JPS62266635A - 磁気デイスク制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンぎユータ等で多く使用さ１ている磁気ディ
スク装置の制御方式に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
のディスクキャ、シーメモリは、記憶部分が揮発性メモ
リのみで作らｎでいる。その為、書き込んだデータをす
ぐに読み出す場合や、同じデータを繰９返して読む場合
には有効であるが、データを書き込む時には効果がない
。

又、固定ヘッド磁気ディスク装置を使用する場合は、高
速の書き込みはできるが、容量が小さく。

限らｎたファイルにしか使用できない。

このため、はとんどのファイルは、書き込み時には、ヘ
ッドのシーク時間１回転待ち時間、書き込み時間が必要
で有シ、書き込みを要求したプログラムはこの時間を待
ち合せている。なぜなら。

従来の揮発性メモリのみのディスクキャッシュメモリで
は、電源断等の障害時にデータの保証ができないため、
ディスクへの書き込み時には、キャッシュ機能を働かす
ことができなかったためである。又、磁気ディスクにデ
ータを書き込む順序も。

書き込み要求を行った順序で行なわなけｎば、リカバリ
ーが複雑になり、実用的でない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による磁気ディスク制御方式は、固定ヘッドトラ
ックと可変ヘッドトラックを有する固定ヘッド付き磁気
ディスク装置と、揮発性メモリとこｎらを制御する制御
部と、可変ヘッドトラックに出力要求を行う出力要求部
とを具備している。

そして、出力要求部が可変ヘッドトラックに出力を行う
時、制御部は、固定ヘッドトラックと揮発性メモリを可
変ヘッドトラックのディスクキャッシュメモリとして動
作させるように制御する。更に、出力要求部よシ可変ヘ
ッドトラックに対する出力要求が複数個ほぼ同時に有っ
た時、制御部は実際に可変ヘッドトラックに出力する順
序を最小シーク時間になるように変更制御する。

〔作用〕

このように２本発明では、ディスクキャッシュメモリに
、固定ヘッドディスクを利用することにより、電源断等
の障害時にデータが消滅するのを防いでいる。この為、
可変ヘッドトラックに書き込むための待ち時間を、固定
ヘッドディスクの回転待ちと、書き込み時間のみに短縮
している。又固定ヘッドトラックに一度書き込んだデー
タは保証さ２Ｌるため、可変ヘッドトラックに再書き込
みする順序も、可変ヘッドのシーク時間を最小限になる
ような順序に変更することができる。

なお、固定ヘッドの回転待ち時間は、固定ヘッドエリア
の空きエリアのうち、最小回転待ちエリアを選択するこ
とが出きるので２回転待ち時間の減少も可能である。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明による磁気ディスク制御方式の一実施例
の溝底図である。図において、ｌは本発明の出力要求元
なる汎用コンピュータで、６はそｎに接続さｎたディス
ク制御装置で、７の固定ヘッドトラック付きディスク装
置を制御している。

固定ヘッドトラック付き磁気ディスク装置７は。

固定ヘッドトラック部４と可変ヘッドトラック部５の記
憶領域を持っている。可変ヘッドトラック部５は、ヘッ
ドの移動（シーク）とヘッドの選択で決まる複数のトラ
ックを持っている。各トラックは固定長のセクタに分割
さＢ　、　ＣＣＣＴＴＳＳ　（シリンダ番号、トラック
番号、セクタ番号を表わす）のアドレス番号がつけらｎ
ており、常にディスク制御装置６に対してヘッドのシー
クアドレスと回転角によるセクタアドレス情報を送って
いる。

固定ヘッドトラック部５は各トラックがヘッドの選択の
みで決まるトラックを持っており、各トラックは固定長
のセクタに分割さｎており、そｎぞｎのセクタはＴＴＳ
Ｓ　（）ラック番号、セクタ番号）のアドレス番号がつ
けらｎている。

こｎを図示したのが第３図であシ、各セクタは可変ヘッ
ドトラックアドレスエリア２３と書き込みカウンタエリ
ア２４と書き込みデータエリア　、２５に分かｎている
。可変ヘッドトラックアドレスエリア２３には可変ヘッ
ドトラック部５に書くべきアドレスＤＤＣＣＣＴＴＳＳ
　（装置番号、シリンダ番号、トラック番号、セクタ番
号）がセットさｎる。

書き込みカウンタエリア２４には同じ可変ヘッドトラッ
クアドレスがセットさｎている場合にどちらが新しいデ
ータかを示すカウンタの値がセットさｎる。書き込みデ
ータエリア２５には可変ヘットドラック部５に書くべき
データがセットされる。

