（１０２）。バッファを使用しな
いことが、つまり、リードキャッシュメモリ１４を使用
してのデータアクセスであることが検出されると、リー
ドキャッシュメモリ１４を用いてデータ転送を行う（１
０３）。つまり、リード要求に含まれる読み出し対象デ
ータの磁気ディスク記憶装置１１におけるアドレス（デ
ィスクナンバー、セクタアドレス）に基づき、図３に示
すメモリテーブル２５のタグ情報を参照して、リードキ
ャッシュメモリ１４に記憶されているかを検出する。リ
ードキャッシュメモリ１４に記憶されている場合には、
ＤＭＡＣ１５に指示を与えて当該データをインタフェー
ス１２へ転送させ、インタフェース１２から上位装置２
へと送出させる。一方、リードキャッシュメモリ１４に
記憶されていない場合には、インタフェース１３を介し
て磁気ディスク記憶装置１１へアドレス（ディスクナン
バー、セクタアドレス）とリードコマンドとを与え、更
に、ＤＭＡＣ１５に指示を与えて磁気ディスク記憶装置
１１から読み出される当該データをインタフェース１３
からへリードキャッシュメモリ１４へ転送させ、更に、
当該データをインタフェース１２へ転送させ、インタフ
ェース１２から上位装置２へと送出させる。

【００３１】上記図６のステップ１０２において、バッ
ファを使用することが検出されると、図４に示したバッ
ファカラムポインタ２６の値（例えば、１）を取り込み
（１０４）、更に、ポインタが示すコラムナンバーのバ
ッファ数カウンタ２７から、バッファ数をサーチし（１
０５）、その数が閾値情報２８の閾値「ｋ」以上かを検
出する（１０６）。ここで、閾値「ｋ」以上である場合
には、ポインタ２６を「１」歩進して（１０７）更に、
ポインタが示すコラムナンバーのバッファ数カウンタ２
７から、バッファ数をサーチし（１０５）、その数が閾
値情報２８の閾値「ｋ」以上かを検出する（１０６）。
これにより、各カラムにおいて、所定数のキャッシュ用
領域が残るようになり、１つのカラムが全てバッファ用
に転用されることなく、セットアソシアティブマッピン
グ方式により記憶されるデータの連続性がとぎれてしま
うことを防止する。上記ポインタ２６が最大カラム数と
なている時（図５の例では、「１１」）には、「１」へ
戻すものとする。このように動作するうちに、閾値
「ｋ」未満のバッファ数のカラムが検出されると、図３
のフラグ情報によりキャッシュ（ＣＡＣＨＥ）または未
使用（０）となっているキャッシュブロックを得る。そ
して、このキャッシュブロックについて、図３のメモリ
テーブル２５からフラグ情報により、ＬＲＵ情報が記憶
されているキャッシュブロックのアドレスを得て、リー
ドキャッシュメモリ１４の該当キャッシュブロックから
ＬＲＵ情報を得て、当該カラムにおいて最近に最も使用
されることのなかったデータが記録されているキャッシ
ュブロックを検出し、これをデータバッファに転用する
と共に、当該カラムに対応のバッファ数カウンタ２７を
「１」歩進する（１０８）。更に、図３のメモリテーブ
ル２５の対応ディレクトリ情報のフラグ情報について、
データバッファ用に転用したこと（ＢＵＦＦ．）を登録
し、取得したキャッシュブロックをＤＭＡＣ１５に通知
し、及びリード要求に含まれる読み出し対象データの磁
気ディスク記憶装置１１におけるアドレス（ディスクナ
ンバー、セクタアドレス）とリードコマンドとを磁気デ
ィスク記憶装置１１へ与え、更に、ＤＭＡＣ１５に指示
を与えて磁気ディスク記憶装置１１から読み出される当
該データをインタフェース１３からへリードキャッシュ
メモリ１４のバッファ用として確保されたキャッシュブ
ロックへ転送させ、更に、当該データをインタフェース
１２へ転送させ、インタフェース１２から上位装置２へ
と送出させる（１１０）。

【００３２】上記のデータ転送中に、ＭＰＵ１６は、デ
ータ転送の完了を、上位装置２から送られたデータ要求
から検出し（１１１）、更に、同上位装置２から送られ
たデータ要求から更にバッファ用のキャッシュブロック
を取得する必要があるのかを検出し（１１２）、他のバ
ッファ用のキャッシュブロックを取得する必要がない場
合は、ステップ１１０〜１１２を繰り返すが、他のバッ
ファ用のキャッシュブロックを取得する必要がある場合
には、ステップ１０４へ戻って他のバッファ用のキャッ
シュブロックを取得する。このようにして、リードキャ
ッシュメモリ１４内においてキャッシュブロックから転
用された必要数のバッファを使用して、上位装置２と磁
気ディスク記憶装置１１と間でデータ転送が行われる。

