JPH0981455A

JPH0981455A - クライアント装置、サーバ装置及び記憶装置制御方法

Info

Publication number: JPH0981455A
Application number: JP7232516A
Authority: JP
Inventors: Setsu Suzuoka; 節鈴岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない記憶領域を備えただけで、遅延なくか
つ途切れなしに所望の連続データを得ることができるク
ライアント装置を提供する。【解決手段】連続して処理する一纏まりの連続データ
を記憶した記憶装置から得た連続データをデータ処理す
るクライアント装置において、前記記憶装置に記憶され
た前記連続データのうち、前記データ処理に要する時間
が前記記憶装置の読み出し遅延に相当する量またはそれ
を越える量のデータを先頭から連続して保持しておくデ
ータ先頭部保持手段と、前記データ先頭部保持手段に保
持されている前記連続データの先頭から前記データ処理
が開始されるのと同時にまたは相前後して、前記記憶装
置に記憶された前記連続データのうち前記データ先頭部
保持手段に保持されているデータの続き位置またはそれ
より所定データ量前の位置から後続するデータに対する
読み出し要求を出す手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、読み出し遅延の大
きい記憶装置からデータを遅延なくかつ途切れなしに読
み出すことを可能とするクライアント装置、サーバ装置
及び記憶装置制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】遅い記憶装置から高速にデータを読み出
すかのようにみせかける技術として、キャッシング（ｃ
ａｃｈｉｎｇ）とプリフェッチ（ｐｒｅｆｅｔｃｈ）と
がある。

【０００３】これらの技術を説明するのに先だって、記
憶装置から処理装置にデータを読み込んで処理するとい
う最も基本的な構成・動作を図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、データ処理装置１０１と記憶装置
１０２がデータ伝送路１０３によりつながれているもの
とする。ここで、記憶装置１０１は半導体メモリ、ディ
スク装置、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭを含む）などであ
り、データ伝送路１０３はバス、ケーブル、ネットワー
クなどである。このような構成において、データ処理装
置１０１は、必要なデータを記憶装置１０２に要求し、
データ転送路１０３を介して要求したデータを受取り、
それを処理する。

【０００４】ここで、図１２の各部の処理速度を以下の
ように記号で表す。データ処理装置１０１がデータを処
理する速度をａ（ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ）とし、データ転
送路１０３の転送速度をｂ（ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ）と
し、記憶装置１０２において、データを読み出してデー
タ伝送路１０３に送り出す速度をｃ（ｂｙｔｅｓ／ｓｅ
ｃ）とする。一般に、ｂ＜ａもしくはｃ＜ａで
あり、データ処理装置１０１がデータ待ち（ｓｔａｒｖ
ａｔｉｏｎ）を起こし、性能が低下する傾向がある。

【０００５】この問題を軽減する方法としてキャッシン
グ技術が考案されている（ヘネシー＆パターソン著、
「コンピュータ・アーキテクチャ」、日経ＢＰ、１９９
２年）。キャッシングとは、一度読んだことのあるデー
タを身近の高速メモリ（キャッシュ；ｃａｃｈｅと呼
ぶ）に格納しておき、次に同じデータを読み出す必要が
生じた場合には、オリジナルのデータがある場所からで
はなく、キャッシュからデータを読み出す技術である。
これにより、２度目から高速にデータを読み出すことを
可能にする。

【０００６】上記のようなキャッシュを備えたシステム
の構成を図１３に示す。ここで、データ処理装置２０
１、記憶装置２０２、データ伝送路２０３は図１２と同
じものである。新たに加わったのは、高速メモリ（キャ
ッシュ）２０４、および高速メモリとデータ処理装置を
結ぶ高速データ伝送路２０５である。ここで、記憶装置
２０２から読み出されたデータは、データ伝送路２０３
を介して伝わり、高速メモリ２０４にデータのコピーを
作った上で、データ処理装置２０１に伝わる。二度目に
同じデータにアクセスした場合には、高速メモリ２０２
上のデータが高速データ伝送路２０５を介してデータ処
理装置２０１に伝わる。ここで、高速メモリのアクセス
速度をｄ（ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ）とし、高速データ伝送
路の伝送速度をｅ（ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ）とする。ｄ
＞＝ａかつｅ＞＝ａであるように作っておくなら
ば、データ処理装置２０１に滞りなくデータが供給され
る。

【０００７】しかしながら、キャシング技術でデータに
素速くアクセスすることができるのは、同一データにつ
いての二度目のアクセスからであり、最初のデータアク
セスは依然として遅いことになる。

【０００８】そこで、最初から高速にアクセスすること
ができるように、プリフェッチという技術が考案されて
いる。この技術では、将来読み出す可能性が高いデータ
があらかじめ分かっている場合に、そのデータを事前に
読み出しておく。したがって、この方法は予測が確から
しい場合にのみ効力を発揮する。

【０００９】従来、データのプリフェッチやキャッシュ
は、数値データに対して行われていた。この場合、デー
タはデータ処理装置２０１内の例えばベクトルプロセッ
サのような高速演算器で処理がなされる。ｂ＜ａも
しくはｃ＜ａであるが、高速メモリ２０４と高速デ
ータ転送路２０５を用いてｄ＞＝ａかつｅ＞＝ａ
を達成し、データ読み出しのボトルネックを解消して
いる。

【００１０】ここで、注意すべき点は記憶装置２０２か
らのデータの読み出しは基本的に隘路になっているの
で、データ処理装置２０１がよどみなくデータを処理で
きるためには、データ処理装置２０１で使うデータが全
て高速メモリ２０４に入っていなければならない。しか
し、この条件を満たすためには巨大な高速メモリが必要
となり現実的ではない。実製品では、この高速メモリの
容量は小さく、記憶装置２０２の必要なデータを全て高
速メモリ２０４に格納しておくことはできない。

【００１１】プリフェッチの別の用法としては、プロセ
ッサの命令のプリフェッチという手法がある（ヘネシー
＆パターソン著、「コンピュータ・アーキテクチャ」、
日経ＢＰ、１９９２年）。

