JPS58161058A - メモリ−・サブシステムのためのキヤツシユ・バツフアの制御装置および方法 - 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、データ処理システムの全体的なスルーフット
即ちユーティリティを改善するためデータ処理システム
において使用されるキャッシュ・メモリー・サブシステ
ムにおける改良に関する。

特ｆ１、本発明は、姑出しおよびデータの書式化につい
てのキャッシュ・バッファの構成、粘よびキャッシュ・
バッファ処理データと磁気記憶媒体におけるそのホーム
・ポジション間にオ６ける対応の制御に関する。

〔従来技術および本発明の説明〕

データ処理システムにおける改善は、一般に、１つの命
令の実行に必要とされる平均時間の改善イ、シ＜はこの
ような命令の実施に必要とされる装置のコストの縮減に
向けられてきた。典型的に行なわれてきた１つの設計上
の取決めは、データの記憶のためのメモリーの装置に対
するコスト対価格のかね合いである。例えば、テープ・
メモリーは伝統的にディスク・メモリーよりも速呟が遅
くかつ低廉である。更に、ディスク・メモリーはいくつ
かの形式で使用可能であり、どんな形式の選択１ておい
てもコスト対価格のかね合いを含むものでキ）る。ディ
スク・メモリーの場合は、それ自体いくつかの形式で入
手可能であるソリッド・ステート・メモリーよりも速度
は遅いが比較的安価であり、その選択もまたコスト対価
格のかね合いを含む本のである。このように、現在存在
するメモリー形式の効率を改善するため更に安く速度の
速いメモリーの提供が依然として当技術の課題である。

本発明は、第２のタイプの改善に関するものである。特
１で、本発明は、上位の中央演算処理装置（ＣＰＵ）の
ために必要な平均時間を短縮するためその演算装置およ
び方法を含むものであり、その典型的な構成は、磁気デ
ィスクまたはテープ・ドライブ装置の如き比較的低廉価
な長期のデータ記憶装置に記憶されたデータを得るため
、命令とその時操作されつつあるデータの保持のための
演算論理装置と主記憶装置からなっている。

メモリーのアクセスにおける遅れは、装置の機械的な制
約のために生じる。例えば、ディスク・トゝライノの場
合には、一般ニ、複数のディスクが読出し／書込みへ、
ット″′なディスク表面の各部に対して並置させるため
これに対して静止状態かあるいはこれに対して半径方向
に前後に運動できるように前記ヘッドを固定速度で通過
するように回転する。いずれの場合１７ｒも、特定のデ
ータ・レコードをディスクから見出してこれを比較的速
度の速い形態のメモリー、典型的（では上位コンピュー
タに含まれるソリッド９・ステートの主メモリーに対し
て読込むために要する有限の平均時間が存在する。この
遅れは、ヘッドが半径方向に特定の選択された「トラッ
ク」に向けて運動式せられる時に要する「シーク」時間
、ならびにシークきれる特定のレコードゝの初めが読出
しまたは書込みのためヘット９に対して並置されるまで
ディスクがヘッドに対して回転する時に要する「待ち１
時間を含む。

従って、参考のため本文に引用する１９８１年１１月２
７日出願の係属中の米国特許出綽頁単６２５．６４６号
の目的は、シークされたレコード９が上位コンピュータ
の主記憶システムに対して送られるために要する平均時
間が大幅に短縮されるメモリー・サブシステムの提供に
ある。本発明の目的は、この発明の望ましい実施態様の
詳細に関する４、のである。

従来技術のデータ処理システムは一般に、上位気テープ
装置の如き素子を含む長期の記憶装置とからなっている
。上位コンピュータからディスクまたはテープ記憶サブ
システムに対する通信は一般に「チャネル」を介して行
なわれ−１このチャネルは指令、制御信号、状態信号、
要素信号等の通過しなければならないデータがすべて含
まれる情報を接続する規定された組の信号を物理的に含
んでいる。記憶サブシステムの市販を可能にするため、
従来の記憶サブシステムが係合するものと同じチャネル
と「インターフェース」する、即ち直接係合して、上位
コンピュータ「プラグ・コン・ξチブル」なものでなけ
ればならない。

本発明の目的は、従来技術の上位コンピュータと「プラ
グ・コンパチブル」である改善された記憶サブシステム
の提供にある。

゛同様に、商業的な要件ではなくとも、どんなデータ・
サメシステムも接続に際して上位のプログラミング命令
即ち「ソフトウェア」に対する変更を要しないこと、即
ち上位コンピュータに対して「ソフトウェア適合性」の
あるものであることが望ましい。

本発明の目的は、上位コンピュータに対してソフトウェ
ア適合性を有するも、前述の如く改善された性能を提供
する記憶システムを提供することにある。

前に述べた、本文に参考のため引用された係属中の米国
特許出願は、ソリッド・ステート・キャッシュ・メモリ
ーとギヤツユ・メモリー・コントローラを含むキャッシ
ュ・バッファ・メモリー・サブシステムを指す。このソ
リッド・ステート・キャッシュ・メモリーは、前記デー
タに対する上位コンピュータの要求に先立ってこれに書
込まれたデータを保有している。その後、上位コンピュ
ータがこのデータを呼出す時、ソリッド９・ステート・
メモリ、−・アレニのどの部分に対するアクセスのため
に要するシーク即ち待ち時間がないためこのデータは即
時に上位コンピュータに対して与えることが−できる。

参考のため本文に引用する１９８１年１１月２７日出願
の係属中の米国特許出願第３２５．３５０号において更
に詳細に記載されたこの発明の望ましい実施態様におい
ては、キャッシュ・メモリー・コントローラがどの時点
でその呼出しを予期してキャッシュ・メモリーに対して
上位コンピュータにより呼出されなかったデータの「ス
テージ操作」を行なうことが望ましし・かを判定する。

当業者は、現在量も頻繁に使用される形式のディスク・
・メモリーが一般にそれらの表面上の領域の磁化により
データを記憶するための上下の表面を各々が有する複数
のディスクを含んでいることを識認するであろう。この
ディスクは、セクターに分割される同心状のトラックに
分割５れている。

