JPS58158756A - バツフア内蔵型デイスク・サブシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気ディスク装置及びディスク制御装置を備え
たディスク・サブシステムに関するモノであり、磁気デ
ィスク装置又はディスク制御装置にバックアメモリを内
蔵させたものである。

従来、この種のディスクのサブシステムとして第１図に
示すものが知られている。第１図において、１は磁気デ
ィスク装置であり、回転位置検出（Ｒｏｔａｔｉｏｎａ
ｌ　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　）機構を有す
る。

２はディスク制御装置であり、複数台（数台〜＋数台）
の磁気ディスク装置１を制御するものである。

この第１図のディスク・サブシステムの動作は次のよう
である。磁気ディスク装置１のアクセスは、基本的には
シーク動作、回転待ち、データ転送からなり、基本的な
ディスク・アクセスの手順が第２図に示されている。第
２図において、時刻ｔ１にディスク制御装置２から磁気
ディスク装置１に対して発せられたシーク命令にょっ工
磁気ディスク装置１はシーク動作を開始する。時刻ｔ！
にシーク動作が完了すると、磁気ディスク装置１はディ
スク制御装置２に対してその旨を通知し、ディスフ制御
装置２は折り返しセットセクタ命令を出す。この命令は
データ転送を開始するセクタの番地を通知するもので、
この命令を受けた磁気ディスク装置１はアクセス−ヘッ
ドが該セクタに近づいたときに回転位置検出信号（ＲＰ
Ｓ信号）をディスク制御装置２に供給する（時刻ｔ３°
）。上記回転位置検出機能をディスク制御装置２に持た
せている場合もあり、その場合はセットセクタ命令は出
されず、ＲＰＳ信号もディスク制御装置２内で作られる
。上記回転位置検出機能が磁気ディスク装置１にある場
合でも、ディスク制御装置２にある場合でも、ＲＰ８信
号の発生によってデータ転送が開始（厳密にはデータ転
送が開始される前にサーチ動作が行なわれるが、ここで
はサーチ動作もデータ転送に含めて説明する）され、時
刻ｔ４にデータ転送が終了する。時刻１．から時刻ｔ４
までの時間は、テバイス・サービス時間と称され、５こ
の間磁気ディスク装置１はビジー状態となる。一方、デ
ィスク制御装置２は時刻ｔｉと時刻を鵞の各々（回転位
置検出機構をディスク制御装置２が有する場合は時刻ｔ
１のみ）の前後わずかの時間と、時刻ｔ３から時刻ｔ４
に至る間の時間がビジー状態であって、残りの時間は該
ディスク制御装置に接続された他の磁気ディスク装置１
に対してサービスを行うことができる。

上記ＲＰＳ信号が発生した時点において、ディスク制御
装置２が他の磁気ディスク装置１に対するサービスを行
なっている場合、そのＲＰＳ信号は棄却される。このＲ
ＰＳ信号が棄却されることは、ＲＰＳミスと称される。

ＲＰＳミスが発生すると、磁気ディスク装置１はディス
クが１回転した後、再びＲＰＳ信号を出す。ＲＰＳミス
の発生と、それに伴う１回転後のＲＰＳ信号の出力は、
ＲＰＳ信号が受理されるまで繰返される。第３図は上記
ＲＰＳ信号の一具体例を示すものである。この第６図に
おいて、時刻１ｆｉ１　ｓ　ｔｓｌに発生したＲＰＳ信
号は棄却され、その結果時刻ｔ３１　ｓ　ｔｓｓ　ｌｆ
ｃおいてＲＰＳ信号を再出しており、時刻ｔｓｓによ５
や＜ＲＰ８信号が受理されてデータ転送が開始されてい
る。

上記の説明で明らかなように、過度のＲＰｓミスの発生
は、磁気ディスク装置１の応答時間（デノ（イス・サー
ビス時間）を長びかせ、ひいてはディスク会サブシステ
ムの処理能力を低下させる。しかし、ディスク制御装置
２が複数台の磁気ディスク装置１を制御している以上、
回転位置検出機構を持つ磁気ディスク装置１０ＲＰＳ　
ミス発生を防ぐことは困難である。

従来の磁気ディスク装置は、上記したような動作をして
いるので、ＲＰＳミスが発生したときには、ディスクの
１回転分だけ更に待ち時間が増加する（通常ディスクの
１回転Ｋｌ！する時間はＲＰＳ　ミスが発生しなかった
ときの平均デバイスサービス時間と同程度である）。ま
た、一度アクセスしたセクタの近傍に続けてアクセスす
る場合も、再度口〜 転待ちが必要であるなどの欠点があった。

