JPS63132354A - キヤツシユ制御方式 - 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】 〔概要〕 本発明は、磁気記憶装置のデータアクセスに伴う機械的
遅延を軽減するために半導体メモリを使用したキャッシ
ュ制御方式において、上位装置から送られたデータで、
まずキャッシュメモリのみを更新し、制御装置がアイド
ル状態になったとき、そのデータをキャッシュメモリか
ら磁気記憶装置に書き戻し、かつキャッシュメモリ上の
エラー情報を磁気記憶装置の記憶媒体上に記憶すること
により、簡単なエラー処理で、データ保証を行いつつラ
イト時の高速化を実現する技術を開示するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子計算機の磁気記憶装置のデータアクセス
に伴う機械的遅延を軽減するために半導体メモリを使用
したキャッシュ制御方式に関し、特に、ライト動作の高
速化とデータの信頼性とを両立させたキャッシュ制御方
式に関する。

〔従来の技術〕

電子計算機システムの中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）は、半
導体技術の進歩により、その性能を著しく向上させてい
る。しかし、電子計算機システムの外部記憶装置である
磁気記憶装置は、記憶容量の大容量化といった面では大
幅な向上があったものの、データアクセス時間の短縮と
いう点では、その記憶方式上の理由からヘッドや記憶媒
体の移動という機械的動作を伴うため、それ程大きな進
歩が見られない。

そこで、中央処理装置と外部記憶装置との間に、小容量
ではあるが高速のキャッシュメモリを配設して、データ
アクセス時間を短縮し、電子計算機システムの高性能化
を図る試みが行われている。

キャッシュ付磁気記憶装置は、磁気記憶媒体上のデータ
を半導体メモリで構成されたキャッシュメモリにコピー
させることにより、磁気記憶媒体を直接アクセスするこ
となく、キャッシュメモリ内のデータを上位装置と送受
信することで、データアクセス時間が短縮されるもので
ある。

第１図は、キャッシュ付磁気記憶装置の一般的な構成を
示すブロック図である。第１図において、１は中央処理
装置（ＣＰＵ）　、２はプログラム及びデータ等を格納
する主記憶装置（ＭＭ）　、３はチャネル装置（ＣＨ）
　、４は磁気ディスク制′ａ装置（ＤＫＣ）　、５は磁
気ディスク装置（Ｄ　Ｋ　Ｕ）、６は磁気ディスクに記
憶されたデータのコピーを保持し、アクセスを高速化す
るキャッシュ装置である。

ｃｐｕｉは、磁気ディスク装置５上のデータアクセス命
令を主記憶装置２からフェッチすると、チャネル装置３
にデータアクセスの起動を行い、磁気ディスク制御装置
４に通知する。磁気ディスク制御装置４は、チャネル装
置３から指示されたデータがキャッシュメモリ上にある
か否か判断し、キャッシュメモリ上にある場合はキャッ
シュメモリ６とデータアクセスを行うことにより、磁気
ディスク装置５とデータアクセスを行う場合よりも高速
なデータアクセスを実現する。

しかし、キャッシュ付磁気記憶装置は、データのリード
動作において顕著な高速化をもたらしているが、ライト
動作においてはエラー処理の点から高速化が今−歩不足
していて、ライト動作も高速なキャッシュ制御方式が待
望されている。

第２図は、上記のキャッシュ付磁気記憶装置における磁
気ディスク制御装置４の内部構成を示すブロック図であ
る。図中、チャネル入出力制御部４１はチャネル装置３
からの起動、チャネル装置３とのデータ転送及びチャネ
ル装置３への終了報告を制御する。データ転送制御部４
２は、ライトの場合、チャネル装置３からのデータを、
ディスク入出力制御部４３を介して磁気ディスク装置５
へ、もしくはキャッシュ入出力制御部４４を介してキャ
ッシュメモリ６へと送出する。リードの場合は、データ
の流れが逆のルートとなる。ディスク入出力制御部４３
は、磁気ディスク装置５に対しての起動、データ転送及
び終了報告を制御し、キャッシュ入出力制御部４４は、
キャッシュメモ＋７６に対しての起動、データ転送及び
終了報告を制御する。そして、上記の各制御部は、マイ
クロプロセッサ４５によって制御される。