標識マークが第１のセクターを識別する各ディスク上に
設けられている。上位コンピュータはデータをあるディ
スク・トゞライブから要求する時、「セクターの設定」
指令を発し、これによりディスク・ト９ライブは上位コ
ンピュータにより識別されたセクターにおいて開始する
データを読出すべきことを通告される。本発明の望まし
い一実施態様によれば、上位コン上０ユータにより開始
される各読出し操作において呼出されるデータを検査し
て、呼出されるべき一連のレコードの一部であるかどう
かを調べる。もし以降のレコード９が呼出されるべきも
のとして判定されるならば、アクセス要求が満たされた
トラック全体がこの時キャッシュ操作される。もしこの
トラックの残りがこの時上位コン上ピュータによって呼
出されるならば、キャッシュ・メモリーにおいてこれが
使用可能となり、上位コンピュータの要求は非常に迅速
に満たされるのである。更に、もしこのトラック全体が
その後呼出されるならば、後続のトラックがこれ以北の
要求を予期してキャッシュに対して「事前のステージ操
作」が行なわれるのである。

当業者は、各々が異なる量のトラック毎に記憶されたデ
ータを有する種々の形式のディスク・ドライブが使用可
能であることが判るであろう。従って、もしカッシュ俸
メモリー〇サブシステムが効率的に作動するならば、こ
れは種々の長さのデータを有効に保有するものでなけれ
ばならない。

この要件は、１９８１年１１月２７日出願の係男中の米
国特許出願第３２５６５１号に従って満たされる。

前述の如く、データをトラック毎にディスク・メモリー
・システムからキャッシュに対して入れることが望まし
いと考えられるが、必ずしも各要求が各トラックの開始
と考えられる標識マークにおけて開始するとは限らない
。その代り、もし上位コンピュータがこのトラックにお
ける最初のレコード９を呼出すならば、以降のレコード
は、不可避的にトラックの初め以外で開始することにな
る。

明らかなように、ディスク・ト９ライプが最初のデータ
・レコード９が読出された特定の回転運動を完了するこ
と、即ち以降のトラックをキャッシュに対してステージ
操作することが望ましい時上位コンピュータからキャッ
シュに対して直接読出式れ−ろデータの経路を切換える
ことを待たずに連続するレコードをキャッシュに読込む
ことが望ましい、。

このためには、例えば、連続する上位コンピュータの要
求とキャッシュにおけるデータ記憶アドレス間の対応が
保持されるように、ディスク上のトラックの相対的な場
所の正確な配置が維持％ｉることか明らかに重要である
。

本発明の目的は、キャッシュ・メモリーＩＣよるディス
ク・メモリーのこのように正確な指向操作を提供するこ
とにある。

当業者は、ディスク・トゝライプに記憶された時連続す
るレコードが、その長さ等を指定する特定のレコードを
識別する状態物体を含む見出しを含むことが判るであろ
う。当技術において理解されるように、ソリッド５・ス
テート・メモリーに記憶されたデータに対する見出しの
要件は、ディスク・ドライノの如き磁気ディスク媒体上
に記［、ケされたものとは実質的に異なり、従って、複
数の磁気媒体の見出しを１つのソリッド９・ステート・
メモリーの見出しに変換するための手段を提供するこ−
とが望ましい。

本発明の目的は、この見出しの変換の実施、特に従来技
術において普通である如き固定長さではなくトラック上
のレコード数に従って変更可能な長さの見出しの提供に
ある。

前述の如く、必ずしもトラックの初め即ち標識マークか
ら開始せずＶＣｌつのディスク・トラック全体が一時に
ディスク・メモリーからキャッシュ・メモリーに読込ま
れることが望ましい。従って本発明の目的は、データの
１つのトラック全体が１つのディスク・ビライブからキ
ャッシュ・メモリー・アレーに読込まれたことを容易に
判定できる手段の提供にある。

当技術ｙおける前述の要件および本発明の諸口的は、「
エミュレートされたトラック位置）（ＥＴＰ）なるレジ
スタを読出し中のデータのディスク上の近い開路アドレ
スと等し゛く設定することによりディスク・ビライブに
対するキャッシュ・メモリーの信頼性の高い指向操作が
維持される本ツシュにおけるデータの開始アビレスと対
応している。前記ＦＴＰはこのように、その時の開始点
が位置されるディスク上の標識マークからのバイト数の
測定値である。この値は目標ＦＴＰとじて保管される。

従って、次のレコードの見出し情報を読出してこの情報
を第２のレジスタに保管する。

その時の指向点と標識点間のトラック上のレコードかこ
の時読出すことができる。ディスクの標識マークが読出
スれる時、第６のレジスタにおける零にその時のＥＴＰ
値を初期化する。次に、標識マークの後のレコード９を
キャッシュに対して読込むことかで致る。各レコード９
が読出されると、その時のＥＴＰ値が更新されて通過し
た詐りのバイトの数をカウントする。各増分毎１１こ、
その時ＥＴＰ値が目標ＥＴＰ値と比較入れる。この値が
目標値よりも大きいかあるいはこれと等しい時は、最後
に読出されたレコードからの見出し情報が記憶ディレク
タに記憶されたものと比較される。もしこれら情報が等
しくなければ、レコードゝの読出しが続行きれる。もし
これらが等しければ、トラック全体が読出された旨の表
示が与えられる。同様に読出し操作の最中にエラーが生
じた場合１では、キャッシュからディスク・トゝライブ
に対して読戻されるデータの信頼性のある再転送のため
その時のＥＴＰレジスタに記憶された値を使用すること
ができるのである。

