JPH10154101A - データ記憶システム及び同システムに適用するキャッシュ制御方法 - Google Patents

データ記憶システム及び同システムに適用するキャッシュ制御方法

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JPH10154101A
JPH10154101A JP31485096A JP31485096A JPH10154101A JP H10154101 A JPH10154101 A JP H10154101A JP 31485096 A JP31485096 A JP 31485096A JP 31485096 A JP31485096 A JP 31485096A JP H10154101 A JPH10154101 A JP H10154101A
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area
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cache
data storage
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JP31485096A
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Hiroshi Sukegawa
博 助川
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Toshiba Corp
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    • G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
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    • G06F2212/311—In host system

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ディスク装置を利用した不揮発性のキャ
ッシュシステムにおいて、キャッシュ領域に保存するデ
ータの内容の設定やＨＤＤとの協調的機能を実現するこ
とにより、キャッシュシステムの効率的な運用を図り、
結果的にコンピュータシステムの性能を向上させること
が可能なデータ記憶システムを提供することにある。 【解決手段】コンピュータシステムに適用し、ＨＤＤ２
及びフラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される半導体ディ
スク装置１からなるデータ記憶システムであって、半導
体ディスク装置１をＨＤＤ２のキャッシュメモリとして
機能させるキャッシュシステムを含むものである。キャ
ッシュシステムコントローラ３は、例えばユーザインタ
ーフェースを介して設定されるデータ保存ユーティリテ
ィを実行して、ＨＤＤ２に保存されているＡＰの起動情
報を読出して、半導体ディスク装置１の恒久的保存領域
１０Ａに保存する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テムに適用し、磁気ディスク装置及びフラッシュＥＥＰ
ＲＯＭから構成される半導体ディスク装置からなる記憶
システムに関し、いわゆるディスク・キャッシュ機能を
備えたデータ記憶システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピュータシステムでは、外部
記憶装置として必要不可欠な磁気ディスク装置のアクセ
ス速度を結果的に高速化するための技術として、いわゆ
るディスク・キャッシュ機能（ディスク・キャッシュシ
ステム）が採用されている。磁気ディスク装置は通常で
はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）からなり、大容量
のファイル装置であるが、半導体メモリからなるメイン
メモリなどと比較してアクセス速度が低速である。
【０００３】このため、前記のディスク・キャッシュシ
ステムにより、ＨＤＤの低速のアクセス動作を補償し、
特に使用頻度の高い情報に対してアクセス速度を高速化
している。ディスク・キャッシュシステムには、ＤＲＡ
Ｍからなるメインメモリ（揮発性ＩＣメモリ）の一部の
記憶領域をＨＤＤのキャッシュ領域として使用する方式
（ｓｍａｒｔｄｒｉｖｅとも呼ばれている）がある。し
かしながら、この方式は、電源オフ時にはメインメモリ
はクリアされてしまうため、電源起動時にはディスク・
キャッシュシステムは機能せずに、電源起動後に有効と
なっていわゆる学習効果を発揮する。学習効果とは、Ｈ
ＤＤのアクセスに応じてキャッシュ領域をアクセスした
ときに最初はヒットしないが、その後にアクセスしたデ
ータをキャッシュ領域に保存してキャッシュ機能を発揮
する効果である。
【０００４】従って、前記の方式では、オペレーティン
グシステム（ＯＳ）や特に使用頻度の高いアプリケーシ
ョン・プログラム（ＡＰ）の場合でも、電源投入時の第
１回目のＨＤＤに対するアクセス時には、キャッシュシ
ステムは有効に機能しない。このため、ＯＳやＡＰの肥
大化に伴って、ＨＤＤのアクセス速度の低速性が影響し
て、起動時の所要時間の長時間化が問題になっている。
【０００５】そこで、フラッシュＥＥＰＲＯＭ（フラッ
シュメモリ）から構成される半導体ディスク装置を利用
したディスク・キャッシュシステムが提案されている。
半導体ディスク装置は不揮発性記憶装置であり、かつＨ
ＤＤに対してアクセス速度が高速である。従って、メイ