この発明は上記した従来のものの欠点を除去するために
なされたものであり、磁気ディスク装置又はディスク制
御装置にバックアメモリを内蔵することにより、ＲＰＳ
ミスの発生に伴なう待ち時間を最小限に抑えることがで
きるディスク・サブシステムを提供することを目的とし
ている。

この発明のもう一つの目的は、磁気ディスク装置の読み
出し動作において、その直前にアクセスしたセクタの近
傍を読み出す頻度が稼動中の計算機システムにおいて高
いことに着目し、ディスク制御装置からの要求がなくと
も、近傍のデータをバッファメモリに移しておいて、要
求がきたときには、ただちにデータを転送できるディス
ク・サブシステムを提供することにある。

この発明の更にもう一つの目的は、ディスク制御装置か
らバッファメモリへのデータ転送（すなわち磁気ディス
ク装置への書き込み動作）をシーク動作と並行して行な
わせる′ことによって、高い応答性能を有するディスク
番サブシステムを提供・することＫある。

以下、この発明や一実施例を第４図乃至第７図について
詳細に説明する。第４図はバッファ内蔵型磁気ディスク
装置を用いたディスク・サブシステムの概略を示すもの
である。この図において、１、は磁気ディスク装置、田
は磁気ディスク装置１ａからの読み出しデータを貯蔵す
る読み出し用バッファ、５０は磁気ディスク装置への書
き込みデータを貯蔵する書き込み用バッファ、６０は上
記バッファ３０．５０を制御するバッファ制御回路であ
る２２は前記したディスク制御装置である。

上記第４図に示したディスク・サブシステムの動作につ
いて説明すると、先ず読み出し用バッファ３０は磁気デ
ィスク装置１１からそれぞれの信号線４０ｍ、　４１．
４２を介して読み出した各別のデータを貯蔵し、信号線
４８ｍ、４８を経てディスク制御装置２へ送出する。こ
のバッファは６トラツク分（６トラツクというのは、あ
くまでも−例であり、トラック単位であればトラック数
は任意である）の容量を持ち、シーク命令で指定された
トラックと、その前後のトラックのデータを貯蔵する。

データの貯蔵は、シーク動作が終了して最初に遭遇した
セクタから開始し、次にシーク動作が開始されるまで続
行する。上記バッファ６０からのデータ送出は、希望す
るデータがバッファ３０に到着したとき、又はすでにバ
ックアロ０内に貯蔵されていたならば、直ちに開始され
る。

上記読み出し用バッファ６０は、例えば第５図のように
構成されている。この図において、３１はランダム・ア
クセス・メモリであり、３７．３８．３９はそれぞれ該
ランダム・アクセス・メモリのデータ入力、データ出力
、アドレス入力を示すものである。

前記信号線４０ａ、４１．４２は、それぞれ磁気ディス
ク装置１ａからの読み出しデータを転送するものであり
、シーク命令で指定されたトラックからのデータが信号
線４０ｍを介して、その次のトラックからのデータが信
号線４１を介してまた前のトラックからのデータが信号
線４２を介し℃供給される。信号線４０ｍ、　４１．４
２で転送されるデータはそれぞれ１ビツト毎の直列デー
タであり、それを直並列変換回路で並列データ（例えば
８ビツトの並列データ）に変換し、データ選択回路６２
で６組の入力線４７゜４８．４９から１組を選択してラ
ンダム−アクセス・− メモリ３１にデータを供給する。このランダム・アクセ
ス・メモリ６１から読み出したデータ出力６８は、直並
列変換回路６５で再び直列データに戻され、前記信号線
４８ｍを通じてディスク制御装置２へ送出される。信号
線４０ａ、４１，４２，４８ｍのデータ転送速度は総て
同一であり、代表的には１．２メガバイト／秒程度の速
度である。前記入力線４７．４８．４９　Ｋ並列データ
が到着してから次の並列データが到着するまでの時間に
、ランダム・アクセス・メモリろ１は６回の書き込み動
作と、１回の読み出し動作を行う。

この動作によって読み出し用バッファ３０を外部からみ
ると、６トラツク分のデータを貯蔵することと、ディス
ク制御装置２へのデータ送出を同時に、かつ連続的に行
なっているように動作する。上記ランダム・アクセス・
メモリ６１のアドレス入力３９からのアドレスは４種類
のアドレス入力４３，４４　。