〔図面による説明〕

本発明については、図面を照合することにより更によく
理解されよう。

前述の如く、本発明のキャッシュ・バッファ・メモリー
・サブシステムは上位コンピュータのハードウェアまた
はソフトウェアの改修を必要としない方法で従来技術の
上位コンピュータに従って作動するように構成されてい
る。特に、本発明のキャッシュ・バッファ・メモリー・
サブシステムは改修することな〈従来のメモリー・チャ
ネルを介して上位コンピュータに取付けられるべきもの
であり、即ち、このサブシステムは上位コンピュータと
プラグ・コンパチブルでありかつこれに対してソフトウ
ェア適合性を有するものでなければならない。望ましい
実施態様においては、本発明のキャッシュ・メモリー・
サブシステムは、チャネルがＩＢＭ文献番号ＧＡ２２−
６９７４−４　ｒ制御装置ニ対するＩ１０インターフェ
ース・チャネル」なる文献により規定べれるクラスのＩ
ＢＭ社１１．１ｊコンヒ０ユータ（または、ＩＢＭの装
置とプラグ・コンパチブルである他のコンピュータ）に
従って作動するよへに構成されている。この文献はプラ
グ・コンパチブルなメモリー・システムに対するチャネ
ル仕様について記述している。ある特定の望ましい実施
態様においては、本発明のキャッシュ・バッファーメモ
リー・サブシステムは、ディスク・ドライブ記憶ディレ
クタ装置を含む筐体内部に物理的に格納可能なソリッド
・ステート・ランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）
を含むよう構成された本発明の譲受人により前に市販さ
れた形式のディスク・ト９ライブ・メモリー・システム
において構成されている。実際に、本発明のキャッシュ
・メモリーの特質の付加は、最小限度の複雑サトコスト
の増加において前に出荷した顧客の装置に対して現場で
組込み可能なような方法で実施することができ、しかも
実質的な性能の向上が達成できるσ）である。

第１図においては、前述の如き上位コンピュータ・シス
テムおよびキャッシュ・バッファーメモリー・サブシス
テムを含むデータ処理シ、ステムの全体図が示されてい
る。上位コンピュータ１０はそれぞれチャネル１６．１
８を介して対をなす記憶ディレクタ１２．１４と接続さ
れている。このディレクタおよびチャネルは当技術にお
いて周知の如く更に増強することができる。各ディレク
タはファイル・インターフェース２０を有し、これを介
しぞデータが番号２４により全体的に示された制御モジ
ュールを経て送られ、それから番号２６で全体的に示さ
れるディスク・ト８ライブ装置に対して送られる。図面
において示される如く、前記ディスク・ト９ライブ２６
は種々の形式のものでよい。ディスク・メモリー２６が
接続される前記制御モジュール２４は、複数の形式のデ
ィスク・メモリー２６が適当な制御モジュール２４と共
に同じディレクタと関連して使用することができるよう
に、ディレクタ１２．１４に対して種々の形式のディス
ク・ト９ライブをインターフェースするように作用する
。これまでに述べたように、第１図のシステムは従来の
ものである。本発明によれば、記憶ディレクタ１２．１
４は、前記ディレクタをバッファ装置６０およびバッフ
ァ制御装置ろ２からなる如く示３れた本発明によるキャ
ッシュ・バッファ・メモリー・サブシステムとインター
フェースするように作用するキャッシュ・インターフェ
ース装置２８を更に含むように改修されている。このバ
ッファ装置６ｏはその主機能として、上位コンピュータ
により要求されることを予期して「ステージング操作」
されたデータの記憶域を有する。このステージ操作され
たデータが呼出される時、このデータはそれぞれ記憶デ
ィレクタ１２，１４と通信する複数のキャッシュ・ポー
ト制御装置６６．３８の１つを介して前記バッファ装置
の心臓部であるソリッド９・ステート・ランダム・アク
セス・メモリー（ＲＡＭ）のアレー３４から非常に迅速
に読出され、次いで上位コンピュータに対して読込むこ
とができる。これは、一般に、ディスク・メモリー２６
の場合におけるように前記ＲＡＭアレー３４の使用にお
いて生じるシークおよび待ち時間がないため、ディスク
・メモリー２６から直接データを読出すよりも、かなり
速いプロセスである。

次に、第２図においては、本発命によるキャッシュ・バ
ッファ・メモリー・サブシステムにおけるファイル・イ
ンターフェースおよび上位インターフェース間のデータ
の流れの略図が示されている。直接チャネル・インター
フェース１６がら記憶ディレクタ１２を経て、またファ
イル・インター７ｘ−ｘ２Ｑを介してディスク・メモＩ
Ｊ−［至る典型的な従来技術の、時に「直接アクセス記
憶装置」から「ＤＡｓＤＪ　　と呼ばれるデータ経路が
示されている。このデータ経路は本発明により予約され
、検出された一連の検出へれた読出し操作の最初のもの
に対して、かつ通常の書込み操作の間に、キャッシュ拳
バッファにおいてエラーが存在する時、全ての読出し操
作に対して以下に論述されるように使用される。しかし
、本発明ＩＦよりステージ操作された読出し操作におい
ては、データがＤＡＳＤ２４から読出され、ファイル・
インターフェース２０から記憶ディレクタ１２を経て、
次いでバッファ制御装置３２により指令される如くバッ
ファ装置ろ０に対して送られる。上位コンピュータ１０
が実際にこれに供給されるべきデータを呼出す時、この
データはバッファ装置６ｏから記憶ディレクタ１２およ
びチャネルもインターフェース１６を介して上位コンピ
ュータ１ｏに至る。

２つのディレクタ、チャネル、バッファおよびファイル
・インターフェース装置間には並列の接続が生じること
は理解されよう。即ち、データはバッファろ０からの第
１のディレクタ１２から途中チャネル１６を経て、ＤＡ
ＳＤ２４を通過した後第２のディレクタ１２によるステ
ージ操作のためバッファ３０に対して送られる。ディレ
クタの並列接続はまた、例えデータが実際に上位コン上
０ユータ１０によって呼出される前にキャッシュ・バッ
ファに対するデータのステージ操作に用いられたディレ
クタが別のタスクを開始する場合であっても、データが
キャッシュから上位コンピュータに対して移動すること
を許容するのである。