【００１２】これは、これから必要になると予測される
命令を数語程度をあらかじめプロセッサ内の命令キャッ
シュに格納しておく手法であり、１６−ｂｉｔ以上の多
くのマイクロプロセッサでは備えている技術である。こ
の場合には、ｂ＞＝ａかつｃ＞＝ａであり、命
令のアクセス遅延が問題である。このプリフェッチが数
語でも効果があるのは、ｂ，ｃに比べてａが充分遅いか
らである。また、予測がはずれてプリフェッチバッファ
が空になり命令が途切れなく供給できなくても、性能が
一時低下するだけでそれ以上悪いことが起こらないから
である。すなわち、この場合にはデータの連続供給性は
保証されていない。

【００１３】ところで、記憶装置に記憶した連続データ
をサーバからクライアントに供給するシステム、例えば
動画を動画サーバからクライアントに供給するシステム
では、データ転送はネットワークにＡＴＭなどを用いて
充分高速に実現できるが、記憶装置の読み出し遅延のた
めに動画データを最初にアクセスする頭出し時間を必要
する。したがって、従来は、映像が出はじめた後は連続
的に再生できるが、動画を要求してから映像が出はじめ
るまでが遅いという欠点があった。

【００１４】もちろん、全てのデータをキャッシングし
ておけば、要求とともに映像の再生を開始し、かつ、途
切れることなく高速アクセスすることが可能であるが、
動画データをキャッシングするためには莫大なキャッシ
ング容量が必要であり、非現実的である。また、データ
を全てプリフェッチするのは膨大な時間がかかり、やは
り現実的でない。

【００１５】また、ネットワークを用いないＣＤ−ＲＯ
Ｍなどの場合でも、ヘッドの位置によって回転速度が異
なるので、ＣＤ−ＲＯＭのデータをランダムにアクセス
すると、回転速度を調整するために頭出し時間が必要で
ある。

【００１６】さらに、複数枚のＣＤ−ＲＯＭをＣＤ−Ｒ
ＯＭイクスチェンジャを用いてロボットアームが望まし
いＣＤ−ＲＯＭをＣＤ−ＲＯＭドライバに運んでＣＤ−
ＲＯＭからデータを読み出す場合には、ロボットアーム
が動作する時間（２〜３秒）の読み出し遅延がある。マ
ルチメディア時代に向い、様々なデータを切替えて見る
操作が多用される傾向にあるので、切替え時の頭だし時
間は極めて大きな問題となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来は、サーバの管理
する連続データをクライアントに供給する場合、記憶装
置におけるデータの読み出し遅延（頭出し遅延）が律速
となり、クライアントが要求を出してからデータの先頭
を得るまでに一定の時間を要した。

【００１８】もちろん、全てのデータをキャッシングし
ておけば、上記問題は解決するが、莫大なキャッシング
容量を必要とし非現実的である。また、データを全てプ
リフェッチするには膨大な時間がかかる。

【００１９】また、ＣＤ−ＲＯＭなどの二次記憶装置を
備えたシステムでも、回転速度調整のための頭出し時間
や情報記憶媒体自体の交換時間等によりアクセス遅延が
生じる問題点があった。

【００２０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、少ない記憶領域を備えただけで、遅延なくか
つ途切れなしに所望の連続データを得ることができるク
ライアント装置、サーバ装置及び記憶装置制御方法を提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
連続して処理する一纏まりの連続データを記憶した記憶
装置から得た連続データをデータ処理するクライアント
装置において、前記記憶装置に記憶された前記連続デー
タのうち、前記データ処理に要する時間が前記記憶装置
の読み出し遅延に相当する量またはそれを越える量のデ
ータを先頭から連続して保持しておくデータ先頭部保持
手段と、前記データ先頭部保持手段に保持されている前
記連続データの先頭から前記データ処理が開始されるの
と同時にまたは相前後して、前記記憶装置に記憶された
前記連続データのうち前記データ先頭部保持手段に保持
されているデータの続き位置またはそれより所定データ
量前の位置から後続するデータに対する読み出し要求を
出す手段とを備えたことを特徴とする。

【００２２】本発明（請求項２）は、前記記憶装置に複
数記憶された前記連続データのうち前記データ先頭部保
持手段に先頭部を保持しておく候補と各候補の優先度か
らなる情報に基づいて、前記データ先頭部保持手段に先
頭部を保持しておく連続データを決定する手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項１に記載のクライアント
装置。

【００２３】好ましくは、前記情報における前記優先度
を、前記連続データの実際の読み出し状況に応じて更新
する手段をさらに備えたことを特徴とする。これらの発
明は１台の記憶装置に対してアクセス可能なクライアン
ト装置が１台でも複数台でも適用可能である。例えば、
記憶装置がネットワークにつながって複数のクライアン
ト装置が存在する場合でも、記憶装置がローカルに接続
されたＣＤ−ＲＯＭであっても適用可能である。

【００２４】また、次の発明は、クライアント装置が複
数台存在する場合または複数のクライアント装置が共有
のネットワークを利用する場合に適用可能な発明であ
る。本発明（請求項３）は、ネットワークにより請求項
１に記載のクライアント装置が接続され、請求項１に記
載の記憶装置を備え、該クライアント装置からの要求に
応じて該記憶装置に記憶されたデータを提供するサーバ
装置であって、前記記憶装置へのアクセスの集中度およ
び前記ネットワークの混雑度に応じて、読み出し要求の
種類ごとに許可または禁止を指示するための読み出し条
件を決定する手段と、決定された前記読み出し条件を前
記クライアント装置に指示する手段とを備え、前記読み
出し条件は、読み出しの余裕度が高い方から順に、任意
の読み出し許可、データ先頭部プリフェッチ読み出し禁
止、データ先頭部プリフェッチ読み出しおよび前記デー
タ先頭部保持手段に保持しているデータ先頭部を用いた
後続部読み出し禁止とすることを特徴とする。