ンメモリを利用したキャッシュシステムとは異なり、電
源オフでもキャッシュ領域のデータを保持し、電源投入
時にキャッシュ機能を有効に発揮できる。また、ＨＤＤ
よりも高速であるため、キャッシュ機能である高速バッ
ファ機能を実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記の半導体ディスク
装置を利用した不揮発性のキャッシュシステムにより、
特に電源投入時のＨＤＤに対するキャッシュ機能を有効
に発揮することができる。ところで、このようなキャッ
シュシステムを効率的に運用して、コンピュータシステ
ムの性能を向上させることが望ましい。具体的には、半
導体ディスク装置の記憶領域を使用するキャッシュ領域
に、どのようなデータを保存するのかを設定したり、ま
たＨＤＤとの協調的機能の設定により、キャッシュシス
テムの効率的な運用が可能となる。
【０００７】例えばＯＳや使用頻度の高いＡＰの起動に
必要な情報（起動情報と称する）は半導体ディスク装置
のキャッシュ領域に保存することになるが、いずれもア
クセス頻度が高いため恒久的に保存することが望まし
い。また、多数ファイルに対する語句サーチ・ユーティ
リティを起動してＨＤＤをアクセスするような場合に、
そのＨＤＤからアクセスしたファイルをキャッシュ領域
に恒久的に保存する意義は通常では薄いと考えられる。
従って、そのようなファイルは頻繁に更新されるべきも
のである。さらに、例えばスワップ処理のような場合に
は、スワップファイルをキャッシュ領域に保存するとき
に、ファイルサイズが可変であるためキャッシュ領域も
可変にする必要がある。このような処理を実現するため
には、単に半導体ディスク装置のキャッシュ領域を利用
するだけでなく、ファイルサイズに応じてＨＤＤの記憶
領域を使用するようなＨＤＤとの協調的機能が望まし
い。
【０００８】そこで、本発明の目的は、半導体ディスク
装置を利用した不揮発性のキャッシュシステムにおい
て、キャッシュ領域に保存するデータの内容の設定やＨ
ＤＤとの協調的機能を実現することにより、キャッシュ
システムの効率的な運用を図り、結果的にコンピュータ
システムの性能を向上させることが可能なデータ記憶シ
ステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
システムの外部記憶装置として磁気ディスク装置及びフ
ラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される半導体ディスク装
置からなるデータ記憶システムであって、半導体ディス
ク装置を磁気ディスク装置のキャッシュメモリとして機
能させるキャッシュシステムを含むものである。キャッ
シュシステムの主構成要素であるキャッシュ制御手段
は、例えばユーザインターフェースを介して設定される
データ保存機能を実行して、磁気ディスク装置に保存さ
れている情報の中で指定された特定情報を読出して、半
導体ディスク装置の指定領域に保存する。このような機
能により、例えば使用頻度の高いアプリケーション・プ
ログラム（ＡＰ）の起動情報を半導体ディスク装置に確
保したキャッシュ領域に保存し、かつ削除指示があるま
で恒久的に保存することができる。従って、使用頻度の
高いＡＰの起動情報はアクセス頻度が高いため、恒久的
に保存することにより、キャッシュ機能を有効に発揮さ
せることができる。
【００１０】さらに、本発明の半導体ディスク装置の記
憶領域を恒久的データの保存領域と、高速アクセス領域
と、不揮発性キャッシュ領域とに分割し、キャッシュ制
御手段はそれらの各キャッシュ領域を管理する。具体的
には、恒久的データの保存領域には前述のような例えば
使用頻度の高いＡＰの起動情報などを保存する。高速ア
クセス領域は、ＯＳやＡＰが直接アクセスできる領域と
し、例えばスワップファイルなどを保存する高速アクセ
スの可能な領域として設定する。また、高速アクセス領
域は、恒久的データの保存領域と不揮発性キャッシュ領
域とがＨＤＤからアクセスされたデータを保存する領域
であるのに対して、必ずしもＨＤＤからアクセスしたデ
ータだけでなく、例えばスワップファイルなどのように
それ以外のデータを保存する。このような構成により、
半導体ディスク装置の記憶領域を使用状況に適切なデー
タに応じて有効に使用することができる。従って、シス
テムのパフォーマンスを最適化できるキャッシュシステ
ムを実現することができる。
【００１１】さらに、本発明のキャッシュ制御手段は、
例えばスワップファイルを高速アクセス領域に保存する
ときに、そのファイルサイズに応じて高速アクセス領域
を拡大する機能を有する。拡大領域としては、例えば不
揮発性キャッシュ領域から保存データをＨＤＤに移動さ
せて、その空き領域を使用する。また、ＨＤＤ内に拡大
領域を確保し、高速アクセス領域に保存できないスワッ
プファイルなどのファイルの一部を保存する。このよう
なファイルサイズが可変するようなスワップファイルな
どの情報を、キャッシュ領域を自在に可変させて保存す
ることが可能となる。この場合、ＨＤＤとの協調機能を
発揮させることにより、半導体ディスク装置の高速アク
セス性とＨＤＤの大容量のファイル領域のそれぞれを有
効に利用して、結果的にコンピュータシステムの高性能
化を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の実施形態に関係する
ディスク・キャッシュシステムの要部を示すブロック図
であり、図２は同実施形態に関係するコンピュータシス
テムの要部を示すブロック図である。 （ディスク・キャッシュシステム）本発明のディスク・
キャッシュシステムは、図１に示すように、例えばパー