この点に関して、現在のＩＢＭ社のチャネル・デザイン
は、例えば実際の読出し操作が生じる前に一連の指令を
生じることが理解されよう。典型的には、上位コンピュ
ータはチャネルに対する「Ｉ１０開始」指令を発するこ
とになる。このチャネルはその時、シーク指令をディレ
クタに対して発し、これは次にディスク・トゝライブの
ヘット９移動装置をしてディスクの適正なトラックをア
クセスさせる。この操作が行なわれる時、再び上位コン
ピュータに対してヘッドが所定位置［、＆ることを表示
する信号が送られる。この時、ディレクタは問題のレコ
ード９を含むものについてカウントおよびキー・データ
・フィールドを検査し、読出し／書込みヘット９に対し
て並置される時、このレコードがディレクタを介して処
理のための上位コンピュータの主記憶装置に対して読込
まれる。本発明に“よれば、最初の読出し指令の受取り
と同時に、同じ動作が後続する。しかし、このデータは
更に、連続するレコードがまだ上位コンピュータにより
呼出されようとすることの表示について検査される。も
しそうであれば、バッファ制御装置３２はこの時、連続
するレコードを求める後続の読出し指令を更に迅速に満
たせるように、ディレクタをして連続するレコード″（
単数または複数）をバッファ装置６０に置かせる。前述
の如く、どのレコードが上位コンピュータにより呼出さ
れるべき一連のレコード９の最初のものである符号を示
すかの判定は、１９８１年１１月２７日出願の係属中の
米国特許出願第３２５．３５０号の主題である。この開
示内容の広義の概念について以下に論述する。ある特定
の望ましい実施態様においてはデータがディスタからバ
ッファに対して一時に１つの完全なトラック毎にステー
・ジ操作される。このようなディスク・トラックは、１
００程度までのレコード、即ち間隙により相互に分離さ
れ標識マーク等により識別されたデータのブロック毎に
構成することができる。この１００のレコードは更に、
多くのトラックを占めるかもしれないあるディスク・フ
ァイルの一部であり、あるいは大きなデータ・ファイル
の場合にはいくつかの完全なディスク装置まで占有する
ことがあり得る。

前述の如く、キャッシュＯバッファＯメモリ・サブシス
テムは既存の製品に対する現場にて組込み可能な修正で
あり、これにより実質的な性能上の利点を可能にしなが
ら、若干の付加コストおよび輻輪性をメモリー・サブシ
ステムに対してもたらすことが望ましい。

第６図は、本発明のキャッシュ・バッファの特性がこれ
らの条件を満たしながら既存の製品に対して付加するこ
とができる１つの方法を示している。第３図は１つのチ
ャネルを介して上位インターフェースに対して各々が接
続される４つのディレクタ４４を示している。従来技術
における如くこのディレクタ４４はそれぞれファイル・
インターフェースにより制御モジュールに対して接続さ
れ、これらモジュールはこのディレクタを用いてデータ
・ストリームを特定の形式のディス外七に書込むために
適当なデータに変換し、またその逆に変換する。このよ
うに、制御モジュールはこれらが接続されるべきディス
ク記憶媒体の形式に従つて選択されるが、ディレクタは
使用されるディスクの形式とは関わりなく同じものであ
る。このようなディレクタおよび制御モジュールは今日
では、譲受人の市販される製品、例えばＳｔ、ｏｒａｇ
ｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のモデル８８８０デイスク・
コントローラにおいて見出される如きものでよい。本発
明によれば、各ディレクタ４４に対しては、インターフ
ェース４８と接続すれるキャッシュ・インターフェース
装置４６とキャッシュ・バッファ装置５２のバス制御装
置５０とが付設される。制御回線はまだバッファ管理装
置５６のノξス・インターフェース５４に至るキャッシ
ュ・インターフェース回線に対して接続されている。こ
のように、既存の５ＴＣ８８８０型装置に対しては、デ
ィレクタに対するキャッシュ・インターフェース・カー
トゝヲ付設してキャッシュ・フレームおよびバッファ管
理装置を組込むだけでよい。このよへに組込みは、妥当
゛な期間および妥当な中程度の付加コストの範囲内で現
場において既存の装置に対して行うことができる。

第３図を調べれば、ディレクタとキャッシュ・バッファ
間のデータの流れを制御するバッファ管理装置のように
、キャッシュ・バッファ５２が並列ニティレクタ４４の
各々と接続されていることが判るであろう。このことは
、例えば、各ディレクタ毎に１つのキャッシュが制御モ
ジュールとディレクタ間に挿置される前述のＭｅｍｏｒ
ｅｘ　社により提供されるモデル６７７０キヤツシユ装
置とは対照的である。この構成はいくつかの短所を有し
、その主な１つは更に多くのキャッシュを必要とするこ
とである。ある性能しばルにおいては、このような単一
のディレクタのキャッシュはやや小さく作ることができ
るが、これらのキャッシュは完全に使用されるようには
思われない。更に、各ディレクタに対する別個のキャッ
シュを提供するため２つ以上のディレクタが所要のキャ
ッシュに対して同時にアクセスすることができなくなる
。この代替的な経路のアクセスは、経路の使用中の条件
を避けるために非常に活動的なシステムにおいては非常
に望ましい。このような効果は、第６図に示された如を
本発明の構成によって実施可能となるのである。

第４図は本発明のキャッシュ・バッファ・メモリー・サ
ブシステムの機能的な区分図を示しており、即ち、第４
図は本発明のシステムを構成する種々の構成要素間のデ
ータ管理タスクの分割状態を示している。

前述の如く、本発明のある望ましい実施態様においては
、前から存在する製品、即ち、本発明の譲受人であるＳ
ｔｏｒａｇｅ　Ｔｃｂｎｏｌｏｇｖ社により製造さレタ
モデル８８８０型ディスク・コントローラに対する付設
用サブシステムとして構成されている。