【００２５】本発明（請求項４）は、所定のデータ処理
を行なうクライアント装置が、連続して処理する一纏ま
りの連続データを記憶した記憶装置から処理対象データ
を得るための記憶装置制御方法において、前記記憶装置
に記憶された前記連続データのうち所定のものについ
て、前記データ処理に要する時間が前記記憶装置の読み
出し遅延に相当する量またはそれを越える量のデータを
該連続データの先頭から連続して保持しておき、先頭部
が保持されている前記連続データに対する処理要求に応
じ、保持されている前記連続データの先頭から前記デー
タ処理を開始し、前記データ処理を開始するのと同時に
または相前後して、前記記憶装置に記憶された前記連続
データのうち前記データ先頭部保持手段に保持されてい
るデータの続き位置またはそれより所定データ量前の位
置から後続するデータについての読み出し要求を出すこ
とを特徴とする。

【００２６】本発明（請求項５）は、連続して処理する
一纏まりの連続データを記憶した記憶装置を有するサー
バ装置と、ネットワークを介して該サーバ装置から所望
の連続データを得るとともに、所定の連続データについ
てデータ先頭部プリフェッチ読み出しおよび後続部読み
出しを行なうクライアント装置とを備えたシステムにお
いて該サーバ装置が該クライアント装置からの読み出し
アクセスを制御するための記憶装置制御方法であって、
前記記憶装置へのアクセスの集中度および前記ネットワ
ークの混雑度に応じて、読み出し条件を、任意の読み出
し許可、データ先頭部プリフェッチ読み出し禁止、また
はデータ先頭部プリフェッチ読み出しおよび前記データ
先頭部保持手段に保持しているデータ先頭部を用いた後
続部読み出し禁止のうちから決定し、決定された前記読
み出し条件を前記クライアント装置に指示することを特
徴とする。

【００２７】好ましくは、前記記憶装置へのアクセスが
集中していると判断された場合には、少なくともデータ
先頭部プリフェッチ読み出し禁止を含む読み出し条件を
決定し、クライアント装置はデータ先頭部プリフェッチ
をせず、サーバ装置はデータ先頭部プリフェッチ要求を
キャンセルすることを特徴とする。

【００２８】（作用）本発明（請求項１，４）では、デ
ータの転送速度は処理速度に匹敵するだけの容量を持つ
が、読み出しの遅延（ｌａｔｅｎｃｙ）の大きな記憶装
置からのデータの読み出しを行う場合に、処理に必要な
データの全てをキャッシングしたり、プリフェッチする
のではなく、データの先頭部分の読み出しの遅延時間に
相当する量だけをキャシングしたり、プリフェッチを行
なう。

【００２９】データを読み出す場合には、データの先頭
部分がキャッシュに格納されているならば、例えばその
後続部分の読み出し要求を出した後にその先頭部分のデ
ータを処理する。先頭部分はデータ読み出し遅延時間に
相当する分量だけあり、そのデータが処理し終わる前に
は後続部のデータが到着するので、そのデータを用いて
切れ目なく続きの処理を行なうことができる。

【００３０】このように、少ないデータのキャッシング
やプリフェッチングにより、連続データを遅延時間少な
く処理することができる。本発明（請求項２）によれ
ば、プリフェッチすべきデータの情報が優先度付きで与
えられるので、効率のよいプリフェッチが可能となる。

【００３１】また、優先度を実際の読み出し状況に応じ
て更新するようにすれば、プリフェッチすべきデータの
情報が今までに一連のデータをアクセスしてきた過去の
データから学習されるので、より現実に即したプリフェ
ッチ情報となり有効である。

【００３２】本発明（請求項３，５）では、複数のクラ
イアント装置が一台のサーバ装置へアクセスしようとし
て、記憶装置内の制御やサーバ装置へのネットワークが
混雑したような場合には、緊急性の低いデータアクセス
を禁止するために、プリフェッチ要求は出さないように
クライアント装置に指示する。なぜならば、プリフェッ
チで要求されたデータは必ずしも使われないので重要度
が低いからである。

【００３３】また、一台の記憶装置にアクセスが集中し
て、所定の遅延時間内にデータを提供できないような場
合には、クライアント装置がキャッシュ内の先頭データ
を用いて、後続データを要求されないようにする。も
し、非常に混雑している時にそのような処理を行なう
と、先頭部分の処理が終了しても、後続のデータが要求
元のクライアント装置に到着しないことがあるからであ
る。

【００３４】このように、データが途切れる可能性があ
る場合には、後続部の読み出しを禁止するようにサーバ
装置からクライアント装置に通達する。後続部の読み出
しを禁止するのは、頭出しが速くても、その後で先頭部
分の処理が終了したところでデータが途切れるよりは、
頭出しが遅くても途切れないデータ供給を行なうためで
ある。

【００３５】また、例えばサーバ装置側でデータの要求
に対応しきれないと判断し、プリフェッチをしないよう
にとクライアント装置に指示を出しても、行き違いでそ
のような指示を出した後にプリフェッチ要求が来ること
がある。したがって、このような場合には、前述のよう
にそのプリフェッチ要求をキャンセルするのが好まし
く、また、クライアント装置側でも、読み出し遅延が予
期していた時間よりも長い場合には自主的にプリフェッ
チ要求を出すことを控えるのが好ましい。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。まず、以下で用いる語句を定義
する。「プリフェッチ」とは、データを実際に使用する
状況が生じる前に、あらかじめ読み出しておくことを言
う。プリフェッチは、データアクセス時の遅延を隠蔽す
る効果を有する。

【００３７】「キャッシング」とは、一度読み出したデ
ータをローカルなより高速のメモリに格納しておき、次
にそのデータが必要な場合には、元々そのデータがあっ
たところからではなく、該高速メモリから読み出すこと
を言う。