チャネル入出力制御部４１がチャネル装置３からの起動
を受は付けると、マイクロプロセッサ４５は、チャネル
装置３の要求するデータアクセスがリードかライトかを
判断する。データアクセスがリードの場合、マイクロプ
ロセッサ４５はデータがキャッシュメモリ６上にあるか
否かチェ・ツクし、キャッシュモリ６上にあれば、その
データをキャッシュ入出力制御部４４．データ転送制御
部４２、チャネル入出力制御部４１を経由して、チャネ
ル装置３へ送出する。キャッシュメモリ６上にデータが
ない場合、マイクロプロセッサ４５は、ディスク入出力
制御部４３を介して、チャネル装置３の要求するデータ
を磁気ディスク装置５から引き出すと共に、次のデータ
アクセスに対して準備するためキャッシュメモリ６にも
そのデータを送り込む。このデータの流れを整理すると
、下記の如くになる。

ディスクリ４３−４２−４１−チャネルＬ４４−キャッ
ジ− データアクセスがライトの場合、マイクロプロセッサ４
５は、チャネル装置３の要求するディスク内の位置にデ
ータを書き込むため、回転体である記憶媒体上へ書き込
みヘッドを位置決めする指示を発する。ヘッドの位置決
めが完了した時点で、データ転送は、下記のルートで行
われる。

チャネル−４１→４２→４３→デイスクＬ４４−キャッ
ジ。

このように、ライト動作の場合は、ディスクとキャッシ
ュとを同時に書き込む方式が普通であるが、その利点は
、キャッシュメモリと磁気記憶媒体とを同時更新するた
め、更新時にエラーが発生しても、データ転送後の終了
報告でエラーを報告できるので、データの信頼性を保つ
ことができることであった。

第４図は従来のキャッシュ制御方式の具体的な回路例で
、磁気ディスク制御装置のうちデータの流れを明確にす
る部分を示した図である。図中、４６Ｗはチャネルライ
トデータレジスタ、４６Ｒはチャネルリードデータレジ
スタ、４７Ｗはディスクライトデータレジスタ、４７Ｒ
はディスクリートデータレジスタ、４８Ｗはキャッシュ
ライトデータレジスタ、４８Ｒはキャッシュリードデー
タレジスタ、４９はデータ転送ステータスレジスタ、５
１はシリアライザ／デシリアライザ、５２はＥＣＣ（エ
ラーチェックコード）ジェネレータチェン力、５３はデ
ィスクメディア、５４はオアゲート、６３は半導体メモ
リ、６２はキャッシュメモリアドレスデータレジスタ、
６３Ｗはキャッシュメモリライトデータレジスタ、６３
Ｒはキャッシュメモリリードデータレジスタ、６４はパ
リティチェッカである。この回路において、ライト動作
では、チャネル装置３から送られたデータがまずチャネ
ルライトデータレジスタ４６Ｗにセットされ、そのデー
タが更にディスクライトデータレジスタ４７Ｗ及びキャ
ッシュライトデ−タレジスタ４８Ｗにセットされる。デ
ィスクライトデータレジスタ４７Ｗ上のデータ磁気ディ
スク装置５のシリアライザ／デシリアライザ５１に送ら
れ、バイトデータをビットシリアルに変換して、ディス
ク媒体（メディア）５３上にシリアルにデータを書き込
む。このバイトデータはシリアライザ／デシリアライザ
５１に送られると同時に、ＥＣＣジェネレータチェッカ
５２にも送り込まれ、ＥＣＣデータが作成されて、ディ
スク媒体５３上に書かれたデータに続いてＥＣＣデータ
がディスク媒体５３上に書き込まれる。このＥＣＣデー
タはリード時のデータの信頼性を保証するのに用いられ
る。

一方、チャネルライトデータレジスタ４６Ｗからディス
クライトデータレジスタ４７Ｗにセットされたデータは
、キャッシュモリ６にも送られ、キャッシュメモリライ
トデータレジスタ６３Ｗにセットされた後に、予め指示
されたキャッシュメモリアドレスデータレジスタ６２上
のアドレスに従って半導体メモリ６１に書き込まれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来のキャッシュ付磁気記憶装置では、ラ
イト動作の場合に、キャッシュメモリと磁気記憶媒体を
同時に更新しているため、ライト動作で磁気記憶装置側
がヘッドの位置決めを行う機械的遅延が生じ、装置全体
の更新時間もこれに支配され、高速化を阻害する原因に
なっている。