そのため、書き込みデータエリア２５は可変ヘッドトラ
ック部５の一セクタと同じデータ長である。

また、可変ヘッドトラックアドレスエリア２３には、デ
ータがセットさｎていない時は、′Ｏｎがセットさｎて
いる。これは、固定ヘッドトラックアドレスも可変へ、
トドラックアドレスも共にセクタ番号は”１″以上をつ
けておき、”０”のＳＳ（セクタアドレス）をなくす、
”ｏ”であｎば空きエリアと定義している。固定ヘッド
トラック部４は。

常に制御部２に対して回転角によるセクタ情報を送って
いる。

ディスク制御装置６は制御部２と揮発性メモリ部３よシ
構成さｎている。揮発性メモリ部３ば１からｎの番号を
持つｎ個のレコードよりなシたち。

そｎぞ几のレコードは、上記可変ヘッドトラック部５の
一セクタと同じ長さになっている。又、制御部２は揮発
性メモリ部３と、固定ヘッドトラック部４と、可変ヘッ
ドトラック部５ｔ−制御するところで、大きく分けると
、受は取υモソユール８と、書き込みモジュール９と、
消去モジュール１０と、読み出しモジー−ル１１とリカ
バリモノー−ル１２と、キャッシュ管理テーブル１３と
。

固定ヘッドトラック管理テーブル１４を持っている。

固定ヘッドトラック管理テーブル１４は、固定ヘッドト
ラック部４が使用さｎているかどうかを示すテーブルで
、レコード数は固定へラドトラ。

り部４のセクタ数と同じであｐ　、　ＤＤＴＴＳＳ（装
置番号、トラック番号、セクタ番号）の番号が割り付け
らｎている。キャッシュ管理テーブル１３は。

揮発性メモリ部３と対応して１からｎの番号を持つレコ
ードと、と几らのレコードで使用する各種チェーンの開
始アドレスを持つ０番のレコードとを合せて、ｎ＋１個
のレコードよシ構成さｎている。そｎぞｎのレコードは
、第２図に示さｎるように、エリア管理チェーン１７と
、可変ヘッドトラックアドレス１８と、固定ヘッドトラ
ックアドレス１９と、書き込み要求チェーン２０と、消
去要求チェーン２１と、書き込みカウンタ２２を含んで
いる。

エリア管理チェーン１７は、アクセスの世代管理をする
チェーンで、自分自身の前にアクセスさｎ次しコードと
、自分の次にアクセスさｎたレコードのレコード番号を
持ち、最初にアクセスさｎたものと最後にアクセスさｎ
たものはＯ番目のレコードを指すようになっている。こ
ｎは、読み込み時のキャッジ−動作を効率よくする為、
アクセスした時刻が古いものから消し、新しいものを残
すよう制御するのに使用している。

可変ヘッドトラックアドレス１８は、そのレコードに対
応した揮発性メモリ部３が可変ヘッドトラック部５のど
こに書くべきデータであるか（書き込みチェーンにチェ
ーンさｎている時）、又はどこから読み出したデータか
（書き込みチェーンがＯの場合）を表わすアドレスＤＤ
ＣＣＣＴＴＳＳの値を持っていて、そこが指している可
変ヘッドトラックの最新のデータが対応する揮発性メモ
リ部３にあることを示している。

固定ヘッドトラックアドレス１９は、対応した揮発性メ
モリ部３の内容が書き込まｎている固定ヘッドトラック
部４のアドレスＤＤＴＴＳＳの値を持っている。

書き込み要求チェーン２０は、対応する揮発性メモリ部
３の内容が固定ヘッドトラック部４に書き込まｎている
が、可変へ、トドラック部５には書き込まｎていないレ
コードをチェーン付けしたもので２次の書き込まｎてい
ないレコードを指している。但し、チェーンの開始は０
番で終りは９９９＝最大値である。

消去要求チェーン２１は、対応する揮発性メモリ部３の
内容は可変へ、トドラック部５に書き込みを終了し、固
定ヘッドトラック部４から削除する必要のあるレコード
をチェーン付けしたもので。

次の削除しても良いレコードを指している。但し。

チェーンの最初は０番地で最後１ｉ９９９＝最大値であ
る。

その為、固定ヘッドトラック部４に書き込まｎると、書
き込み要求チェーン２０にチェーン付けさ扛、そｎが可
変ヘッドトラック部５に書き込まｎると、書き込み要求
チェーン２０のチェーンから削除さｎ、消去要求チェー
ン２１にチェーン付置き込みカウンタ２２は、一度固定
ヘッドトラック部４に書き込まｎたデータと同じ可変ヘ
ッドトラック部５のアドレスを持つデータが、固定ヘッ
ドトラック部４から消去する前に書き込み要求が来た時
、前回書いたデータと今回書いたデータとどちらが新し
いデータかを区別するためのカウンタである。