【００３８】図１に、この実施の形態に係るシステム構
成図を示す。図１に示すように、動画サーバ３０１と複
数のクライアント３０５とがネットワーク３０４を介し
て接続されている。なお、図１では、１台のクライアン
トのみ示し、他のクライアントは省略した。

【００３９】動画サーバ３０１は、動画データを保持す
る記憶装置３０２と通信制御を行う通信部３０３を備え
ている。一方、各クライアント３０５は、ネットワーク
を介した通信を行う通信部３０６、高速記憶装置３０
８、制御部３０７および表示部３０９を備えている。

【００４０】図１のシステムにおけるデータの流れは次
のようになる。図示しない入力装置からユーザにより再
生要求が入力されるなどすると、これに応じて制御部３
０７で動画再生要求が発生する。この動画再生要求は、
通信部３０６を通り、ネットワーク３０４を介して動画
サーバ３０１の通信部３０３に到達する。これが記憶装
置３０２に伝わり、要求されたデータが通信部３０３、
ネットワーク３０４、通信部３０６を通って、高速記憶
装置３０８に格納される。このデータを制御部３０７で
読みとり、コード変換やタイミング処理を行って表示部
３０９に表示する。

【００４１】次に、動画サーバ３０１側での処理につい
て説明する。まず、記憶装置３０２内の制御装置（図示
せず）は、アクセスの集中が起こっているか否かを判断
するとともに、ネットワークの混雑の度合いを調べてい
る。

【００４２】もしプリフェッチ要求が多く、それがアク
セス集中を招いていると判断した場合には、そのことを
ネットワーク３０９を介してクライアント３０５に伝え
る。また、所定の頭出し待ち時間を守れないと判断した
場合にも、その旨をクライアント３０５に知らせる。ま
た、アクセスの集中が緩和された場合には、その制限を
取り除くことをクライアント３０５に通達する。さら
に、プリフェッチを禁止したのちに来たプリフェッチの
要求に対しては、要求を却下する返事を要求を出したク
ライアント３０５に返す。なお、プリフェッチの情報と
して、次に（もしくは近い将来に）アクセスする可能性
の高いと思われる動画データのリストを優先度付きでク
ライアント３０５に伝える。

【００４３】次に、クライアント３０５側の処理につい
て説明する。図２にクライアント３０５側に持つデータ
構造を示す。このデータ構造は、キャシングもしくはプ
リフェッチによって格納された先頭部データを管理する
ために用いる。

【００４４】動画データは、識別番号ｉｄで区別され
る。識別番号ｉｄは非負整数である。この識別番号ｉｄ
をもとにハッシュ表を用いて、先頭部データを管理す
る。これには、配列ｈａｓｈ，配列ｉｄ，配列ｎｅｘｔ
を用いる。これらの配列の初期値は全て−１である。配
列ｈａｓｈはＨ個の要素を持ち、配列ｉｄと配列ｎｅｘ
ｔはそれぞれＮ個の要素を持つ。

【００４５】さらに、キャッシュのアクセス頻度ｃａｃ
ｈｅ、プリフェッチの優先度ｐｒｅｆ、具体的なデータ
の居場所を表すａｄｒを用いる。これらは全てＮ個の要
素を持つ配列である。ｐｒｅｆの値が大きい方を優先度
が高いものとする。

【００４６】具体的なデータの存在場所は半導体メモリ
であっても、磁気ディスクであってもよい。この値は初
期状態から設定されている。すなわち、メモリ上の領域
を取った上でａｄｒが設定されていなければならない。

【００４７】また、本実施形態では、上記のものの他に
以下の変数を用いる。「ｂｕｓｙ＿ｓｔａｔｕｓ」ｂｕｓｙ＿ｓｔａｔｕｓは、動画サーバから与えられる
混雑の度合いに応じた状態を表す。ｂｕｓｙ＿ｓｔａｔ
ｕｓのとる値と、各値により示される状態は以下のとお
りである。０．．．通常１．．．プリフェッチ禁止２．．．プリフェッチ禁止及びローカルに格納している
データ先頭部を用いた後続部読み出し禁止「ｎｅｔ＿ｕｓｉｎｇ」ｎｅｔ＿ｕｓｉｎｇは、ネットワークを介して動画サー
バにアクセス中か否かを示す状態変数である。ｎｅｔ＿
ｕｓｉｎｇのとる値と、各値により示される状態は以下
のとおりである。０．．．非アクセス中（初期状態）１．．．アクセス中「ｈｅａｄ」ｈｅａｄは、データの先頭部を格納すべき
場所ａｄｒ［ｈｅａｄ］を示す識別子である。ｈｅａｄ
は、格納する必要がない場合には−１となっており、−
１が初期状態である。

【００４８】「ｒｅａｄｉｎｇ」ｒｅａｄｉｎｇは、プ
リフェッチ要求ではなく実際に動画データを読み込もう
としているかどうかを示す状態変数である。ｒｅａｄｉ
ｎｇのとる値と、各値により示される状態は以下のとお
りである。０．．．読み込もうとしていない（初期状態）１．．．読み込もうとしている「ｐｒｅｆ＿ｎ」ｐｒｅｆ＿ｎは、動画サーバから送ら
れてくるプリフェッチ情報のアイテム数である。

【００４９】「ｐｒｅｆ＿ｉｄ」ｐｒｅｆ＿ｉｄは、動
画サーバから送られてくるプリフェッチすべきデータの
識別子の配列であり、その要素数はｐｒｅｆ＿ｎであ
る。

【００５０】「ｐｒｅｆ＿ｐｒ」ｐｒｅｆ＿ｐｒは、動
画サーバから送られてくるプリフェッチすべきデータの
優先度の配列である。ｐｒｅｆ＿ｐｒは、ｐｒｅｆ＿ｉ
ｄに対応しており、その要素数はｐｒｅｆ＿ｎである。
このｐｒｅｆ＿ｐｒが高い順に並べられて送られてく
る。この各要素の値の最大値はＣである。