この実施態様においては、ディレクタ６０が前記モデル
８８８０コントローラにおけるディレクタの諸機能を実
施するが、即ち、このディレクタは制御モジュールに指
令してインターフェースし、このモジュールはデータ直
列形態に多重化することにより、ドライブ自体を直接上
位チャネルに対してインターフェースし、これによりデ
ータをディスクに記憶された形態からチャネルが応答で
きる形態に変換するのである。

本発明によるディレクタは、緩衝されたデータ転送の別
の緩衝機能と、ステージ操作およびステージング解除操
作の実行、即ちディスクから制御モジュールを経てキャ
ッシュ・バッファ６２に対するデータの書込みを実施す
る。ディレクタはまだバッファ・エラー回復システムも
提供し、このはデータのディスクからチャネル・インタ
ーフェースへの直接的な転送に都合のよいバッファのバ
イパスに寄与し、またディレクタはバッファ管理装置と
通信する。即ち、このディレクタは切換え機能を実施し
て、ディスク装置が接続されるファイル・インターフェ
ースと、ギャツシュ、バッファ６２と、上位コンピュー
タが接続されるチャネル・インターフェース間のデータ
の流れを制御する。これらの切換え機能は、バッファ管
理装置６６から制御インターフェース６４上で受取られ
た命令に従って制御される。このように、本発明のメモ
リー・サブシステムが既存のＳ　Ｔ　Ｃ８８８０型装置
に付設される望ましい実施態様においてはバッファ管理
制御インターフェース６４と、キャッシュ・バッファ６
２と、データリインターフェース６８が付設され、ディ
レクタはバッファ管理装置６６の命令に従ってデータ経
路を切換えるように制御されるのである。

前述の如く、バッファ管理装置６６は、ある特定のデー
タ・レコード９または一連のレコード９が上位コンピュ
ータにより呼出されるかどうかを判定し、従ってこのデ
ータがアクセス時間の短縮のため上位コンピュータによ
る実際の呼出し先立ってこのデータをバッファ６２に「
ステージ操作Ｊするかどうかについて判定する。この判
定を行なう際バッファ管理装置６６により実施される特
定の判断プロセスは、１９８１年１１月２７日出願の係
属中の米国特許出願第３２５．３５０号の主題である。

広義には、この判定操作は、トラック飛越し指令、ファ
イルの終り標識、書込み標識、等の１１貞次データ・セ
ットの一部として遭遇し難い事象について実際のデータ
を調べる動作を含んでいる。

第４図はまた、フレームにより構成されることが望まし
いデータの記憶機能を行なうキャッシュ・バッファ６２
を示している。望ましい実施態様においては、このキャ
ッシュは、ディスク上の論理トラックと対応する個々の
フレームが領域内でできるだけ密に適合するように選択
された固定サイズの「領域」に再分割される。さのキャ
ッシュ空間の構成の模様は、参考のため本文に引用する
１９８１年１１月２７日出願の係属中の米国特許出願第
５２５．５５１号の主題である。キャッシュ・バッファ
６２はまた、前述の如きカウント、キーおよびデータ・
フィールドにより個々の可変長論理フレームを規定する
制御情報即ち見出しをも記憶する。

望ましい実施態様におけるバッファ管理装置６６はマイ
クロプロセッサ装置を含み、下記の如く管理機能を実施
する。このバッファ管理装置の主な機能は、キャッシュ
の範囲の管理を行なうこと、即ちキャッシュ・メモリー
内部のデータの配憶の指令、特定のトラックが「フレー
ム辞書」ニ記憶される場所を保持することである。この
バッファ管理装置は同様にステージ操作およびステージ
解除操作を規定し、その命令をディレクタ６゜に対して
送る。このバッファ管理装置はまた、例えば同じ譲受人
に譲渡されたＨａｎｃｎｃｋ等の米国特許第４．２７７
．８４４号において開示される如きパリティの基づくエ
ラー補正システムに加えて、参考のため本文に引用する
１９８１年１１月２７日出願の係属中の米国特許出願第
３２５．２８７号の主題である重大エラーの場合にディ
スクからチャネル・インターフェースに対する直接のデ
ータ流れの切換え動作を含むエラー管理および回復機能
を実施する。

このように、最初のレコード９が一連のレコードの一部
と判定された後、ディスク・トラック位置りがこの時キ
ャッシュ操作されることが望ましい。

このことは、アト９レス制御において、またディスクに
関して受取られあるいは書込まれたデータとキャッシュ
されたデータの関連において問題を生じる。特に、Ｌ位
コンピュータの以降の指令がギャソシュ記憶場所ではな
くディスクセクター〇了ドレスに関与するため、適正な
相関状態を維持することを確保するための正確で安全な
装置が設けられなければならない。更に、ステージ操作
が正確に適正時点で終了し得るように完全なトラックが
ステージ操作された時を判定するための装置も設けるこ
とが必要である。

熱論、ディスク・トラック毎に１つの場所に記録される
標識マークにおいてステージ操作を開始し、標識マーク
に再び遭遇するまで継続することは簡単なことである。

しかし、通常は、トラック上の最初のレコー白よ上位コ
ンピュータにより最初にアクセスされるものとなり、従
ってほとんどのトラックは残りのトラックのステージ操
作の判定がなされる時に上位コンピュータに対して読込
まれることはない。従って、この標識マークが再び読出
し／書込みヘット９に対して並置されるのを待機する間
に、一回転の残りを回転させるためディスクにかがる時
間が消費されることになる。