ソナルコンピュータなどのコンピュータシステムにおい
て、外部記憶装置であるＨＤＤ２のキャッシュメモリと
して、フラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される半導体デ
ィスク装置１を利用してキャッシュ機能を発揮させる。
システムの主構成要素であるキャッシュシステムコント
ローラ（以下単にコントローラと称する）３は、コンピ
ュータシステムのＯＳの管理下で機能するデバイスドラ
イバ（ソフトウェア）の一種として実現される。コント
ローラ３は、半導体ディスク装置１およびＨＤＤ２に対
して、それぞれのデバイスドライバ（フラッシュメモリ
ドライバとハードディスクドライバ）を介してデータ入
出力制御（キャッシュ動作制御）を実行する。さらに、
コントローラ１は、ＯＳとアプリケーション・プログラ
ム（ＡＰ）を含むホストシステム４と各ディスク装置
１，２との間に介在するような構成であり、ホストシス
テム４からのＨＤＤに対するアクセス要求（リード／ラ
イトコマンドの発行）に従って、半導体ディスク装置１
およびＨＤＤ２をいわば統合した記憶システムとして制
御するものである。 （コンピュータシステム）本発明のディスク・キャッシ
ュシステムは、図２に示すようなコンピュータシステム
に適用される。本発明のコンピュータシステムとして
は、周辺デバイスが接続されるローカルバスとしてＰＣ
Ｉバス２０を使用し、ＣＰＵ２２とＰＣＩバス２０とが
ホスト／ＰＣＩブリッジ２１を介して接続された方式を
想定している。
【００１３】コンピュータシステムは、ブリッジ２１に
接続されたメインメモリ２３と、ＰＣＩバス２０に接続
されたカードバス対応のＰＣカードコントローラ２４
と、ＨＤＤ２と、フラッシュドライブ（ＡＴＡ仕様ドラ
イブ）２６と、フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）
２７と、さらに基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を格納
したＢＩＯＳＲＯＭ２８とを有する。図１に示す半導体
ディスク装置１は、ＰＣカードコントローラ２４により
制御されるフラッシュメモリカード２５およびフラッシ
ュドライブ２６から構成されていると想定する。ＦＤＤ
２７は、交換媒体であるフロッピーディスクによりＯ
Ｓ、ＡＰ、または本発明に関係するキャッシュシステム
ドライバなどの各種ドライバをシステムにインストール
することを実現する。なお、ＨＤＤ２、およびフラッシ
ュドライブ２６またはフラッシュメモリカード２５には
相互に異なるドライブ番号（＃０，＃１）が割り当てら
れる。ホストシステム４のＯＳやＡＰは、ハード構成と
してはＨＤＤ２と半導体ディスク装置１とは相互に異な
るドライブとして取り扱う。従って、半導体ディスク装
置１であるフラッシュドライブ２６またはフラッシュメ
モリカード２５の各記憶領域において、本発明に関係す
るキャッシュ領域として利用される以外の記憶領域につ
いては、ＯＳやＡＰはキャッシュシステムコントローラ
３を介して通常の外部記憶装置として使用することがで
きる。 （第１の実施形態）前述のようなシステム構成におい
て、第３図のフローチャートを参照して本発明の第１の
実施形態を説明する。
【００１４】まず、本発明では、図１に示すように、半
導体ディスク装置１に確保したキャッシュ領域として、
恒久的保存領域１０Ａと、高速アクセス領域１０Ｂと、
不揮発性キャッシュ領域１０Ｃとに分割して管理され
る。第１の実施形態は、恒久的保存領域１０Ａを使用し
たキャッシュ機能である。
【００１５】同実施形態では、例えばユーザが使用頻度
の高いＡＰを、常に高速に起動させたい場合を想定す
る。ＡＰを起動する前に、ユーザはシステムに設けられ
たユーザインターフェースを介して、コントローラ３に
含まれるデータ保存ユーティリティ（データ保存機能）
を起動させる（ステップＳ１）。このデータ保存ユーテ
ィリティは、機能停止の指示があるまでＨＤＤ２から読
出したデータを、半導体ディスク装置１に保存する動作
を実行する。このとき、ユーザはデータ保存ユーティリ
ティの起動と共に、データ保存領域として恒久的保存領
域１０Ａを設定する。
【００１６】次に、ユーザはコンピュータシステム、即
ちホストシステム４に対して起動を指示する（ステップ
Ｓ２）。ホストシステム４はＨＤＤ２に対するリードコ
マンドを発行し、ＡＰの起動に必要な起動情報を読出す
制御を行なう（ステップＳ３）。コントローラ３はデー
タ保存ユーティリティの起動により、ＨＤＤから読出さ
れたＡＰの起動情報を設定された半導体ディスク装置１
の恒久的保存領域１０Ａに保存する（ステップＳ４）。
ＡＰの起動が完了した時点で、ユーザの指示によりデー
タ保存ユーティリティを停止させる（ステップＳ５，Ｓ
６）。このような操作により、ユーザが指定したＡＰの
起動情報を半導体ディスク装置１の恒久的保存領域１０
Ａに保存される。
【００１７】ここで、半導体ディスク装置１の恒久的保
存領域１０Ａには、ユーザが指定したファイル名により
保存される。また、保存したファイルがどのＡＰに対応
するものであるかを示す意味付け情報およびその他のコ
メント情報などの記録もデータ保存ユーティリティによ
り実行される。従って、ユーザは、ユーザインターフェ
ースを介してファイル名を入力することにより、保存し
たファイルである起動情報をいつでも参照し、かつ不要
になれば削除を指示できる。ユーザからの削除指示がな
ければ、ＡＰの起動情報は半導体ディスク装置１の恒久
的保存領域１０Ａに１個のファイルとして恒久的に保存
することができる。
【００１８】次に、ユーザがＡＰの起動を指示したとき