【００５１】「ｉｐｒ」ｉｐｒは、次に処理すべきｐｒ
ｅｆ＿ｉｄを示す識別子であり、次にｐｒｅｆ＿ｉｄ
［ｉｐｒ］を処理すべきであるということを示す。

【００５２】「Ｃ」Ｃは、最大の優先度を表す正定数で
ある。次に、クライアント３０５に係わるフローチャー
トを説明する。

【００５３】ここで、以下の説明で参照するフローチャ
ートを列挙する。図３に番号ｉｉの動画データを読み出
す手順ｒｅａｄ（ｉｉ）を示す。図４に時計割り込み時
の処理を示す。図５にネットワークからのメッセージの
到着時の処理を示す。図６に識別子ｉｉの動画データの
先頭データが格納されている位置を調べるｆｉｎｄ（ｉ
ｉ）を示す。図７に識別子ｉｉの動画データの先頭デー
タをｊ番目の位置に格納するための処理ａｄｄ（ｉｉ，
ｊ）を示す。図８に識別子ｉｉの動画データの先頭デー
タを削除するための処理ｄｅｌｅｔｅ（ｉｉ）を示す。
図９に新たな動画データの先頭データを格納すべき位置
を検索する関数ｆｉｎｄ＿ｐｌａｃｅを示す。図１０に
各データの優先度を落とすｄｅｃｒｅｍｅｎｔ処理を示
す。図１１に保持しているデータのうちで最も優先度の
低いものを探すｍｉｎ＿ｐｒという処理を示す。

【００５４】まず、図３を参照しながら番号ｉｉの動画
データを読み出す手順ｒｅａｄ（ｉｉ）について説明す
る。まず、変数ｒｅａｄｉｎｇを１に設定する（ステッ
プＳ５０１）。この設定はｒｅａｄ（ｉｉ）の最後で０
に戻すまで変わらない（ステップＳ５１５）。次に、自
クライアントからデータの要求があればそれが終わるま
で待つ（ステップＳ５０２）。ネットワークからデータ
が届くと割り込み処理によって処理されるので、ステッ
プＳ５０２は無限ループになることはない。次に、ｆｉ
ｎｄ（ｉｉ）で識別子ｉｉのデータの先頭部が既に格納
されているかどうかを調べる（ステップＳ５０３）。そ
して、ネットワークを使用中にする（ステップＳ５０
４）。

【００５５】もし、ローカルに格納しているデータ先頭
部を用いた後続部読み出しが許可されていてかつ先頭部
が格納されているならば（ステップＳ５０５）、その続
きからの読み出し要求を出し（ステップＳ５０６）、格
納されているデータの優先度を下げ（ステップＳ５０
７）、今回アクセスがあったｊ番目の要素については優
先度を上げ（ステップＳ５０８）、格納されている先頭
部のデータａｄｒ［ｊ］を処理するように指示を出す
（ステップＳ５０９）。

【００５６】一方、ローカルに格納しているデータ先頭
部を用いた後続部読み出しが禁止されているかもしくは
先頭部が格納されていないならば（ステップＳ５０
５）、最初からの読み出しを要求する（ステップＳ５１
０）。もし先頭部のデータが格納されていないならば
（ステップＳ５１１）、その先頭部を格納する場所を探
し、その場所をｈｅａｄとする（ステップＳ５１２）。
先頭部データの優先度を一律に下げた後に（ステップＳ
５１３）、今回アクセスがあるｊ番目の要素については
優先度を上げる（ステップＳ５１４）。

【００５７】上記のフローでは簡単のため、ローカルに
格納しているデータ先頭部を用いた後続部読み出しが禁
止されていているが、先頭部が格納されている場合で
も、先頭部からデータを読み込むようになっている。し
かし、より一層の高速化のためには、そのような場合に
は、後続部分から読み出すように制御することもでき
る。

【００５８】次に、図４を参照しながら時計割り込み時
の処理について説明する。時計割り込みが入ってきたと
きにプリフェッチを行うが、プリフェッチは優先度の低
い処理であるので、処理を目的として動画データを読み
とり中であったり（ステップＳ６０１）、何らかの目的
（別のプリフェッチである場合も含む）でデータを読み
とり中であったり（ステップＳ６０２）、動画サーバか
らプリフェッチが禁止されている場合（ステップＳ６０
３）には、プリフェッチをせずに本処理を終了させる。

【００５９】サーバから送られてきたプリフェッチのヒ
ントはｎ＿ｐｒｅｆ個であるので、現在処理中のものｉ
ｐｒがこれを越えていれば（ステップＳ６０４）、プリ
フェッチするものがこれ以上ないので本処理を終了す
る。

【００６０】ステップＳ６０４〜Ｓ６０７では、プリフ
ェッチすべきデータを探す。既にローカルに格納されて
いる場合はスキップする（ステップＳ６０５〜Ｓ６０
７）。もしあれば、そのデータを格納すべき位置を検索
する（ステップＳ６０８）。その検索された位置である
ｊと優先度を比べ（ステップＳ６０９）、もしｉｐｒの
方が低ければ、ｉｐｒを最大の整数ＭＡＸＩＮＴにし
（ステップＳ６１０）、これ以上プリフェッチをしない
ようにする。なぜならば、ｐｒｅｆ＿ｉｄは優先度の高
い順に並んでいるからである。現在格納されているデー
タの中で一番低い優先度よりもｐｒｅｆ＿ｉｄ［ｉｐ
ｒ］の優先度は低いので、それ以上先を先を調べる必要
はない。

【００６１】もし優先度が高いならば（ステップＳ６０
９）、ｊ番目の要素を削除しそこに今回のプリフェッチ
の先頭部データを格納するように設定する（ステップＳ
６１１）。ｐｒｅｆ＿ｉｄ［ｉｐｒ］番のデータの先頭
部分をプリフェッチするように指示を出す（ステップＳ
６１２）。最後にｉｐｒをインクリメントする（ステッ
プＳ６１３）。