４５．４６からデータ選択回路３３によって選択されて
供給されている。上記アドレス人力４３は、ランダム・
アクセスウメモリ６１の書き込み動作時のアドレスを与
えるもので、二つの定数加算器５６ｍ　、　３６Ｊによ
って６組のアドレスを生成し、これらがそれぞれ上記ア
ドレス入力４５，４５．４６としてランダム・アクセス
・メモリ３１に供給され、３トラツク分のバッファ領域
を番地付けする。上記アドレス入力４３．４５．４６と
してランダム・アクセス・メモリ６１に供給されるそれ
ぞれのアドレスと、入力線４７．４８４９によって転送
されるそれぞれのデータとの対応は可変であり、状況に
よって変更される。一方、上記アドレス人力４４は、ラ
ンダムφアクセス・メモリ３１の読み出し動作時のアド
レスを与える。また、二つのデータ選択回路３２．３３
は、前記バッファ制御回路６０によって制御される。

次に、前記した書き込み用バッファ５０について説明す
る。このバッファ５０は、例えば第６図のように構成さ
れている。この図において、５１はＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓ
ｔ　−ｉｎ　Ｆｉｒ＋５ｔ−ｏｕｔ　）型メモリ、５２
ｍは直列データを並列データ（例えば８ピット並列デー
タ。

読み出し用バッファ６０の並列データと長さが同一であ
る必要はない。）に変換する直並列変換回路、５２４は
並列データを直列データに戻す直並列変換回路、４８４
　、４０１は信号線であり、これらの信号線により、前
記ディスク制御装置２から磁気ディスク装置１ａへの書
き込みデータが転送される。５６はＦＩＦＯ型メモサメ
モリ５１消号を転送する制御線である。

上記ディスク制御装置２から供給されたデータは、直並
列変換回路５２ａＩＣよって並列データに変換され、Ｆ
ＩＦＯ型メモ！７５１に貯蔵される。磁気ディスク装置
１１のアクセスヘッドがシーク命令で指定されたセクタ
に到達したとき、ＦＩＦＯ型メモサメモリ５１が直並列
変換回路５２１によって直列データに変換され、信号線
４０４を経て磁気ディスク装置１ａｋ供給されると共ｋ
、信号線４０ｍを経て読み出し用バッファ６０にも供給
される。データの供給はＦＩＦＯ型メモサメモリ５１　
ｅｍｐｔｙ　）になるまで続けられる。また、このＦＩ
ＦＯ型メモサメモリ５１制御線５３を通じてバッファ制
御回路６０によって制御される。

次に、バッファ制御回路６０を第７図について説明する
。第７図はバッファ制御回路６ｏの一例を示すものであ
り、この図において、６１は読み出しアドレス・レジス
タ、６２は書き込みアドレス・レジスタ、６３はシーク
アドレス・レジスタ、６４はアクセス・ヘッド・アドレ
ス・レジスタ、６５は比較器、６６は読み出し用バッフ
ァ３０のデータ利用可否フラッグである。上記読み出し
アドレス・レジスタ６１は、磁気ディスク装置１＆に対
する読み出し要求が発生したときに、データ転送を開始
すべきトラック・アドレス及びセクタφアドレスを保持
し、書き込みアドレス＊Ｖジスタロ２は書き込み動作時
にデータ転送を開始すべきトラック・アドレス及びセク
タ・アドレスを保持する。上記読み出しアドレス会レジ
スタ６１、書き込みアドレス−レジスタ６２はシーク命
令を受けたとき、シーク命令のアドレス部を信号線４８
ｃを通じてセットし、データ転送を行なったときに転送
したデータ量に応じて更新する。シークアドレス拳レジ
スタ６６はシーク命令のアドレス部を保持し、シーク動
作完了時にそノ内容の一部をアクセス・ヘッド・アドレ
ス・レジスタ６４へ渡し、自分自身はクリアする。この
アクセス−ヘッド１・アドレス−レジスタ６４はシーク
・アドレス・レジスタ６６からシリンダ・アドレスと、
トラック・アドレスを受取り、セクタ・アドレス及びセ
クタ内の移動量は信号線６７を経て磁気ディスク装置１
ａから情報を受けとって磁気ディスク装置１ａの円板の
回転位置を常に保持する。上記の比較器６５は書き込み
アドレス・レジスタ６２と、アクセス−ヘッド・アドレ
ス−レジスタ６４の内容を比較し、一致したとき（すな
わち円板が書き込み位置に達したとき）に書き込み用バ
ッファ５０に対して前記制御線５６を介した転送開始信
号を供給する。この書き込み用バッファ５０内にデータ
が貯蔵されている場合は、この転送開始信号によって円
板への書き込みが開始され、書き込み用バッファ５０が
空（ｅｍｐｔｙ　）の場合は上記転送開始信号が無視さ
れる。上記したデータ利用可否フラッグ６５は、読み出
し用バッファ６０内のデータが有効であるか否かを示す
フラッグであり、また第５図について説明した入力線４
７．４８．４９とアドレス入力４３．４５．４６の対応
も管理している。このフラッグは６トラツク分のセクタ
の数だけのシリンダ・フロップからなり、シーク動作開
始時に全ビットクリアされてシーク動作が完了するまで
セットすることが禁止される。このシーク動作完了後、
最初に遭遇したセクタから読み出し用バッファ３０への
データ転送が行なわれるが、それに伴なってデータ転送
が開始されたセクタに対応するフラッグがセットされる
。読み出しアドレス・レジスタ６１で指定されたセクタ
のフラッグがセットされたとき、データ利用可能信号が
信号線６Ｂを介してディスク制御装置２へ供給され、該
ディスク制御装置によって読み出し用バッファ６０から
該ディスク制御装置へのデータ転送が開始される。