受は取りモジュール８は、汎用コンピュータ１より可変
ヘッドトラック部５に対する出力要求を受は付けるモジ
ュールである。出力要求は、可変ヘッドトラック部５の
アドレスデータ（ＤＤＣＣＣＴＴＳＳ）とセクタ数によ
シ要求さｎる。受は取りモジュール８は、こｎらのデー
タを複数のアドレスデータに展開し友後、アドレスデー
タ数と同じ数のレコードをキャッシュ管理テーブル１３
より確保する。

この確保は、エリア管理チェーン１７をもとに古い順に
固定ヘッドトラックアドレス１９を調べ。

そこが０”のものを確保して、その可変ヘッドトラック
アドレス１８に要求アドレスをセットして行く。

受は取りモジュール８は、固定ヘッドトラック管理テー
ブル１４を調べ、空いているトラックで出来るだけ回転
待ちの少ないように固定ヘッドトラックセクタを確保し
て、キャッシュ管理テーブル１３の確保したレコードの
固定ヘッドトラックアドレス１９にセットして行く。こ
の時、書き込みモジュール９が動作中かどうか調べて、
動作中でなけｎばあらかじめシーク要求を出しておく。

又、受は取りモジュール８は、キャッシュ管理テーブル
１３の全ての可変へッドトラ、クアドレス１８を調べ、
今回の要求の可変ヘッドトラックアドレスと同じアドレ
スを持つものが有るかどうか調べる。なけｎば、確保し
たレコードの書き込みカウンタ２２に０”をセットし１
次のステップに進み、有【ば検出し九古いレコードの可
変ヘッドトラックアドレス１８をＯ”にし、検出したレ
コードの固定ヘッドトラックアドレス１９を調べ。

そこに固定へッドトラックアードレスがセットさｎてい
なけｎば、新しいレコードの書き込みカウンタ２２を”
０”にし、セットさｎていｎば、そのレコードの書き込
みカウンタ２２に”１”を加えたものを新しい書き込み
カウンタ２２にセットする之ともに古いレコードを削除
チェーンの最後にチェーンづけする。このようにキャッ
シュ管理テーブル１３のレコードとそｎに対応した揮発
性メモリ部３のエリア及び固定ヘッドトラック部４のセ
クタが確保さｎると、固定ヘッドトラック部４の回　−
転待ちを行う。確保さｎたセクタが来ると、受は取りモ
ジュール８は汎用計算機にデータの転送要求をだし、転
送が開始さｎると、確保しである固定ヘット２トラック
部４と揮発性メモリ部３に受は取っ次データを書いて行
く。

ここで、固定ヘッドトラック部４に書く時は。

キャッシュ管理テーブル１３の可変ヘッドトラックアド
レス１８と書き込みカウンタ２２も同時に書く。固定ヘ
ッドトラック部４への書き込みが終了すると、受は取シ
モジュール８は、出力要求元である汎用計算機１にデー
タ書き込み完了通知を返し、キャッシュ管理テーブル１
３の対応するレコードを書き込み要求チェーン２０にチ
ェーン付けし、エリア管理チェーン１７を最新のデータ
として更新する。

書き込みモジュール９は、キャッシュ管理テーブル１３
の書き込み要求チェーン２０を常に調べている。ここに
チェーンさｎたレコードを検出すると、書き込みモジュ
ール９は、可変ヘッドが動作中かどうか調べて、動作中
の時は、待つが、動作中でない時は、書き込み要求チェ
ーン２０の中で最もシーク距離の少ないレコードを選択
し、シーク命令を可変ヘッドトラック部５に出し、シー
ク完了を待つ。シークが完了すると、書き込みモジュー
ル９は１回転角を調べ、より回転角の少ないものから頭
に可変ヘッドトラック部５に揮発性メモリ部３の内容を
書いて行く。書き込ま；ｆ’ｌ：キャッシュ管理テーブ
ル１３の概当レコードは、書き込み要求チェーン２０か
らはずし、消去要求チェーン２１の最後にチェーン付け
する。