高速化を図るためには、同時更新をせず、まずキャッシ
ュメモリのみを更新しておいて、後に制御装置がアイド
ル状態のときにキャッシュメモリから磁気記す、α媒体
にデータを書き戻す方式を採用すれば、キャッシュメモ
リへの書き込みが終った時点で上位からのデータライト
動作は終了し、高速データライトが可能となるが、キャ
ッシュメモリから磁気記憶媒体にデータを書き戻すとき
に、キャッシュメモリ上にエラーがあっても、ライト動
作は既に終了しているので、そのエラーの報告はなく、
データの信頼性の面から問題を残すことになる。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたもので
、キャッシュ付磁気記憶装置におけるライト動作の高速
化を実現し、しかもデータの信頼性を損わないキャッシ
ュ制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明用のブロック図である。

本発明において、上記の問題点を解決するために講じら
れた手段は、電子計算機システムの磁気記憶装置５への
データアクセスに半導体メモリ６を使用してキャッシュ
制御におけるライト動作を行う際に、上位装置３から送
られたデータによってまずキャッシュメモリ６のみを更
新し、磁気記憶制御装置４がアイドル状態になったとき
、前記データをキャッシュメモリ６から磁気記憶装置５
にキャッシュメモリ６上のエラー情報とともに書き戻す
ことを特徴とするキャッシュ制御方式によるものとする
。

〔作用〕

本発明では、ライト動作の高速化を図るため、キャッシ
ュメモリから磁気記憶媒体にデータを書き戻す時点で、
キャッシュメモリ上のエラー（例えばメモリの読み出し
エラー）がある場合、磁気記憶媒体上にデータチェック
状態を発生させ、次に上位装置より磁気記憶媒体からの
データリードがあったときに、エラーがあることを認識
させることを可能とし、ライト動作においてもエラーが
正しく報告されることを可能として、ライト動作の高速
化を実現する。

これを更に具体的に述べると、ライト時におけるデータ
の同時更新をやめて、上位装置３からのデータの流れを
、最初はキャッシュメモリ６へとデータ転送を行う。上
位装置３へはデータ転送終了報告を行うので、上位装置
３のライト処理はこの時点で終了する。

その後、制御装置４は、上位装置３から起動のないアイ
ドル状態になったときに、キャッシュメモリ６上のデー
タを磁気記憶装置へ書き戻す。この一連の動作で、上位
装置３からライト時データ転送はキャッシュメモリ６に
対してのみ行われるので、機械的動作は除去され、デー
タ処理は高速化される。

磁気記憶装置４がアイドル状態でキャッシュメモリ６か
ら磁気記憶装置５ヘデータを書き戻す動作の中で発生し
たエラー（例えばキャッシュメモリから読み出されたデ
ータにパリティエラーがある場合など）は、同時に磁気
記憶装置５に記憶させているので、磁気記憶装置５から
データが読み出される際にエラー報告ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第３図は本発明を実施したキャッシュ制御方式の具体的
な回路例で、磁気ディスク制御装置中でデータの流れを
明確にする部分を示す図である。

なお、実施例は磁気ディスクのサブシステムを例として
説明するが、他の磁気記憶装置を用いたシステムにも応
用可能であることは言うまでもない。

第４図と同様に、第３図中、４６Ｗはチャネルライトデ
ータレジスタ、４６Ｒはチャネルリードデータレジスタ
、４７Ｗはディスクライトデータレジスタ、４７Ｒはデ
ィスクリートデータレジスタ、４８Ｗはキャッシュライ
トデータレジスタ、４８Ｒはキャッシュリードデータレ
ジスタ、４９はデータ転送ステータスレジスタである。

本発明では、磁気ディスク制御装置４内に、この他に、
キャッシュメモリから読み出されたデータにパリティチ
ェックエラーがあることを保持するラッチ回路５０が配
設されている。

磁気ディスク装置５内も同様に、５１はシリアライザ／
デシリアライザ、５２はＥＣＣジェネレータチェッカ、
５３はディスクメディア、５４はオアゲートであるが、
ＥＣＣジェネレータチェ’）力５２からオアゲータ５４
への入力途中に、別なアンドゲート５５が介設され、こ
のアンドゲート５５の一方には、前記ラッチ回路５０か
らのデータがインバータ５６を経由して入力される。

キャッシュメモリ６内は、第４図と全く同様で、６３は
半導体メモリ、６２はキャッシュメモリアドレスデータ
レジスタ、６３Ｗはキャッシュメモリライトデータレジ
スタ、６３Ｒはキャッシュメモリリードデータレジスタ
、６４はパリティチェッカである。