【００３３】そして、ステップ１１１にて、データ転送
の完了が、ＤＡＭＣ１５からの通知で検出されると、Ｍ
ＰＵ１６は、図３のメモリテーブル２５の対応するカラ
ムのフラグ情報についてデータバッファ用に転用（ＢＵ
ＦＦ．）から解放して未使用「０」とし、かつ、図４の
バッファ数カウンタ２７をリセットして（１１３）リタ
ーンする。これにより、ＭＰＵ１６は、解放されたキャ
ッシュブロックを再びキャッシュ用として使用できる。

【００３４】以上の通り、本実施例によれば、各カラム
において、バッファ用に転用するキャッシュブロックの
数を制限し、これを越えると次のカラムへ進んでバッフ
ァ用に転用するキャッシュブロックの確保動作を行うの
で、１つのカラムが全てバッファ用に転用されることを
防止して、連続性あるデータを上位装置が読み出す場
合、そのデータの１セクタ分でもリードキャッシュメモ
リ１４に記憶されていないことに基づくキャッシュヒッ
トがなされない確率を下げ、セットアソシアティブマッ
ピング方式のキャッシュ制御におけるアクセス速度の低
下を少なくし、かつ、バッファ領域の確保に応える。

【００３５】なお、上記実施例では、ＬＲＵ情報を用い
てバッファ用に転用する領域を検出したが、これに限定
されない。他の実施例では、例えば、連続するセクタの
データが他の領域に記憶されているデータであるか否か
の情報を主メモリ１７に保持するようにし、この情報に
より、連続するセクタのデータが他の領域に記憶されて
いるデータの領域である場合に、この領域を避けてバッ
ファ用への転用を図るようにする。この実施例による
と、上記実施例以上に、連続性あるデータを上位装置が
読み出す場合、そのデータの１セクタ分でもリードキャ
ッシュメモリ１４に記憶されていないことに基づくキャ
ッシュヒットがなされない確率を下げ、セットアソシア
ティブマッピング方式のキャッシュ制御におけるアクセ
ス速度の低下を少なくしながら、バッファ領域の確保に
応える。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の本
発明に係るキャッシュ制御装置によれば、キャッシュメ
モリの各領域の用途を、キャッシュ用からバッファ用に
またはバッファ用からキャッシュ用に変更して使用する
ので、バッファ用に領域が固定されることなく、バッフ
ァが必要な時にのみ、キャッシュ用の領域をバッファ用
へ転用し、各領域を基本的にはキャッシュメモリとして
使用することができ、データバッファに必要な領域を確
保しつつ、キャッシュの性能の低下を少なくすることが
できる。

【００３７】また、請求項２に記載の本発明に係るキャ
ッシュ制御装置によれば、セットアソシアティブマッピ
ング方式のキャッシュ制御を行う場合に、キャッシュメ
モリの各領域の用途を、キャッシュ用からバッファ用に
転用するとき、各カラムを均等に選択してキャッシュ用
からバッファ用に転用するので、データバッファに必要
な領域を確保しつつ、バッファ用に転用される領域が特
定のカラムに偏ることがなく、キャッシュメモリをセッ
トアソシアティブマッピング方式のキャッシュ制御に好
適な状態とし、読み出されるべき記憶装置のデータにつ
いてキャッシュヒット率の低下を防ぐことができる。

【００３８】また、請求項３に記載の本発明に係るキャ
ッシュ制御装置によれば、各カラムにおいて、所定数の
キャッシュ用領域が残るように当該カラムにおける領域
を、キャッシュ用からバッファ用に転用して、セットア
ソシアティブマッピング方式により記憶されるデータの
連続性を、上記の残された当該カラムの領域を用いて確
保するようにでき、データバッファに必要な領域を確保
しつつ、キャッシュメモリをセットアソシアティブマッ
ピング方式のキャッシュ制御に好適な状態とし、読み出
されるべき記憶装置のデータについてキャッシュヒット
率の低下を防ぐことができる。

【００３９】また、請求項４に記載の本発明に係るキャ
ッシュ制御装置によれば、カラムにおける領域におい
て、キャッシュ用からバッファ用に転用された数が所定
数を越えた場合、次のカラムにおいてキャッシュ用から
バッファ用への転用を実行し、各カラムにおいてキャッ
シュ用の領域を所定数確保し、セットアソシアティブマ
ッピング方式により記憶されるデータの連続性を、上記
の確保された当該カラムの領域を用いて保証するように
でき、データバッファに必要な領域を確保しつつ、キャ
ッシュメモリをセットアソシアティブマッピング方式の
キャッシュ制御に好適な状態とし、読み出されるべき記
憶装置のデータについてキャッシュヒット率の低下を防
ぐことができる。

【００４０】また、請求項５に記載の本発明に係るキャ
ッシュ制御装置によれば、各領域がキャッシュ用とバッ
ファ用とのいずれであるかを示す用途情報に基づき各領
域をキャッシュ用とバッファ用との間で変更するので、
キャッシュ用またはバッファ用の領域を必要なだけ的確
に確保でき、或いは制限を越えて確保することを防止で
き、データバッファに必要な領域を確保しつつ、キャッ
シュの性能の低下を少なくすることができる。