【００６２】次に、図５を参照しながらネットワークか
らのメッセージの到着時の処理について説明する。サー
バからメッセージが到着すると割込みが入り、この処理
が実行される。まず、メッセージの種類を判別する（ス
テップＳ７０１）。

【００６３】もし、それが要求したデータ（ここでは動
画データ）であるならば、その先頭部をキャッシングす
るかどうかを判断する（ステップＳ７０２）。もし、キ
ャッシングするならば、受信メッセージの先頭から所定
の大きさの部分をａｄｒ［ｈｅａｄ] で指定された領域
に格納し（ステップＳ７０３）、ｈｅａｄを−１にして
無効にする（ステップＳ７０４）。なお、プリフェッチ
の要求時もステップＳ７０３，Ｓ７０４の処理を実行す
る。

【００６４】これがプリフェッチに対する要求の結果得
られたデータでないならば（ステップＳ７０５）、その
データを処理する（ステップＳ７０６）。例えば、その
データが動画である場合には再生する。そして、ｎｅｔ
＿ｕｓｉｎｇに０を代入してｎｅｔ＿ｕｓｉｎｇを非ア
クセス中（初期状態）にする（ステップＳ７０７）。

【００６５】もしメッセージの種類がシステムメッセー
ジであるならば（ステップＳ７０１）、メッセージの内
容により個々別々の処理を行う。まず、プリフェッチ失
敗のメッセージであるならば（ステップＳ７０８）、用
意しておいたプリフェッチ部の格納領域ｈｅａｄを解放
し（ステップＳ７０９）、ｈｅａｄに−１を代入してｈ
ｅａｄを無効にする（ステップＳ７１０）。そして、ｎ
ｅｔ＿ｕｓｉｎｇに０を代入してｎｅｔ＿ｕｓｉｎｇを
非アクセス中（初期状態）にする（ステップＳ７０
７）。

【００６６】また、ｂｕｓｙ＿ｓｔａｔｕｓの変更のメ
ッセージであるならば（ステップＳ７１１）、指定され
たようにｂｕｓｙ＿ｓａｔａｕｓを変更する（ステップ
Ｓ７１２）。何をプリフェッチすべきかに関する情報で
あるならば（ステップＳ７１３）、その情報に従って、
ｐｒｅｆ＿ｎ，ｐｒｅｆ＿ｉｄ，ｐｒｅｆ＿ｐｒを設定
し（ステップＳ７１４）、変数ｉｐｒを０に初期化する
（ステップＳ７１５）。

【００６７】その他のシステムメッセージの処理はステ
ップＳ７１６で行う。次に、図６を参照しながら識別子
ｉｉの動画データの先頭データが格納されている位置を
調べる手順ｆｉｎｄ（ｉｉ）について説明する。

【００６８】検索にはハッシュ法を用いている。識別番
号ｉｉに対応する動画データの先頭部分のデータのある
場所はハッシュ表ｈａｓｈによって管理されている。こ
の配列ｈａｓｈはＨ個の要素を持つ。

【００６９】ハッシュ関数は簡単のためＨで割った剰余
を用いる（ステップＳ８０１）。ｉｉ番のデータがある
かどうかについてはｈａｓｈ［ｉｉ］を調べる。これが
−１ならばそのデータはないことを意味する（ステップ
Ｓ８０２）。この場合は、なかったという意味で−１を
返す（ステップＳ８０８）。もしあれば、ｈａｓｈ
［ｉ］の値を変数ｊに設定する（ステップＳ８０３）。
ｉｄ［ｊ］がｉｉであるようなものがあるかどうかをｎ
ｅｘｔをたどりながら検索する（ステップＳ８０４〜Ｓ
８０６）、もしあれば（ステップＳ８０４）、そのｊを
返し（ステップＳ８０７）、なければ−１を返す（ステ
ップＳ８０８）。

【００７０】次に、図７を参照しながら識別子ｉｉの動
画データの先頭データをｊ番目の位置に格納するための
処理ａｄｄ（ｉｉ，ｊ）について説明する。まず、ハッ
シュ関数を引き（ステップＳ９０１）、そのハッシュ値
ｉを持つ物がすでにあるかどうかを調べる（ステップＳ
９０２）。もしあれば、新たに加える要素ｊのｎｅｘｔ
にいままでつながっていたものをつなげ（ステップＳ９
０３）、なければ終りの意味でｎｅｘｔを−１に設定す
る（ステップＳ９０４）。そしてｊに関して配列の要素
を初期化する（ステップＳ９０５）。

【００７１】次に、図８を参照しながら識別子ｉｉの動
画データの先頭データを削除するための処理ｄｅｌｅｔ
ｅ（ｉｉ）について説明する。まず、ハッシュ関数を引
き（ステップＳ１００１）、削除すべきものがあるべき
場所を探す（ステップＳ１００２〜Ｓ１００４）。ｉｄ
［ｊ］がｉｉに一致するまで検索を行う（ステップＳ１
００３）。ここで変数ｋは変数ｊの一つ前の要素を指し
ている。これによりステップＳ１００５〜Ｓ１００７に
あるようにｉｉを削除した後にも正しく他の要素が連結
されているようにする。

【００７２】次に、新たな動画データの先頭データを格
納すべき位置を検索する処理について説明する。図９に
新たな動画データの先頭データを格納すべき位置を検索
する関数ｆｉｎｄ＿ｐｌａｃｅを示す。

【００７３】場所としては、総合優先度が負であるもの
が選ばれる。それがない場合には、総合優先度が正で最
少のものが選ばれる。各要素は優先度としてｃａｃｈｅ
とｐｒｅｆを持つが、総合優先度として両者の和を用い
る。

【００７４】変数ｊは要素を一つ一つ辿るための識別子
であり、０から始まり（ステップＳ１１０１）、インク
リメントしながら（ステップＳ１１０７）、Ｎまで走査
する（ステップＳ１１０８）。最少の優先度ｍｉｎの初
期値は２Ｃとする（ステップＳ１１０１）。なお、優先
度はこの値を超えないようになっている。