以上、本発明を適用したディスク魯サブシステムの一実
施例について説明したが、このディスク・サブシステム
、特にバッファ制御装置においては、本発明と直接関係
がないため説明しなかった周知の制御部分も備わってい
ることは勿論である。

尚、上記実施例では、読み出し用バッファのバッファリ
ングの対象をシーク命令で指示されたセクタを中心に３
）ラックとしたが、機能上は何トラックであってもよい
。このバッファリングの対象トラック数は多ければ多い
程高性能が期待できる。

また、上記実施例では、バッファ内蔵型磁気ディスク装
置とディスク制御装置の間のデータ転送を１ビツト毎の
直列で行なっているが、並列に行なっても同等の効果が
得られる。

上記実施例では、バッファ内の並列データ長を８ビツト
としたが、データ長を変えてもランダム・アクセス寺メ
モリ６１、ＦＩＦＯ型メモリ５１に要求されるアクセス
・タイムが変化するのみで、本発明の効果は変らない。

また、上記実施例では、磁気ディスク装置にバッファを
内蔵させたが、ディスク制御装置にバッファを内蔵させ
てもよい。

この発明は如上のようであり、ディスク制御装置とのデ
ータ転送を円板の回転位置と無関係九行なえるので、デ
ィスク制御装置のビジー状態による待ち時間を最小にす
ることができ、また読み出し用バッファ内に、すでに貯
蔵されているデータに対しては回転待ちを省略できる。

更に、書き込み動作時には、シーク動作実行中に並行し
て書き込み用バッファ５０にデータを書き込んでおくこ
とによって、見かけ上シーク動作・回転待ちの双方の時
間を短縮することができる。

上記した効果を計算機シミュレーションによっ【評価し
た。性能は動作条件によって大きく変化するが、代表的
な結果を示すと、バッファが無い従来の磁気ディスク装
置と比較して応答速度が２．０〜４．０倍、単位時間当
りの処理量が１，７〜４．０倍程度となった。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は従来例を説明するためのものであり
、第１図は磁気ディスク装置とディスク制御装置を説明
するディスク・サブシステムの構成を示すブロック図、
第２図はディスク制御装置と回転位置検出機構を有する
磁気ディスク装置の基本的なアクセス手順を示す概念図
、第６図は第２図で示した手順ＫＲＰＳミスが加わった
ときの概念図−１第４図乃至第７図は、この発明の一実
施例を示すものであり、第４図はバッファ内蔵型磁気デ
ィスク装置の構成を示すブロック図、第５図はバッファ
内蔵型磁気ディスク装置の読み出し用バッファの構成を
示すブロック図、第６図はバッファ内蔵型磁気ディスク
装置の書き込み用バッファの構成を示すブロック図、第
７図はバッファ内蔵型磁気ディスク装置のバッファ制御
回路の構成を示すブロック図である。 １ａ＝磁気デイスク装置、２：ディスク制御装置、６０
：読み出し用バッファ、５０：書き込み用バッファ。 代理人　　　　　　　　　葛　　野　　信　　−第１図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気ディスク装置及びディスク制御装置を備えたディス
   ク・サブシステムにおいて、上記磁気ディスク装置から
   の読み出しデータを貯蔵する読み出し用バッファと、上
   記磁気ディスク装置への書き込みデータを貯蔵する書き
   込み用バッファを具備し、上記読み出し用バッファはシ
   ーク命令によって要求されたトラックを含む１トラック
   以上のデータを貯蔵して、該バッファにデータが格納さ
   れた後は上記ディスク制御装置の状態に応じてデータを
   供給でき、また書き込み用バッファはシーク動作が完了
   する以前であっても、上記ディスク制御装置の状態に応
   じてデータを受けとれるようにしたことを特徴とするバ
   ッファ内蔵型ディスク・サブシステム。