に、ホストシステム４はコントローラ３に対してＨＤＤ
２のリードコマンドを発行する（ステップＳ７のＹＥ
Ｓ）。コントローラ３は半導体ディスク装置１の恒久的
保存領域１０Ａをアクセスすると、ＡＰの起動情報がヒ
ットするため、ＨＤＤ２をアクセスすることなくＡＰの
起動情報をホストシステム４に供給できる（ステップＳ
８）。これにより、ＡＰの起動に必要な起動情報がＨＤ
Ｄ２ではなく、半導体ディスク装置１から高速に読出さ
れるため、結果的にＡＰは高速に起動することになる
（ステップＳ９）。ここで、前述したように、ユーザか
ら削除指示があるまで、ＡＰの起動情報は恒久的保存領
域１０Ａに恒久的に保存されているため、常に指定した
ＡＰを高速に起動させることができる。 （第１の実施形態の変形例１）図４は第１の本実施形態
の変形例を示すフローチャートである。変形例は、例え
ばある種のＯＳの起動の様に、電源投入時からＯＳの起
動完了までが一連の動作として実行される場合に、その
起動情報を半導体ディスク装置１の恒久的保存領域１０
Ａに保存するためのモード（データ保存モード）を設定
する方式である。
【００１９】システムの電源投入時に、ユーザからユー
ザインターフェースを介してデータ保存モードが設定さ
れると、コントローラ３はそのデータ保存モードを半導
体ディスク装置１の恒久的保存領域１０Ａに保存する
（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。その後に電源オフしてか
ら再度電源を投入したときに、コントローラ３は設定さ
れたデータ保存モードにより、データ保存ユーティリテ
ィを起動する（ステップＳ１４）。コントローラ３はデ
ータ保存ユーティリティの起動により、ＨＤＤから読出
されたＯＳの起動情報を半導体ディスク装置１の恒久的
保存領域１０Ａに保存する（ステップＳ１５，Ｓ１
６）。ＯＳの起動が完了すると、ＯＳの起動情報の保存
処理は終了となる（ステップＳ１７，Ｓ１８）。
【００２０】このような方式により、電源投入時から自
動的に立ち上がるＯＳに対して、その起動に必要な起動
情報を、キャッシュシステムはＨＤＤから読出して半導
体ディスク装置１の恒久的保存領域１０Ａに保存するこ
とができる。従って、次にＯＳが起動するときには、半
導体ディスク装置１の恒久的保存領域１０Ａから高速に
起動情報をアクセスすることができる。これにより、結
果的にＯＳの起動が高速化できるように、キャッシュ機
能を有効に発揮させることができる。
【００２１】また、ＯＳの起動情報も前記のＡＰの起動
情報と同様に、１個のファイルとして半導体ディスク装
置１に保存することにより、ユーザにより参照または削
除が可能である。これにより例えばパーソナルコンピュ
ータの出荷時に、プリインストールされたＯＳがキャッ
シュシステムにより、半導体ディスク装置１に保存され
ている場合でも、ユーザの判断により削除が可能であ
る。即ち、パーソナルコンピュータの再起動をほとんど
実行せずに、ＢＩＯＳ２８のリジューム機能によりＯＳ
を起動するユーザには、削除しても差支えない場合があ
るが、それを可能にすることができる。 （第１の実施形態の変形例２）第１の実施形態の変形例
２は、図２に示すように、システムのＢＩＯＳ２８がキ
ャッシュシステムの動作プログラム（コントローラ３の
一部）を含む方式である。このような方式であれば、電
源投入時に、ＢＩＯＳ２８は半導体ディスク装置１をア
クセスすることにより、ＨＤＤ２を起動させることな
く、システムの起動させることが可能となる。従って、
ＨＤＤ２を起動させるための消費電力を節約できるた
め、省電力モードのコンピュータに適用することができ
る。
【００２２】また、システムのリジューム機能を有する
ＢＩＯＳ２８は、リジューム状態から復帰の際に、半導
体ディスク装置１をアクセスすることにより、ＨＤＤ２
を起動させることなく、システムを電源オフの前から再
起動させることができる。 （第２の実施形態）第２の実施形態は、前述したよう
に、半導体ディスク装置１に確保したキャッシュ領域の
中で、高速アクセス領域１０Ｂを使用したキャッシュ機
能である。この高速アクセス領域１０Ｂは、ＯＳまたは
ＡＰからキャッシュシステム（コントローラ３）を介し
て、直接的にアクセスできる領域である。
【００２３】ここで、キャッシュシステム（コントロー
ラ３）は、図５のフローチャートに示すように、ホスト
システム４からＨＤＤ２に対するリードコマンドが発行
したときに、そのデータが半導体ディスク装置１に保存
されていれば、半導体ディスク装置１から高速にアクセ
スすることになる（ステップＳ２０，Ｓ２１のＹＥ
Ｓ）。一方、ヒットしない場合であって、それが前述し
たようにユーザが指定された恒久的データであれば、コ
ントローラ３は半導体ディスク装置１の恒久的保存領域
１０Ａに保存する（ステップＳ２１のＮＯ，Ｓ２２，Ｓ
２３）。また、恒久的データでない場合には、コントロ
ーラ３は不揮発性キャッシュ領域１０Ｃに保存する（ス
テップＳ２２のＮＯ，Ｓ２４）。即ち、半導体ディスク
装置１の恒久的保存領域１０Ａおよび不揮発性キャッシ
ュ領域１０Ｃは、必ず一度はＨＤＤ２から読出されたデ
ータが保存される領域である。不揮発性キャッシュ領域
１０Ｃについては、ユーザが直接的には意図的な操作が
できず、キャッシュシステムが独自で使用するキャッシ
ュ領域である。
【００２４】これに対して、本実施形態に関係する高速
アクセス領域１０Ｂは、ＯＳやＡＰが直接アクセスでき
るため、必ずしもＨＤＤ２から読出されたデータだけで
なく、全く新規に書き込まれるデータの保存領域として
も機能する。本実施形態の具体例として、スワップファ
イルを保存する場合を、図６のフローチャートを参照し