種々のサイズのディスク・トラックが本発明によるキャ
ッシュ・メモリーにより保持されるという要件により別
の制約が生じる。このため、単にカヤツシュ・メモリー
を特定のディスク・トラックのサイズと等しい下位部分
即ちｒフレーム」に分割すること、次いで単にこのフレ
ームの各々の開始アドレスをディスク・トラックの内容
に対してそのステージ操作の際に割当てることを禁止す
る。望ましい実施態様においては、本発明のキャッシュ
・メモリー・サブシステムは、その代りにそれ自体が種
々のディスク・トラック・サイズを収容するため種々の
サイズのフレームの略々整数個となる領域に分割される
のである。この領域はそれ自体、必要に応じて他の形式
のフレームに対して再割当てすることができる。このこ
とは、参考のため本文に引用する１９８１年１１月２７
日出願の係属中の米国特許出願第ｇ２５．３５１号の主
題である。従って、キャッシュに対しであるトラックを
ステージ操作することが望ましい時、適当なサイズのフ
レームがそのサイズの使用可能なフレームのリストから
選択され、次にキャッシュ・メモリーにおける初めと終
りのアドレスが使用可能となる。この時データがデコー
ダから開始アト９レスにおいて始まるキャッシュに対し
て読込まれる。通常、全て従来技術によるセクター表示
情報（ディスクの回転速度の制御に使用されるサーボ情
報と共に）を提供するため使用される恒久的に符号化さ
れた専用ディスク面上に符号化された情報を用いて、そ
の時のセクタ一番号がディスク装置から読込まれる。そ
の時のセクタ一番号は登録解除されたエミュレート・ト
ラック位置（ＥＴＰ）において変換されてこれに記憶さ
れる。このＥＴＰはこのように、読出しが、開始された
標識マークからのバイト数の計測値である。このＥＴＰ
値は「目標Ｊ　ＥＴＰ値である。望ましい実施態様にお
ける別のレジスタを用いて、エラー補正コード、同期、
アドレス・マークおよび間隙バイトを含むディスク上に
記憶された各レコード９を開始する見出しから得た見出
し情報を保有する。次のレコードのカウント・フィール
ド９、即ち以降のレコードの物理的な属性を規定する見
出しの部分が第２のレジスタに保管される。この２番目
のレジスタ・バイトからの記録番号は、望ましい実施態
様においては、「目標」記録番号として記憶ディレクタ
において保管される。開始位置と標識マーク間のトラッ
クにおけるレコーＶが読出される。この標識マークに達
すると、「その時のＥＴＰ値」が零にセントされる。こ
の時、標識マークの後のトラック上のレコード残部を読
出すことができる。各フィールドが読出されると、その
時のＥＴＰ値が増分されて通過した詐りのバイト数を反
映する。

各カウント・フィールド９の後、その時のＥＴＰ値が目
標ＥＴＰ値より大きいかあるいは等しいかを調べるため
目標ＥＴＰ値と比較される。もしそうであれば、その時
のカウント・フィールド・バイトからのレコード番号が
記憶ディレクタに記憶された「目標」レコード番号と等
しいかについて比較される。もしこれらが等しくなけれ
ば、データの読出しを続行する。もしこれらの値が等し
ければ、トラック全体が読出されて読出しは停止できる
のである。

参考のため本文に引用する１９８１年１１月２７日出願
の係属中の米国特許出願第３２５．２８７号において論
述したように、エラー表示がキャッシュ管理装置により
生成される場合には、「指向操作」即ちデータ経路の確
保は、キャッシュがデータ経路から「切離す」ことがで
きるようにキャッシュからディスク装置に向けて再指向
させ、これによりこの経路をもしキャッシュが長期記憶
装置に対して付加されなければ存在した筈のものに対し
てこの経路を戻すことが重要である。この操作は、キャ
ッシュの付加が上位コンピュータニ対する改修を必要と
せず、即ちこれが上位コンピュータに対してプラグ・コ
ンパチブルでありかつソフトウェア適合性を有するよう
に前述の如く行なわれなければならない。従って、本発
明のシステムがキャッシュ・システムにおけるエラーを
検出する時、操作が完了できない旨の表示により上位コ
ンピュータ要件を終了する−ことは不適当である。

実際には、この操作は上位コンピュータの要件が表面的
にアドレス指定されたディスク素子において完了するこ
とができ、これにより前述のソフトウェア適合性の目標
を達成するものである。操作をディスク・ドライブに切
換える場合の問題は、ディスクにおける適正な開始アド
レスがら操作が開始することを確保することである。表
面的には上位コンピュータにより与えられるディスク・
し：７−ト’のレコード識別子をキャッシュにおける操
作からの識別子に比較すれば十分であると思われる。し
かし、トラック上の全てのレコード識別子が一義的なも
のであることの保証はない。データの保全問題がこのよ
うにして提起される。この問題は、本発明によれば、各
レコード９の一体部分であるレコード識別子とトラック
上のレコード９の開始点と関連するセクタ一番号の双方
を使用することにより克服される。両変数はキャッシュ
が上位コンピュータの要件を満たすため使用中である時
使用可能となる。典型的には、ディスク上の適正ｆ（、
ｖ　コ−）ゝ開始位置の最初のステップはレコード識別
子の変数を使用することである。更に、各しニア−ｈ”
ルコート９識別子はキャッシュにおケル操作から保管さ
れた識別子に対して比較される。整合状態が生じると、
レコードのセクタ一番号はキャッシュ操作から保管され
たセクタ一番号に対して比較される。整合状態が生じる
と、例えある場合に２つ以上のセクター＋Ｃおいてレコ
ード番号が複写゛されようとも、セクタ一番号が一義的
であるため、これにより適正なレコードが見出されるこ
とが保証される。本発命のキャッシュ・メモリー・サブ
システムがそれにより作動するように構成されるディス
ク・ドライブのプロトコルに従ってレコードが少なくと
も１つのセクターの長さを有するように規定されるため
、本発明の適用による適正な識別が確保される。ディス
ク上に見出されるセクター識別子とキャッシュ・ディレ
クタに記憶された識別子間の対応性を索引した後このセ
クターに適正なレコード９を置くだけでよいが、ディス
クに記憶されたデータ内に記憶されたレコード識別子を
検査してセクタ一番号の比較によって整合状態の確認を
行なう方がより簡単である。更に望ましい実施態様にお
いては、このような識別マークについてディスクのデー
タを検査するための・・−１ウエアが記憶ディレクタの
一部であり、例えば、特定のレコードが一連のレコード
の１つとなるかどうかについて判定するためデータがキ
ャッシュ管理装置により検査される１９８１年１１月２
７日出願の係属中の米国特許出願第３２５．３５０号を
参照されたい。