【００４１】また、請求項６に記載の本発明に係るキャ
ッシュ制御装置によれば、領域を、キャッシュ用からバ
ッファ用に転用する場合には、ＬＲＵ（Least Recently
Used ）方式により、転用すべき領域を検出するため、
当該時点の近くには使用されていないデータが記憶され
ているキャッシュ用の領域をバッファ用に転用すること
ができ、必要と思われるデータがキャッシュメモリから
消去されること確率を少なくできる。

【００４２】、請求項７に記載の本発明に係るキャッシ
ュ制御装置によれば、データ転送手段によるデータの転
送が完了した後に、キャッシュ用からバッファ用に転用
されていた領域を、バッファ用から解放するため、この
解放された領域を再びキャッシュ用として使用でき、デ
ータバッファに必要な領域を確保しつつ、キャッシュの
性能の低下を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置を用
いて構成したコンピュータシステムの機能ブロック図。

【図２】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置を用
いて構成したコンピュータシステムの詳細なブロック
図。

【図３】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置に保
持される、ディレクトリ情報等が登録されたメモリテー
ブルを示す図。

【図４】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置に保
持される、ポインタ等が登録された主メモリの要部を示
す図。

【図５】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置を用
いて構成したコンピュータシステムにおいて、セットア
ソシアティブマッピング方式による制御を示すための
図。

【図６】本発明の実施例に係るキャッシュ制御装置の動
作を示すフローチャート。

【図７】従来のキャッシュ制御装置を用いて構成したコ
ンピュータシステムの詳細なブロック図。

【符号の説明】

１ キャッシュ制御装置 ２，２０
上位装置 ３ 記憶装置 ４ キャッ
シュメモリ ５ 用途管理手段 ６ データ
転送手段 ７ 用途情報 ８ 検索対
象カラム情報 ９ 転用候補情報 １０ 磁気
ディスク制御装置 １１ 磁気ディスク記憶装置 １２、１
３、 インタフェース １４ リードキャッシュメモリ １５ ＤＭ
ＡＣ １６ ＭＰＵ １７ 主メ
モリ ２１ ホストＣＰＵ ２２ 主制
御装置 ２３ インタフェース

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のブロックに分けられた領域を有す
   るキャッシュメモリと、 このキャッシュメモリの前記
   各領域の用途を、キャッシュ用からバッファ用にまたは
   バッファ用からキャッシュ用に変更する用途管理手段
   と、 この用途管理手段により用途がキャッシュ用からバッフ
   ァ用に変更された領域をバッファメモリ領域として使用
   して、記憶装置と上位装置との間でデータ転送を行うデ
   ータ転送手段とを備えることを特徴とするキャッシュ制
   御装置。
2. 【請求項２】 セットアソシアティブマッピング方式の
   キャッシュ制御装置において、 複数のブロックに分けられた領域を有するキャッシュメ
   モリと、 このキャッシュメモリの前記各領域の用途を、キャッシ
   ュ用からバッファ用に転用する場合、各カラムを均等に
   選択してキャッシュ用からバッファ用に転用する一方、
   バッファ用からキャッシュ用に変更する用途管理手段
   と、 この用途管理手段により用途がキャッシュ用からバッフ
   ァ用に変更された領域をバッファメモリ領域として使用
   して、記憶装置と上位装置との間でデータ転送を行うデ
   ータ転送手段とを備えることを特徴とするキャッシュ制
   御装置。
3. 【請求項３】 用途管理手段は、 各カラムにおいて、所定数のキャッシュ用領域が残るよ
   うに当該カラムにおける領域を、キャッシュ用からバッ
   ファ用に転用することを特徴とする請求項２記載のキャ
   ッシュ制御装置。
4. 【請求項４】 用途管理手段は、 カラムにおける領域において、キャッシュ用からバッフ
   ァ用に転用された数が所定数を越えた場合、次のカラム
   においてキャッシュ用からバッファ用への転用を実行す
   ることを特徴とする請求項２記載のキャッシュ制御装
   置。
5. 【請求項５】 用途管理手段は、 各領域がキャッシュ用とバッファ用とのいずれであるか
   を示す用途情報を有し、この情報に基づき各領域をキャ
   ッシュ用とバッファ用との間で変更することを特徴とす
   る請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のキャッ
   シュ制御装置。
6. 【請求項６】 用途管理手段は、 領域を、キャッシュ用からバッファ用に転用する場合に
   は、ＬＲＵ（Least Recently Used ）方式により、転用
   すべき領域を検出することを特徴とする請求項１乃至請
   求項５のいずれか１項に記載のキャッシュ制御装置。
7. 【請求項７】 用途管理手段は、 データ転送手段によるデータの転送が完了した後に、キ
   ャッシュ用からバッファ用に転用されていた領域を、バ
   ッファ用から解放することを特徴とする請求項１乃至請
   求項６のいずれか１項に記載のキャッシュ制御装置。