て説明する。
【００２５】まず、コンピュータシステムにおいて、ス
ワップファイルが生成されると、コントローラ３はホス
トシステム４からのアクセス要求に応じて、半導体ディ
スク装置１の高速アクセス領域１０Ｂをアクセスする
（ステップＳ３０，Ｓ３１）。即ち、メインメモリ２３
に格納されているプログラム以外のプログラムを実行す
る場合に、メインメモリ２３に格納されていたプログラ
ム（データも含む）をスワップファイルとして、通常で
はＨＤＤ２に退避させるスワップ処理が実行される。
【００２６】コントローラ３は、スワップファイルのフ
ァイルサイズに応じた高速アクセス領域１０Ｂが確保さ
れているか否かを判定する（ステップＳ３２）。確保さ
れていれば、コントローラ３は、スワップファイルを高
速アクセス領域１０Ｂに保存する（ステップＳ３３，Ｓ
３４）。ＯＳは、ファイル名により高速アクセス領域１
０Ｂに保存されているスワップファイルを参照すること
ができる。従って、必要に応じて高速アクセス領域１０
Ｂからスワップファイルを読出して、メインメモリ２３
に復帰させることができる。
【００２７】一方、スワップファイルのファイルサイズ
が相対的に大きく、確保された高速アクセス領域１０Ｂ
では保存できない場合には、キャッシュシステムは以下
のような方式により、キャッシュ領域を拡大させる処理
を行なう。即ち、コントローラ３は前記の不揮発性キャ
ッシュ領域１０Ｃが使用可能であるか否かを判定する
（ステップＳ３５）。可能であれば、コントローラ３は
不揮発性キャッシュ領域１０Ｃまでキャッシュ領域を拡
大して、スワップファイルを高速アクセス領域１０Ｂと
不揮発性キャッシュ領域１０Ｃとからなるキャッシュ領
域に保存する（ステップＳ３６）。
【００２８】また、コントローラ３は予めＨＤＤ２内に
大容量のファイル領域を確保し、高速アクセス領域１０
Ｂを実質的にＨＤＤ２のファイル領域まで拡大してスワ
ップファイルを保存する（ステップＳ３７）。このと
き、スワップファイルのファイルサイズに応じて、ＨＤ
Ｄ２に確保したファイル領域を拡大してもよい。
【００２９】以上のように本実施形態によれば、ＯＳや
ＡＰによりアクセス可能な半導体ディスク装置１の高速
アクセス領域１０Ｂを利用することにより、例えばファ
イルサイズの可変なスワップファイルなどのファイル情
報を保存（退避）することができる。スワップファイル
をＨＤＤ２に退避させる従来方式に対して、半導体ディ
スク装置１の高速アクセス領域１０Ｂを使用するため、
必要に応じてスワップファイルを高速にアクセスするこ
とができる。即ち、メインメモリ２３に高速に復帰させ
ることができる。
【００３０】また、ＨＤＤ２を協調的に利用することに
より、高速アクセス領域１０Ｂのキャッシュ領域を実質
的に拡大することができる。従って、スワップファイル
のファイルサイズが高速アクセス領域１０Ｂに対してか
なり大きい場合でも、ＨＤＤ２の大容量のファイル領域
を確保して、スワップファイルの保存を実現することが
できる。 （第３の実施形態）図７は第３の実施形態に関係するフ
ローチャートであり、前述の半導体ディスク装置１の恒
久的保存領域１０Ａおよび不揮発性キャッシュ領域１０
Ｃに関するものである。
【００３１】恒久的保存領域１０Ａおよび不揮発性キャ
ッシュ領域１０Ｃは、ＨＤＤ２のキャッシュメモリとし
て機能するため、通常ではデータ更新が発生した場合に
は更新データをＨＤＤ２に逐一書き込むことになる。本
実施形態は、ユーザにより各領域１０Ａ，１０Ｃ毎にモ
ード設定を可能にして、それぞれについて更新データを
逐一書込むか否かを設定できるようにしたものである。
【００３２】半導体ディスク装置１上においてデータ更
新が発生すると、コントローラ３はユーザによる各領域
１０Ａ，１０Ｃ毎にモード設定を確認する（ステップＳ
４０）。即ち、恒久的保存領域１０Ａについてモード設
定がなされている場合には、コントローラ３は半導体デ
ィスク装置１からデータが消去または移動されるまで、
ＨＤＤ２に対する更新データの書き込みを禁止する（ス
テップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。当然ながらそれらの
条件が成立すると、更新データをＨＤＤ２に書き込む。
モード設定がない場合には、従来方式と同様に、更新デ
ータを逐一ＨＤＤ２に書き込む（ステップＳ４４）。
【００３３】同様に、不揮発性キャッシュ領域１０Ｃに
ついてモード設定がなされている場合には、コントロー
ラ３は半導体ディスク装置１からデータが消去または移
動されるまで、ＨＤＤ２に対する更新データの書き込み
を禁止する（ステップＳ４５，Ｓ４６）。一方、モード
設定がない場合には、従来方式と同様に、更新データを
逐一ＨＤＤ２に書き込む（ステップＳ４７）。
【００３４】このような方式により、データ更新の際
に、逐一ＨＤＤ２に書き込む動作をしないことによりＨ
ＤＤ２に対するアクセス頻度を低減できるため、コンピ
ュータシステムの処理効率を向上させることができる。
また、モード設定により、恒久的保存領域１０Ａについ
てはＨＤＤ２の書き込みを禁止することにより、例えば
ＡＰの起動時にＨＤＤ２のアクセスを大幅に低減させる
ことができる。逆に、不揮発性キャッシュ領域１０Ｃに
ついては、逐一ＨＤＤ２への書き込みを行なうことによ
り、例えば前述したように、高速アクセス領域１０Ｂの
キャッシュ領域を拡大する場合に、不揮発性キャッシュ
領域１０Ｃのデータを廃棄すればよいので、ＨＤＤ２へ
の保存操作を行なうことなく、高速アクセス領域１０Ｂ
のキャッシュ領域を効率よく拡大することが可能とな
る。 （第３の実施形態の変形例１）第３の実施形態の変形例
１は、不揮発性キャッシュ領域１０Ｃに対して、予め新