便利な場合に、データをディスクからキャッシュに対し
て書込むことにより操作が開始できる「循環」法を使用
するため、読出し／書込みヘッドに対して並置されるべ
き標識マークを待磯する代りに、キャッシュにおける各
トラック・サイズ・フレームに先行する見出し情報はこ
のフレーム内部のレコードの相対位置を表示する手段を
含まねばならず、その結果例えば上位コンピュータが後
で「レコードろ」を呼出す時、このレコードがキャッシ
ュ・フレームに記憶される場所を示すキャッシュ・アド
レスの登録簿が存在することになる。例えば、１つのデ
ィスク・ト９ライプにおけるあるトラック上には６つの
レコードが存在するものと考える。上位コンピュータは
関数のレコードの呼出しを行なう。このレコード９はデ
ィスクから上位コンピュータに対して読込まれる。バッ
ファ管理装置によるレコード内のザータの検査により後
続のレコードもまた同様に呼出されることが判る。この
判定はある循環時間を消費し、その結果レコード３で始
まるレコード４３乃至６が前述の開始アドレスから始ま
るキャッシュに読込まれる。

標識マークに達すると、キャッシュ管理装置はその時の
エミュレートされたトラック位置（ＥＴＰアドレス）を
初期化し、キャッシュに対してトラックの残りを読込む
ために進行し、レコード″′２で終る。上位コンピュー
タはその後おそら（は必ずしも一回ではないがレコード
２．３，４．５および６を呼出すことになる。この点に
関して、キャッシュ・メモリーのサブシステム構成が再
びソフトウェア適合性の要件により支配されることに注
意されたい。このことは、メモリーのサブシステムが「
次の」レコードに対する要求に応答するように構成する
ことがでとないことを意味し、あたかも関連しない指令
に対して応答することができなければならない。従って
、上位コンピュータは後で例えばレコード５の呼出しを
行なうことができる。この時、キャッシュ・ディレクタ
はその登録簿を調べて、フレームを見出し、下２の如く
直接レコード５の初めに対するポインタを指定すること
ができるように、即ちレコー）４２乃至４を全て読出す
ことな（見出しを検査するが、このことはもしキャッシ
ュが有効に作動すべき場合は重要となる。

第５図は、各フレームの初めにおいて現われる見出しが
如何にしてこのような能力を提供するため構成すること
ができるかを示している。少し言方を変えれｉイ、ステ
ージ操作の性格１（より、レコード８はホーム・アト９
レス（ＨＡ）フィールドゞから開始する割当てられたキ
ャッシュ・フレームニハ書込まれない。その代り、ステ
ージ操作はステージ操作に要する時間を最小限度に抑−
えるため蛾、初に使用可能すよりラント・フレームから
開始する。フレームの見出しがレコード９がステージ操
作中において構成されるため、この見出しのエントリも
またＨＡエントリの代りに最初に使用可能なカウント・
カウント・フレームから開始することになる。

この見出しを論理の初めから論理の終り（物理的な初め
から終りの方向とは反対）に探索することを可能にする
ため、以下の方法を紹介する。第５図において、フレー
ムの見出しにおける既知の場所に保管されたＨＡＰ　（
ホーム・アドレス・ポインタ）が存在す、る。この１バ
イトは、見出しにおけるどのエントリがホーム・アト９
レス（ＨＡ）７０であるかを示している。これはトラッ
クの論理の初めを見出すためマイクロコードによって使
用される。このＨＡ＃？インクは、見出しが書込まれる
時フレームに書込まれる。フレームの三ントリの折返し
即ち終りは７２により示されている。この折返しエント
リは、通常のレコード・エントリに対して間違わないこ
とを確実にするため一義的な値を有する。このエントリ
は、レコード・エントリの残りを見出すため見出しの初
めに折返すことをマイクロコート９に通知する、即ちこ
のエントリはフレームにおける最後のレコード９の終り
を見出すのである。無効エントリは７４により見出され
る。これは、１６進数の値ｒ　００００００００」を有
する見出しに組合された４バイトのエントリである。

このエントリは、折返しエントリの如く、一義的となる
ことを保証されている。このエントリの目的は単に、ト
ラックの終りに達したことを信号することである。この
ように、レコード”Ｒ４，Ｒ５およびＲ６が空白のおよ
びホーム・アドレス・エントリ７４と７０の前に現われ
、レコード１．２．６がホーム・アドレス７０および折
返しエントリ７２の間に置かれる第５図の見出しは、こ
の特定のフレームのステージ操作がディスクのトラック
における４番目のレコードがら始まることを示している
。レコード″′６は、その後空白エントリが書込まれた
トラックにおける最後のレコードゞであった。ホーム・
アドレス・ポインタのステージ操作の後に継続するステ
ージ操作がレコード１．２、ろで終了され、その後物理
的キャッシュ・フレームに対して書込まれた最後のレコ
ードが書込まれたことを表示する。

この見出しフォーマットカ、例えば、各セクターに対す
る１つの見出し二ン）　ＩＪを提供する方法に対照的に
ディスク上に存在する実際のレコードと同数の見出しエ
ントリしか処理する必要がないという明らかな利点を有
することは当業者により理解されよう。

参考のため本文に引用された、本発明の方法の詳細な実
施態様について説明する、前掲の係属中の米国特許出願
と共に当業者が困難なしに本発明を実施することを可能
にするマイクロコード言語による文書を付属書Ａとして
添付する。

本文に列挙した当技術の諸要件および本発明の鎖目的を
満たすキャッシュ・バッファ・メモリーの制御方法につ
いて記述したことが理解されよう。

データがディスクからキャッシュへ読込まれる時エミュ
レートされたトラック位置情報をそのまま保持すること
により、もしある理由からキャッシュからディスクにチ
ャネルの指向操作を戻すよう切換えることが必要である
ならば、常にディスクとその時のキャッシュ−アト９レ
スとの間の正確な相関関係を知ることができる。更に、
ＦＴＰレジスタの正確な保守により、何時ディスク・ト
ラック全体が読出されたかを示することかで詫る。この
ため更に、標識マークが読出し／書込みヘッドに対して
並置されるのを待つことな（必要に応じてディスクから
キャッシュに対してデータを書込むことができる。最後
に、データがキャッシュに対して書込まれる時にのみ生
成されるフレーム見出しの提供により、この見出しをキ
ャッシュにお〜けるレコード数と比例する長さとするこ
とができ即ち実際にキャッシュに対して書込まれたかか
るレコードのみがフレーム見出しにおいて区別されるの
である。