消去モジー−ル１０は、消去要求チェーン２１を常に調
べていて、消去要求チェーン２１にチェーンさｎたもの
かあｎば、固定ヘッドが動作中かどうか調べて、動作中
でなけｎば、古ものから順に対応する固定ヘッドトラッ
ク部４を消す。消したキャッシュ管理テーブル１３の対
応するレコードは、消去要求チェーン２１からはずし、
書き込みカウンタ２２及び固定へッドトラ、クアドレス
１９を”０”にするとともに、固定ヘッド管理テーブル
１４の対応するアドレスを空のステータスにする。

読み出しモジー−ル１１は、入出力要求元である汎用計
算機１より入力要求を受は付けるモジュールであり、汎
用計算機１よシ送らｎる可変ヘッドトラックセクタの開
始アドレスとセクタ数を受は付ける。要求を受は付ける
と、読み出しモジーール１１は、各単位セクタに展開し
て、キャッジ−管理テーブル１３の可変へッドトラ、ク
アドレス１８と比較し、要求アドレスと同じものが有る
かどうか調べる。同じものが有ｎば、そのレコードに対
応する揮発性メモリ部３の内容を汎用計算機１に返し、
そのレコードをエリア管理チェーン１７に最新のデータ
としてチェーン付けする。同一データが見つからなかっ
た時は、要求セクタサイズの４倍の大きさをキャッシュ
管理テーブル１３から古い順に調べ、固定ヘッドトラッ
クアドレス１９の無いレコードを確保し、同時に可変ヘ
ッドトラック部５にシーク命令を発行する。シーク終了
通知を受は取ると、読み出しモジュール１１は１回転待
ち終了後、可変ヘッドトラック部５からデータを読み込
み要求元に送ると共に、確保さｎｆｃキャッジ−管理テ
ーブル１３に対応した揮発性メモリ部に書き込んで行く
。要求元に送るデータは、要求さｎたセクタ数だけだが
１次の要求の先取りとして要求セクタの４倍のデータを
揮発性メそり部３に書いておく。又、この時、読み込ま
ｎた揮発性メモリ部３に対応した固定ヘッドトラック管
理テーブル１４のレコードニオ可変ヘッドトラックアド
レス１８をセクトすると共に。

エリア管理チェーン１７を最新のレコードとしてチェー
ン付けする。

リカバリモジュール１２は、ディスク制御装置６が動作
しはじめた最初だけ動作し、キャッシュ管理テーブル１
３の初期化及び揮発性メモリ部３のリカバリを行う。ま
ず、動作しはじめると、キャッシュ管理テーブル１３を
上から順にエリア管理チェーン１７′ｔ−チェーン付け
しながらその他のエリアに”０″をセットして行く。そ
の後、固定ヘッドトランク部４の全のデータを一つづつ
読み。

可変ヘッドトラックアドレス２３にデータがセットさｎ
ているかどうかチェックし、セットさｎているものは、
対応する固定ヘッド管理テーブル１４のレコードを使用
中にし、セットさｎていなけＣば、空にする。又、セッ
トさｎているものは。

エリア管理チェーン１７をもとに一番古いレコードをさ
がし、一番新しいレコードとした後、読み込んだ固定ヘ
ッドディスクアドレスを固定ヘッドトラックアドレス１
９に、又読み込んだデータ内の可変ヘッドトラックアド
レス２３を可変ヘッドトラックアドレス１８へ移送し、
書き込みカウンタ２４の内容を書き込みカウンタ２２へ
移送し。

書き込みデータエリア２５の内容を確保したレコードに
対応する揮発性メモリ部３に移送する。こうして、固定
ヘッドトラック部４の全データを読み込みチェックし念
後、可変ヘッドトラック部５の全データを照合し、同一
セクタのものがないかどうか調べる。同じものがないレ
コードは、そのまま書き込み要求チェーン２０に組み込
み、同じデータの有るレコードは、書き込みカウンタ２
２の値を比較する。そして、書き込みカウンタ２２が最
大のものは、書き込み要求チェーン２０にチェーン付け
し、そ几以外のものは、可変へ、トドラックアドレス１
８を消したあと、消去要求チェーン２１にチェーン付け
する。この後、リカバリモジュール１２は、書き込みモ
ジュール９及び消去モジー−ル１１を起動するとともに
、受は取りモソーール８と読み出しモジー−ル１１に通
知して、要求元１よりの入出力要求を受は付けるように
し、リカバリモジュール１２は終了する。

汎用計算機１は、１つ以上のＣＰＵと多くの周辺装置や
端末を持つ念計算機システムであり、外部記憶装置とし
て本ディスク制御装置が接続さｎている。汎用計算機１
内では、多くのＣ０ＢＯＬやＦＯＲＴＲＡＮで出来た汎
用プログラムが動作していて。