規書込み用記憶領域を設ける方式である。このような方
式であれば、ＨＤＤ２をアクセスすることなく、更新デ
ータをその新規書込み用記憶領域に保存することができ
る。当然ながら、新規書込み用記憶領域の全てに更新デ
ータが保存されると、ＨＤＤ２をアクセスして保存処理
を実行することになる。この場合、更新データがある程
度纏まって不揮発性キャッシュ領域１０Ｃに保存された
後に、ＨＤＤ２をアクセスするため結果的にＨＤＤ２の
アクセス頻度を低減できる。これにより、ＨＤＤ２の動
作なしでの省電力化と静寂環境化を実現することができ
る。さらに、新規書込み用記憶領域もユーザにより設定
可能なようにすることにより、ユーザの操作環境を向上
させることが可能となる。 （第３の実施形態の変形例２）図８は第３の実施形態の
変形例２を示すフローチャートである。変形例２は、恒
久的保存領域１０Ａおよび不揮発性キャッシュ領域１０
Ｃにおいて、保存するデータの区分をＨＤＤ２に対する
コマンド発行のセクタカウント値（ＳＮ）により行なっ
て、かつ各領域１０Ａ，１０Ｃ毎に設定を可変できる方
式である。
【００３５】即ち、コントローラ３は、ＨＤＤ２に対す
るリードコマンドが発行されたときに、セクタカウント
値（ＳＮ）を認識してデータを区分する（ステップＳ５
０，Ｓ５１）。データが、前述したように、高頻度で利
用するＡＰの起動データのような場合には、コントロー
ラ３は全てのデータを半導体ディスク装置１の恒久的保
存領域１０Ａに保存する（ステップＳ５３）。また、使
用頻度が低いＡＰの場合には、セクタカウント値（Ｓ
Ｎ）の小さいコマンドに対するアクセスに対応するデー
タのみを半導体ディスク装置１の恒久的保存領域１０Ａ
に保存する（ステップＳ５４のＹＥＳ）。それ以外は、
半導体ディスク装置１の恒久的保存領域１０Ａには保存
しない（ステップＳ５５）。これにより、半導体ディス
ク装置１の記憶領域を徒に消費することなく、ユーザの
意図に対して最適化を図ることが可能とである。
【００３６】また、前記のデータの区分を行なうための
セクタカウント値（ＳＮ）をアクセス頻度に応じて学習
効果的に可変としてもよい。例えば、ある長いサイズの
アクセスに対して、ＨＤＤ２全体に対するアクセスの繰
り返しのある範囲内の１，２回目では半導体ディスク装
置１には保存せずに、３回目が発生した場合に半導体デ
ィスク装置１には保存させる。即ち、アクセス頻度とセ
クタカウント値とに基づいて決定されるしきい値を越え
たアクセスデータが、半導体ディスク装置１の保管対象
となる。これにより、ランダムアクセス性が高く、かつ
アクセス頻度の高いデータを半導体ディスク装置１に保
存するため、キャッシュシステムの有効性を高めること
ができる。
【００３７】なお、キャッシュシステムは、ＯＳやＡＰ
からのＨＤＤ２に対するアクセスはＨＤＤ２の物理的な
アドレスまたはファイル名により理解する。物理的なア
ドレスによりとらえた場合には、ＨＤＤ２内で物理的な
ファイルの移動があった場合（例えばＨＤＤのデフラグ
メンテーションを実施したなどの場合）には、恒久的保
存領域１０Ａに関しては、再度のキャッシュシステムに
対する登録が必要となる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
導体ディスク装置を利用した不揮発性のキャッシュシス
テムにおいて、キャッシュ領域に保存するデータの内容
の設定やＨＤＤとの協調的機能を実現することにより、
キャッシュシステムの効率的な運用を図り、結果的にコ
ンピュータシステムの性能を向上させることが可能なデ
ータ記憶システムを提供することができる。即ち、具体
的には、使用頻度の高いデータを高速アクセスの可能な
キャッシュ領域に恒久的に保存したり、ファイルサイズ
の可変なファイル情報をキャッシュ領域を必要に応じて
可変させて保存するような機能により、キャッシュシス
テムの有効性を高めることが可能となる。従って、結果
的に高速アクセス性と大容量のキャッシュ領域とを兼ね
備えた極めて有用なキャッシュシステムを実現し、コン
ピュータシステムのパフォーマンスの向上に寄与するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関係するディスク・キャッ
シュシステムの要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関係するコンピュータシステムの
要部を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に関係する動作を説明するため
のフローチャート。
【図４】第１の実施形態の変形例に関係する動作を説明
するためのフローチャート。
【図５】第２の実施形態に関係する動作を説明するため
のフローチャート。
【図６】第２の実施形態に関係する動作を説明するため
のフローチャート。
【図７】第３の実施形態に関係する動作を説明するため
のフローチャート。
【図８】第３の実施形態の変形例に関係する動作を説明
するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…半導体ディスク装置 ２…ハードディスクドライブ（磁気ディスク装置） ３…キャッシュシステムコントローラ（キャッシュ制御
手段） ４…ホストシステム（ＯＳ，ＡＰ） ２０…ＰＣＩバス ２１…ホスト／ＰＣＩブリッジ ２２…ＣＰＵ ２３…メインメモリ ２４…ＰＣカードコントローラ ２５…フラッシュメモリカード ２６…フラッシュドライブ ２７…フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ） ２８…ＲＯＭ（ＢＩＯＳ）