【００７５】走査中にｉｄ［ｊ］が負であるものが見つ
かれば（ステップＳ１１０２）、その領域は未使用なの
で、使うことにし、ｊを返す（ステップＳ１１１１）。
各走査において、ｉｄ［ｊ］が負でなければ（ステップ
Ｓ１１０２）、総合優先度ｖを求めるが（ステップＳ１
１０３）、もしそれが負であれば（ステップＳ１１０
４）、その領域を用いる。この領域は既に使用されてい
るので、領域を解放し（ステップＳ１１１２，Ｓ１１０
９）、その番号を返す（ステップＳ１１１０）。

【００７６】また、ｉｄ［ｊ］が負でなく（ステップＳ
１１０２）、総合優先度ｖが負でない場合（ステップＳ
１１０４）、総合優先度ｖが今まで保持しているものよ
りも小さいければ、総合優先度ｖで最少の優先度ｍｉｎ
を置き換えを行ない（ステップＳ１１０５，Ｓ１１０
６）、総合優先度が正で最少のものを選ぶ。

【００７７】次に、各データの優先度を落とすｄｅｃｒ
ｅｍｅｎｔ処理を示す。図１０にｄｅｃｒｅｍｅｎｔ処
理を示す。この処理ではキャッシングされている各要素
の優先度を下げる。ただし、優先度が既に負であるもの
に対しては作用させない（ステップＳ１２０２，Ｓ１２
０４）。また、ｃａｃｈｅについては１を減じるが（ス
テップＳ１２０３）、ｐｒｅｆについては２減じる（ス
テップＳ１２０５）。この減じ方の差は、キャッシング
により得た情報の方がプリフェッチで得た情報よりも重
要でると考えられるためである。

【００７８】次に、保持しているデータのうちで最も優
先度の低いものを探すｍｉｎ＿ｐｒ処理について説明す
る。図１１にこのｍｉｎ＿ｐｒ処理を示す。各要素は優
先度としてｃａｃｈｅとｐｒｅｆを持つが、総合優先度
として両者の和を用いる。

【００７９】この処理ではｉを０からＮ−１まで検索し
て（ステップＳ１３０１，Ｓ１３０２，Ｓ１３０５）、
総合優先度ｃａｃｈｅ［ｉ］＋ｐｒｅｆ［ｉ］が最少で
あるものを探す。検索中で最も小さい総合優先度は変数
ｖに格納され、その時の要素の番号がｊに格納される
（ステップＳ１３０４）。最後に最少の総合優先度を持
つ要素番号ｊが返される（ステップＳ１３０６）。

【００８０】以上のように本実施形態によれば、連続デ
ータの先頭部を保持（プリフェッチ／キャッシング）し
ておくので、連続データに対する高速な頭出しを実現す
ることができる。しかも、連続データのうち必要な量の
先頭部だけ保持するので、必要とする記憶域が少なくて
すむ。また、アクセス状況等に応じてプリフェッチやキ
ャッシングの要求を制限するので、連続データの処理中
にデータの途切れが生じることを回避できる。

【００８１】なお、以上に示したのは一実施形態であ
り、例えば以下のように変形を施すことができる。動画データが動画サーバ内で変更になった場合には、
古い動画データ番号を欠番にするか、もしくは変更にな
った動画データに対しては既にキャッシングされている
ものを無効にする旨のメッセージをクライアントに流
す。

【００８２】データをキャッシングする場所は、半導
体メモリであっても、磁気ディスクであってもよい。ま
た、これらの両方を併用しても良い。他のいかなる記憶
装置であっても、転送速度がデータ処理装置の処理速度
よりも速く、かつ、サーバの記憶装置からデータを取っ
てくるよりもアクセス遅延が小さければ効果がある。し
かし、キャッシングに用いる記憶装置のアクセス遅延の
大きさによって、記憶しておかなければならない先頭部
のデータ量は異なる。例えば、半導体メモリを用いる方
が、磁気ディスクを用いるよりもアクセス遅延が小さい
ので、記憶しておくべき先頭部記憶量も異なる。このよ
うに、キャッシングに用いる記憶装置のアクセス待ち時
間に応じてデータの先頭部記憶容量を設定することもで
きる。

【００８３】動画のアクセスの仕方の順序を学習する
方法としては、アクセスマトリックスを用いる。すなわ
ち、ｉ番目の動画を選んだ次にｊ番目の動画を選択する
頻度をマトリックスの形で表現する。ユーザからアクセ
スがあるたびにこのマトリックスを更新し、ある動画を
選んだ後に次にどの動画を選ぶ可能性が高いかを、マト
リックスをみてクライアントに知らせる。ただし、定数
Ｃを超えないように正規化する。

【００８４】このマトリックスを遷移確率行列Ａとする
と、次に読み出されるであろう動画の優先度はＣ＊Ａで
与えられる。もし、二回先の遷移までを減衰させながら
与えたいとすれば、Ｃ（２／３Ａ＋１／３Ａ＊Ａ）で与
えられる。

【００８５】また、クライアント側でローカルに遷移確
率情報を管理し、サーバの情報に頼らない方法もある。先頭部のデータが格納されている領域はａｄｒで最初
に決められた値が用いられる。このためデータの先頭部
が格納されている記憶装置のアクセス遅延時間とその先
頭部データの優先度とは関係がない。そこで、優先度が
高いものほどアクセス遅延時間が短い記憶装置にデータ
を格納するようにデータを再配置することも可能であ
る。