上記の回路で、ライト動作は下記の如きデータの流れと
なる。即ち、上位装置であるチャネル装置３から送られ
たデータは、まずチャネルライトデータレジスタ４６Ｗ
にセットされ、該データは更にキャッシュライトデータ
レジスタ４８Ｗにセットされたのち、キャッシュメモリ
６に送られて、キャッシュメモリライトデータレジスタ
６３Ｗにセットされ、予め指示されたキャッシュメモリ
アドレスデータレジスタ６２上のアドレスに従って半導
体メモリ６１に書き込まれて終了する。チャネルのデー
タ転送が半扉体メモリに対してのみ行われるため、ディ
スク媒体上のヘッド位置決め時間が不要になり、起動か
ら転送終了までの高速化が実現される。

キャッシュメモリ６に保持されているデータは、磁気デ
ィスク制御装置４が前記アイドル状態にあるとき、半導
体メモリ６１からキャッシュメモリリードデータレジス
タ６３Ｒに読み出され、前記キャッシュリードデータレ
ジスタ４８Ｒ→デイスクライトデータレジスタ４７Ｗ→
シリアライザ／デシリアライザ５１→オアゲート５４を
経由して、メディア５３にデータが書き込まれる。

このとき、キャッシュメモリ６から読み出されたデータ
にパリティエラーが検出されると、ラッチ５０にそのパ
リティエラーが発生したことを記憶する。ラッチ５０が
オンすると、インバータ５６を介してアンドゲート５５
が閉じ、ＥＣＣジェネレータチェ７カ５２で作成された
ＥＣＣデータはメディア５３に出力されず、ディスク媒
体上にはエラーを含むデータとして記憶されることにな
る。

従って、キャッシュメモリ６上のデータが電源オフ等に
より失われた場合、磁気ディスク装置５から直接にデー
タを読み出すが、このとき、キャッシュメモリ６から磁
気ディスク装置５にデータを転送するときに生じたエラ
ーはディスク媒体５３上に記憶されているので、磁気デ
ィスク装置５から読み出されたデータにエラーがあるの
に、正常なデータとして扱われることはない。

以上の如く、ライト動作では、最初にチャネルとキャッ
シュの間でのみデータ転送を行い、実行時間を短縮し、
ライト動作の高速化を実現できる。

このデータは磁気ディスク制御装置のひまな時にキャッ
シュメモリから磁気ディスク装置に書き戻されるが、そ
の際生じたエラーはディスク媒体上に記憶することによ
り、データの信頼性を保証することが可能になる。本発
明は、現状の回路に極く簡単な回路を付加することによ
り実施でき、キャッシュ付磁気記憶装置におけるライト
動作の高速化を実現できるものである。

〔発明の効果〕

以上、説明したとおり、本発明によれば、キャッシュ付
磁気記憶装置におけるライト動作の高速化を実現し、し
かもデータの信頼性を損わないキャッシュ制御方式を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なキャッシュ付磁気記憶装置の概略構成
図（本発明の原理説明図）、 第２図は磁気ディスク制御装置の内部構成図、第３図は
本発明の詳細な回路構成図、 第４図は従来の詳細な回路構成図である。 図中、 ｌ；中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）、 ２；主記憶装置、 ３；チャネル装置、 ４；磁気ディスク制御装置、 ５；磁気ディスク装置、 ６；キャッシュメモリ、 ４１；チャネル入出力制御部、 ４２；データ転送制御部、 ４３；ディスク入出力制御部、 ４４；キャッシュ入出力制御部、 ４５；マイクロプロセッサ、 である。 モＴ−／：Ｊユｊ：Ｔ＊気３【背碩ビ！の肯成図（オ（
冬を８月の力艮達磐も日月図　）第１図 第２図 李央瞑の六Ｘフシュ雫１番Ｐ方へ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子計算機システムの磁気記憶装置（５）へのデータア
   クセスに半導体メモリ（６）を使用してキャッシュ制御
   におけるライト動作を行う際に、 上位装置（３）から送られたデータによってまずキャッ
   シュメモリ（６）のみを更新し、 磁気記憶制御装置（４）がアイドル状態になったとき、
   前記データをキャッシュメモリ（６）から磁気記憶装置
   （５）にキャッシュメモリ（６）上のエラー情報ととも
   に書き戻すことを特徴とするキャッシュ制御方式。