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンピュータシステムに適用し、磁気デ
    ィスク装置及びフラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される
    半導体ディスク装置の各外部記憶装置を使用したデータ
    記憶システムであって、 前記磁気ディスク装置及び前記半導体ディスク装置のそ
    れぞれのデータ入出力を制御し、前記半導体ディスク装
    置を前記磁気ディスク装置のキャッシュメモリとして機
    能させるキャッシュ制御手段を有し、 前記キャッシュ制御手段は、前記キャッシュメモリに対
    するデータ保存機能の設定開始から解除するまでに、前
    記磁気ディスク装置に保存されている情報の中から読出
    された全ての情報定又は指定された特定情報を読出し
    て、前記半導体ディスク装置の指定領域に保存する手段
    を具備したことを特徴とするデータ記憶システム。
  2. 【請求項２】 前記キャッシュ制御手段は前記半導体デ
    ィスク装置の指定領域に保存した特定情報を所定の削除
    指示があるまで恒久的に維持し、 前記特定情報の要求時に前記半導体ディスク装置の指定
    領域から読出すように制御する手段を有することを特徴
    とする請求項１記載のデータ記憶システム。
  3. 【請求項３】 前記キャッシュ制御手段は前記半導体デ
    ィスク装置の指定領域に保存した特定情報を所定の削除
    指示または更新動作があるまで恒久的に維持することを
    特徴とする請求項２記載のデータ記憶システム。
  4. 【請求項４】 前記キャッシュ制御手段は、アプリケー
    ション・プログラムの起動前に設定された前記データ保
    存機能の開始に応じて前記磁気ディスク装置に保存され
    ているプログラム起動用情報を読出して前記半導体ディ
    スク装置の指定領域に保存し、前記アプリケーション・
    プログラムの起動完了時の設定解除に応じて前記データ
    保存機能を停止させる手段を有することを特徴とする請
    求項１記載のデータ記憶システム。
  5. 【請求項５】 前記キャッシュ制御手段は前記半導体デ
    ィスク装置の指定領域に保存した特定情報に関する属性
    情報を付加し、 前記属性情報により前記特定情報の内容を参照する手段
    を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載
    のデータ記憶システム。
  6. 【請求項６】 前記アプリケーション・プログラムを前
    記コンピュータシステムにインストールするときに、前
    記データ保存機能の開始と終了を設定する手段を有する
    ことを特徴とする請求項３記載のデータ記憶システム。
  7. 【請求項７】 前記キャッシュ制御手段は、電源投入時
    から前記データ保存機能の設定を行なったときに、その
    設定を示すモード情報を前記半導体ディスク装置の指定
    領域に記録し、 電源の再投入から前記モード情報が解除されるまで前記
    磁気ディスク装置に保存されている情報の中で指定され
    た特定情報を読出して、前記半導体ディスク装置の指定
    領域に保存する手段を有することを特徴とする請求項１
    記載のデータ記憶システム。
  8. 【請求項８】 前記キャッシュ制御手段はキャッシュシ
    ステムを動作させるソフトウェアを有し、このソフトウ
    ェアの動作プログラムの一部が前記コンピュータシステ
    ムに設けられている基本入力システムに含まれた構成で
    あって、 前記基本入力システムは、前記コンピュータシステムの
    起動時に前記磁気ディスク装置のキャッシュメモリとし
    て前記半導体ディスク装置をアクセスし、システムの起
    動に必要な起動情報を読出すキャッシュシステムを機能
    させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載
    のデータ記憶システム。
  9. 【請求項９】 コンピュータシステムに適用し、磁気デ
    ィスク装置及びフラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される
    半導体ディスク装置の各外部記憶装置を使用したデータ
    記憶システムであって、 前記磁気ディスク装置及び前記半導体ディスク装置のそ
    れぞれのデータ入出力を制御し、前記半導体ディスク装
    置を前記磁気ディスク装置のキャッシュメモリとして機
    能させるキャッシュ制御手段を有し、 前記キャッシュ制御手段は、前記半導体ディスク装置の
    記憶領域を恒久的データの保存領域と、高速アクセス領
    域と、不揮発性キャッシュ領域とに分割管理し、前記恒
    久的データの保存領域及び前記不揮発性キャッシュ領域
    には前記磁気ディスク装置から読出されたデータを保存
    し、前記高速アクセス領域は前記コンピュータシステム
    から高速の外部記憶装置として機能させる手段を有する
    ことを特徴とするデータ記憶システム。
  10. 【請求項１０】 前記キャッシュ制御手段は、前記高速
    アクセス領域を前記コンピュータシステムから高速の外
    部記憶装置として機能させて、保存するファイルサイズ
    に応じて可変させる手段を有することを特徴とする請求
    項８記載のデータ記憶システム。
  11. 【請求項１１】 前記キャッシュ制御手段は、前記高速