【００８６】また、音楽用ＣＤのように比較的順番に
聞く可能性が高いものについては、現在までに聞いた曲
の先頭部分をキャッシュしておくと共に、ＣＤに記録さ
れている上での次の曲の先頭部分をプリフェッチしてお
くことも考えられる。このようにすれば、気に入った曲
を繰り返し聞いたり、興味のない曲を次に飛ばして聞く
ときに、高速な頭出しが可能となる。本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではな
く、その技術的範囲において種々変形して実施すること
ができる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、連続データの先頭部を
保持（プリフェッチ／キャッシング）しておくので、連
続データに対する高速な頭出しを実現することができ
る。しかも、本発明によれば、連続データを全てではな
く必要な量の先頭部だけ保持するので、必要とする記憶
域が少なくてすむ。

【００８８】また、本発明によれば、アクセス状況等に
応じてプリフェッチやキャッシングの要求を制限するの
で、連続データの処理中にデータの途切れが生じること
を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るシステムの構成を示
す図

【図２】クライアント側で持つデータ構造を示す図

【図３】番号ｉｉの動画データを読み出す手順ｒｅａｄ
（ｉｉ）を示すフローチャート

【図４】時計割り込み時の処理を示すフローチャート

【図５】ネットワークからのメッセージの到着時の処理
を示すフローチャート

【図６】識別子ｉｉの動画データの先頭データが格納さ
れている位置を調べるｆｉｎｄ（ｉｉ）を示すフローチ
ャート

【図７】識別子ｉｉの動画データの先頭データをｊ番目
の位置に格納するための処理ａｄｄ（ｉｉ，ｊ）を示す
フローチャート

【図８】識別子ｉｉの動画データの先頭データを削除す
るための処理ｄｅｌｅｔｅ（ｉｉ）を示すフローチャー
ト

【図９】新たな動画データの先頭データを格納すべき位
置を検索する関数ｆｉｎｄ＿ｐｌａｃｅを示すフローチ
ャート

【図１０】各データの優先度を落とすｄｅｃｒｅｍｅｎ
ｔ処理を示すフローチャート

【図１１】保持しているデータのうちで最も優先度の低
いものを探すｍｉｎ＿ｐｒという処理を示すフローチャ
ート

【図１２】従来の記憶装置制御方式を説明するための図

【図１３】従来の他の記憶装置制御方式を説明するため
の図

【符号の説明】

３０１…動画サーバ３０２…記憶装置３０３…通信部３０５…クライアント３０６…通信部３０７…制御部３０８…高速記憶装置３０９…表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続して処理する一纏まりの連続データを
記憶した記憶装置から得た連続データをデータ処理する
クライアント装置において、前記記憶装置に記憶された前記連続データのうち、前記
データ処理に要する時間が前記記憶装置の読み出し遅延
に相当する量またはそれを越える量のデータを先頭から
連続して保持しておくデータ先頭部保持手段と、前記データ先頭部保持手段に保持されている前記連続デ
ータの先頭から前記データ処理が開始されるのと同時に
または相前後して、前記記憶装置に記憶された前記連続
データのうち前記データ先頭部保持手段に保持されてい
るデータの続き位置またはそれより所定データ量前の位
置から後続するデータに対する読み出し要求を出す手段
とを備えたことを特徴とするクライアント装置。
【請求項２】前記記憶装置に複数記憶された前記連続デ
ータのうち前記データ先頭部保持手段に先頭部を保持し
ておく候補と各候補の優先度からなる情報に基づいて、
前記データ先頭部保持手段に先頭部を保持しておく連続
データを決定する手段をさらに備えたことを特徴とする
請求項１に記載のクライアント装置。
【請求項３】ネットワークにより請求項１に記載のクラ
イアント装置が接続され、請求項１に記載の記憶装置を
備え、該クライアント装置からの要求に応じて該記憶装
置に記憶されたデータを提供するサーバ装置であって、前記記憶装置へのアクセスの集中度および前記ネットワ
ークの混雑度に応じて、読み出し要求の種類ごとに許可
または禁止を指示するための読み出し条件を決定する手
段と、決定された前記読み出し条件を前記クライアント装置に
指示する手段とを備え、前記読み出し条件は、読み出しの余裕度が高い方から順
に、任意の読み出し許可、データ先頭部プリフェッチ読
み出し禁止、データ先頭部プリフェッチ読み出しおよび
前記データ先頭部保持手段に保持しているデータ先頭部
を用いた後続部読み出し禁止とすることを特徴とするサ
ーバ装置。
【請求項４】所定のデータ処理を行なうクライアント装
置が、連続して処理する一纏まりの連続データを記憶し
た記憶装置から処理対象データを得るための記憶装置制
御方法において、前記記憶装置に記憶された前記連続データのうち所定の
ものについて、前記データ処理に要する時間が前記記憶
装置の読み出し遅延に相当する量またはそれを越える量
のデータを該連続データの先頭から連続して保持してお
き、先頭部が保持されている前記連続データに対する処理要
求に応じ、保持されている前記連続データの先頭から前
記データ処理を開始し、前記データ処理を開始するのと同時にまたは相前後し
て、前記記憶装置に記憶された前記連続データのうち前
記データ先頭部保持手段に保持されているデータの続き
位置またはそれより所定データ量前の位置から後続する
データについての読み出し要求を出すことを特徴とする
記憶装置制御方法。
【請求項５】連続して処理する一纏まりの連続データを
記憶した記憶装置を有するサーバ装置と、ネットワーク
を介して該サーバ装置から所望の連続データを得るとと
もに、所定の連続データについてデータ先頭部プリフェ
ッチ読み出しおよび後続部読み出しを行なうクライアン
ト装置とを備えたシステムにおいて該サーバ装置が該ク
ライアント装置からの読み出しアクセスを制御するため
の記憶装置制御方法であって、前記記憶装置へのアクセスの集中度および前記ネットワ
ークの混雑度に応じて、読み出し条件を、任意の読み出
し許可、データ先頭部プリフェッチ読み出し禁止、また
はデータ先頭部プリフェッチ読み出しおよび前記データ
先頭部保持手段に保持しているデータ先頭部を用いた後
続部読み出し禁止のうちから決定し、決定された前記読み出し条件を前記クライアント装置に
指示することを特徴とする記憶装置制御方法。