同様に、当業者は、本発明の本質的な主旨および範囲か
ら逸脱することなく多くの改良および変更が可能であり
、従って方法の例示的な開示１てよっては限定されず頭
書の特許請求の範囲によってのみ限定されることが判る
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステムの全体図、第２図は本発明の
システムの簡単なデータおよび制御経路を示す図、第６
図はディレクタ、ファイル・インターフェース装置、キ
ャッシュ・バッファおよび管理装置間の接続の状態を示
す拡大図、第４図は本発明の緩衝されたキャッシュ・メ
モリー装置のどの機能がその下位部分により行なわれる
かを示す本発明のシステムの機能区分図、および第５図
は見出しのサンプル・フォーマットを示す図である。 １０・・・上位コンピュータ、１２．１４・・・記憶デ
ィレクタ、１６・・・チャネル・インターフェース、１
Ｂ・・・チャネル、２０・・・ファイル・インターフェ
ース、２２・・・キャアシュ・アレー、２４・・・ＤＡ
ＳＤ２６・・・ディスク・メモリー、２８・・・キャッ
シュ・インターフェース族ｆｌ、３０・・・バッファ装
置、６２・・・バッファ制御装置、ろ４・・・ＲＡＭア
レー、ろ６・・・キャッシュ・ポート制御装置、６８・
・・キャッシュ・ポート制御装置、４０・・・マイクロ
プロセッサ、４２・・・ディレクタ・インターフェース
、４４・・・ディレクタ、４６・・・キャッシュ・イン
ターフェース装置、４Ｂ・・・インターフェース、５０
・・・バス制御装置、５２・・・キャッシュ・バッファ
装置５４・・・バス・インターフェース、５６・・・バ
ッファ管理装置、６０・・・ディレクタ、６２・・・キ
ャッシュ・バッファ、６４・・・制御インターフェース
、６６・・・バッファ管理装置、６８・・・デー、りＱ
インターフェース。 レーション （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　磁気ディスク・データ記隠媒体と共に使…するキ
   ャッシュ・メモリー・サブシステムにお０て、該キャッ
   シュＯメモリー・サブシステムは、ソリッド・ステート
   ・メモリー・アレーと、制御装置とを含み、該制御装置
   は情報を維持するためのものであり、以て前記ディスク
   記憶媒体におけるデータの場所と前記ソリッドゝ・ステ
   ートＯメモリー・アレーに記憶されたデータ・レコード
   の記憶アトルスとの間の対応′？：維持することができ
   、前記対応状態は、前記キャッシュ・メモリー装置に記
   憶されたあるデータ・レコードが開始するあるディスタ
   ・トラックＩ／ｌ’、おける地点と対応するエミュレー
   トへれたトラックの前記キャッシュ・メモリー１／ｒｋ
   ける前記レコードの開始アドレスとの比較により確保さ
   れることを特徴とするサブシステム。 ２、　前記のエミュレート式れたトラノ、り位置の値が
   あるディスク・トラックから前記キャッシュへのデータ
   の書込み開始時において第１のレジスタに記憶され、あ
   る標識マークが前記ディスク・トラック上に検出される
   時、第２のレジスタが零に初期化され、その後前記ディ
   スク・トラックから前記キャッシュへの各バイトの読出
   しと同時に増分され、以て前記第２のレジスタの内容が
   前記のエミュレートされたトラック位置と比較すること
   ができ、前記値は１つのトラック全体が読出された時同
   じとなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   サブシステム。 ６、　データがあるディスク・トラック上のどの位置か
   らでも順次開始するように読出される、１つのディスク
   ・トラックの容量と量的に等しい磁気ディスク・メモリ
   ー媒体から受取った情報を言己憶するためのキャッシュ
   ・メモリー・サブシステムの制御方法において、 第１のレジスタにおいて、前記データが前記キャノシュ
   に対する読込みを開始する前記ディスク上の相対位置と
   対応するエミュレートされたトラック位置を記憶し、 前記ディスクから前記キャッシュへの前記データの読込
   みの間前記ディスクにおける標識マークの検出と同時に
   第２のレジスタを零に設定し、データの連続するバイト
   の読出し同時に前記第２のレジスタを増分し、 前記第２のレジスタの内容を前記第１のレジスタに記憶
   された王ミュレートされたトラック位置と比較し、前記
   内容が前記のエミュレートサれたトラック位置と等しい
   時、あるディスク・トラック全体が前記キャッシュに読
   込まれた旨の表示が与えられることを特徴とする方法。 ４　第６のレジスタに対して、ディスクから前記キャッ
   シュへのある読込み操作において読出された第１のレコ
   ードからの見出し情報を書込み、前記第３のレジスタの
   内容を前記キャッシュに対して書込まれたレコードの一
   部として前記ディスク＆コ記憶されたり１出し情報と比
   較し、対応が見出盛れる時前記読出し操作を終了するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ５、複数のレコードからなる論理トラックにおけるディ
   スク・メモリー媒体に記憶されたデータをソリッドゝ・
   ステート・メモリー装置に対してステージ操作を行なう
   方法において、前記ステージ操作の間識別見出し情報を
   前記キャッシュに対して書込み、以て前記見出しの長さ
   があるディスク・トラックにお（・て構成された前記レ
   コード数と比例することを特徴とする方法。 ６、前記見出しが更に、前記キャッシュに対するデータ
   の前記ステージ操作の間ある前記ディスクにおける標識
   マークが検出される地点を表示するバイトを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。