    アクセス領域を前記磁気ディスク装置に確保したファイ
    ル領域まで拡大した領域として設定する手段を有するこ
    とを特徴とする請求項８または請求項９記載のデータ記
    憶システム。
  12. 【請求項１２】 前記キャッシュ制御手段は、前記高速
    アクセス領域を保存するファイルサイズに応じて、前記
    不揮発性キャッシュ領域まで拡大する手段を有すること
    を特徴とする請求項８または請求項９記載のデータ記憶
    システム。
  13. 【請求項１３】 前記キャッシュ制御手段は、前記半導
    体ディスク装置の記憶領域に保存したデータを更新した
    ときに、予め設定されたモード設定に従ってその更新デ
    ータを前記磁気ディスク装置に逐一書込むか否かを選択
    する手段を有することを特徴とする請求項８記載のデー
    タ記憶システム。
  14. 【請求項１４】 前記キャッシュ制御手段は、前記半導
    体ディスク装置の前記恒久的データの保存領域または不
    揮発性キャッシュ領域に保存したデータを更新したとき
    に、予め前記恒久的データの保存領域および不揮発性キ
    ャッシュ領域毎に設定されたモード設定に従ってその更
    新データを前記磁気ディスク装置に逐一書込むか否かを
    選択する手段を有することを特徴とする請求項１２記載
    のデータ記憶システム。
  15. 【請求項１５】 前記不揮発性キャッシュ領域には予め
    新規書込み用領域が含まれており、 前記キャッシュ制御手段は前記半導体ディスク装置の前
    記不揮発性キャッシュ領域に保存したデータを更新した
    ときに、前記新規書込み用領域にその更新データを保存
    して、前記不揮発性キャッシュ領域に保存された更新デ
    ータが所定のデータ量に到達したときに前記その更新デ
    ータを前記磁気ディスク装置に書込む手段を有すること
    を特徴とする請求項８記載のデータ記憶システム。
  16. 【請求項１６】 前記キャッシュ制御手段は、前記コン
    ピュータシステムから発行された前記磁気ディスク装置
    に対するコマンドの内容に基づいて、前記恒久的データ
    の保存領域または不揮発性キャッシュ領域に保存するデ
    ータを区分する手段を有することを特徴とする請求項８
    記載のデータ記憶システム。
  17. 【請求項１７】 前記キャッシュ制御手段は、前記コマ
    ンドの内容に基づいて前記恒久的データの保存領域に保
    存するデータを区分する場合に、前記キャッシュメモリ
    としてのデータ保存機能の設定を任意に変更可能である
    ように構成されたことを特徴とする請求項１５記載のデ
    ータ記憶システム。
  18. 【請求項１８】 前記キャッシュ制御手段は、前記コマ
    ンドの内容に基づいて前記不揮発性キャッシュ領域に保
    存するデータを区分する場合に、アクセス頻度に応じて
    前記コマンドの内容を学習効果的に可変し、相対的にア
    クセス頻度の高いデータを前記不揮発性キャッシュ領域
    に保存する手段を有することを特徴とする請求項１５記
    載のデータ記憶システム。
  19. 【請求項１９】 前記キャッシュ制御手段は、前記半導
    体ディスク装置の記憶領域に保存するデータまたは前記
    記憶領域から廃棄するデータの優先度を前記磁気ディス
    ク装置に対するコマンドの内容またはそれらのデータの
    アクセス頻度に基づいて決定する手段を有することを特
    徴とする請求項８記載のデータ記憶システム。
  20. 【請求項２０】 コンピュータシステムの磁気ディスク
    装置及びフラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される半導体
    ディスク装置の各外部記憶装置を使用したデータ記憶シ
    ステムに適用し、前記半導体ディスク装置を前記磁気デ
    ィスク装置のキャッシュメモリとして機能させるキャッ
    シュ制御方法であって、 前記キャッシュメモリに対するデータ保存機能の設定開
    始から前記磁気ディスク装置に保存されている情報の中
    で指定された特定情報を読出す処理と、 読出された前記特定情報を前記半導体ディスク装置の指
    定領域に保存する処理と、 前記データ保存機能の解除された時点で前記特定情報を
    読出す処理と前記指定領域に保存する処理とを停止する
    処理とを実行することを特徴とするキャッシュ制御方
    法。
  21. 【請求項２１】 コンピュータシステムの磁気ディスク
    装置及びフラッシュＥＥＰＲＯＭから構成される半導体
    ディスク装置の各外部記憶装置を使用したデータ記憶シ
    ステムに適用し、前記半導体ディスク装置を前記磁気デ
    ィスク装置のキャッシュメモリとして機能させ、前記半
    導体ディスク装置の記憶領域を恒久的データの保存領域
    と、高速アクセス領域と、不揮発性キャッシュ領域とに
    分割管理するキャッシュ制御方法であって、 前記磁気ディスク装置から読出されたデータを前記恒久
    的データの保存領域又は前記不揮発性キャッシュ領域に
    保存する処理と、 前記コンピュータシステムにより前記半導体ディスク装
    置を高速の外部記憶装置として機能させるときに、前記
    コンピュータシステムにより転送されたデータを前記高
    速アクセス領域に保存する処理とを実行することを特徴
    とするキャッシュ制御方法。
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