その内の一つである汎用プログラム１５が外部記憶装置
であるディスク装置（可変ヘッドトラック部）５に人出
要求を行う時を考えると、入出力要求は入出カス−／４
′−４イデ１６に対してロジカル装置名とロッカルアド
レスで行う。入出カス−パーパイプ１６はそｎをフィジ
カル名のディバイス番号（ＤＤ）とフィジカルアドレス
（ＣＣＣＴＴＳＳ）に変更した後、ディスク制御装置６
に対してこのＤＤＣＣＣＴＴＳＳと要求さｎたセクタ数
を付加して、ディスク制御装置６に要求する。汎用プロ
グラム１５は、要求が完了するまで；ントロールを他の
汎用プログラムに渡して、待ち要求が完了した時点で次
のステップに進める。完了は、要求が入力の時は、デー
タの転送完了時に入出力スーノＪ？−パイプ１６が汎用
プログラム１５に通知し、要求が出力の時は。

受は取シモジュール８の送る完了通知を入出力スーノー
ハイデ１６が受は取った時に汎用プログラム１５に通知
する。この受は取シモジュール８の発行する完了通知は
、上記骨は取りモジュール８の説明で述べたとうシ、固
定ヘッドトラック部４に書き込んだ時点で通知するため
、固定ヘッドトラック部４の回転待ち時間と書き込み時
間で通知することができる。

この動作を時間的に表わしたのが第４図で、同じ動作を
従来の技術で表わしたのが第５図である。

図中、下向き矢印（８）は書き込み要求を、上向き矢印
（合）は書き込み完了通知を、それぞれ表わしている。

これら図よシ８本発明（第４図）の方が。

従来（第５図）よシもディスク出力時間が大幅に短縮さ
れることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように２本発明による磁気ディック制御方
式を使用することによシ、従来のディスク出力時間がシ
ーク時量子回転待ち時間＋書き込み時間であったのが、
本発明のディスク出力時間では２回転待ち時間＋書き込
み時間となり、約５０％の１１０時間の短縮が可能にな
る。又、可変ヘッドディスクに書き込む順序を変更する
事により、シーク距離が減少し、単位時間当りの出力回
数を増加さすことができる。このことにょシ、ディ、ｘ
、　りＩｌｏ　ｔ−中心としたシステムでは、アプリケ
ーションプログラムの変更を行なわずして大幅な効率化
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気ディスク制御方式の一実施例
の構成を示したブロック図、第２図は第１図の揮発性メ
モリ部と固定ヘッドトラック部を制御する制御部のキャ
ッシュ管理テーブルのフォーマット、第３図は第１図の
固定ヘッドトラック部のデータフォーマット、第４図は
本発明を利用したディスク出力時のタイムチャート、第
５図は第４図と同じ動作を従来の方式で実現した時のデ
ィスク出力時のタイムチャートである。 １・・・汎用計算機、２・・・制御部、３・・・揮発性
メモリ部、４・・・固定ヘッドトラック部、５・・・可
変ヘッドトラック部、６・・・ディスク制御装置、７・
・・固定ヘッド付きディスク装置。 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定ヘッドトラックと可変ヘッドトラックを有する
   固定ヘッド付き磁気ディスク装置と、揮発性メモリと、
   該揮発性メモリと前記固定ヘッド付き磁気ディスク装置
   を制御する制御部と、前記可変ヘッドトラックに出力要
   求を行う出力要求部とを具備し、該出力要求部が前記可
   変ヘッドトラックに出力を行う時、前記制御部は、前記
   固定ヘッドトラックと前記揮発性メモリを前記可変ヘッ
   ドトラックのディスクキャッシュメモリとして動作させ
   るように制御することを特徴とする磁気ディスク制御方
   式。 ２、固定ヘッドトラックと可変ヘッドトラックを有する
   固定ヘッド付き磁気ディスク装置と、揮発性メモリと、
   該揮発性メモリと前記固定ヘッド付き磁気ディスク装置
   を制御する制御部と、前記可変ヘッドトラックに出力要
   求を行う出力要求部とを具備し、該出力要求部が前記可
   変ヘッドトラックに出力を行う時、前記制御部は、前記
   固定ヘッドトラックと前記揮発性メモリを前記可変ヘッ
   ドトラックのディスクキャッシュメモリとして動作させ
   るように制御すると共に、前記出力要求部より前記可変
   ヘッドトラックに対する出力要求が複数個ほぼ同時に有
   った時、前記制御部は、実際に前記可変ヘッドトラック
   に出力する順序を最小シーク時間になるように変更制御
   することを特徴とする磁気ディスク制御方式。