【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はディスク記憶装置のディ
スクに読み書きすべきデータをディスク外の記憶手段に
一時的に記憶するいわゆるキャッシュないしキャッシュ
メモリの記憶内容を制御するためのキャッシュ制御方式
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called cache for temporarily storing data to be read from and written to a disk of a disk storage device in a storage means outside the disk or a cache control system for controlling the stored contents of the cache memory.
【０００２】[0002]
【従来の技術】計算機の外部メモリとしてのディスク記
憶装置のデータ読み書き動作は周知のように内部メモリ
に比べて数桁低く、計算機のデータ処理速度を大幅に律
則する障害になっている。一方、計算機がデータ処理時
に使用するデータにはいわゆる局所性があり、ディスク
に記憶されている大量のデータ中の特定のデータ処理に
実際に使用される部分はごく限られているのが通例であ
る。2. Description of the Related Art As is well known, the data read / write operation of a disk storage device as an external memory of a computer is several orders of magnitude lower than that of an internal memory, which is an obstacle to greatly regulate the data processing speed of the computer. On the other hand, the data used by a computer during data processing has so-called locality, and the amount of data actually used for specific data processing in the large amount of data stored on the disk is usually very limited. is there.
【０００３】このため、上述のキャッシュとしてＲＡＭ
をディスク記憶装置内に組み込んで計算機との間のデー
タのやりとりをできるだけキャッシュに対するデータの
読み書きで済ませてしまうことにより、ディスクに対し
データを実際にアクセスする回数を減少させてディスク
記憶装置の実効アクセスタイムを短縮できる。以下、図
５を参照してこのキャッシュを利用してディスク記憶装
置にデータを読み書きする従来の要領を概要説明する。Therefore, a RAM is used as the above-mentioned cache.
Incorporating a disk into a disk storage device allows data to be exchanged with a computer by reading and writing data to the cache as much as possible, thereby reducing the number of times data is actually accessed to the disk and making effective access to the disk storage device. Time can be shortened. The conventional procedure for reading / writing data from / to the disk storage device using this cache will be outlined below with reference to FIG.
【０００４】図５で一点鎖線で囲んで示すディスク記憶
装置60の内部にはそのディスク１とキャッシュ20のみが
模式的に示されており、キャッシュ20は内部バス15とイ
ンタフェース16と外部バス17を介して計算機70と接続さ
れている。ディスク１の中は１〜６等の数字で示すトラ
ックに分かれており、図の例ではキャッシュ20の中もこ
の各トラックに対応するデータブロックの記憶領域に分
けられている。また、図示の例ではディスク１の２番目
と４番目のトラック内のデータの一部，および５番目の
トラック内のデータの全部がキャッシュ20に記憶されて
いる。ＲＡＭであるキャッシュ20の記憶内容はディスク
記憶装置60の起動時にはもちろん皆無であるが、計算機
70からのアクセスに応じて読み書きしたデータをキャッ
シュ20にそのつど記憶して行って図示のような状態にな
る。Only the disk 1 and the cache 20 are schematically shown in the inside of the disk storage device 60 shown by the one-dot chain line in FIG. 5, and the cache 20 includes an internal bus 15, an interface 16 and an external bus 17. It is connected to the computer 70 via. The disk 1 is divided into tracks indicated by numerals such as 1 to 6, and in the example of the figure, the cache 20 is also divided into storage areas of data blocks corresponding to the respective tracks. In the illustrated example, part of the data in the second and fourth tracks of the disk 1 and the entire data in the fifth track are stored in the cache 20. The storage contents of the cache 20, which is a RAM, are of course empty when the disk storage device 60 is started, but
The data read and written according to the access from 70 is stored in the cache 20 each time, and the state shown in the figure is obtained.
【０００５】計算機70からの指令がデータ読み取りの場
合はそのデータがキャッシュ２内にすでに記憶されてい
るか否か，すなわちヒットか否かをまず調べ、ミスヒッ
トの場合はそれをディスク１から読み取ってキャッシュ
20に記憶した上で計算機70に転送する必要があるが、ヒ
ットの場合はそれをディスク１から読み取ることなく単
にキャッシュ20から計算機70に転送すれば済むので、ア
クセスタイムを大幅に短縮することができる。When the command from the computer 70 is data reading, it is first checked whether or not the data is already stored in the cache 2, that is, it is a hit, and if it is a mishit, it is read from the disk 1. cache
It is necessary to store it in the memory 20 and transfer it to the computer 70, but in the case of a hit, it is sufficient to simply transfer it from the cache 20 to the computer 70 without reading it from the disk 1, so the access time can be greatly shortened. it can.
【０００６】また、計算機70からの指令が書き込みの場
合はデータを直ちにキャッシュ20に書き込んだ後、計算
機70からアクセスがない時間内やディスク記憶装置60の
運転終了時にそれをディスク１に書き込めばよいのでア
クセスタイムを短縮できる。もちろん、この書き込みの
場合もデータがキャッシュ20内の記憶データにヒットす
るか否かをまず調べた上で、ヒットした場合はキャッシ
ュ20内の対応データの記憶内容を計算機70からのデータ
に書き換えないし更新し、ミスヒットの場合はキャッシ
ュ20内の空き領域に書き込むようにする。If the command from the computer 70 is writing, the data may be immediately written to the cache 20 and then written to the disk 1 during the time when there is no access from the computer 70 or at the end of the operation of the disk storage device 60. Therefore, access time can be shortened. Of course, in the case of this writing as well, it is first checked whether or not the data hits the storage data in the cache 20, and if it hits, the storage content of the corresponding data in the cache 20 is not rewritten to the data from the computer 70. Update and write to a free area in the cache 20 in the case of a mishit.
【０００７】しかし、キャッシュ20の記憶容量はもちろ
んディスク１に比べて小さいので、上述のようにデータ
の読み書きを繰り返す内にキャッシュ20内に空き領域が
なくなってしまう。この状態でミスヒットが発生した場
合は、図５では符号ｉで示すキャッシュ20内のデータを
ディスク１のｉ番トラックに書き込みないし吐き出すこ
とにより空き領域を作り、読み取りの場合は指定データ
を例えばｊ番トラックからこの空き領域内に読み込んだ
上で計算機70に転送し、書き込みの場合は空き領域にデ
ータを読み取って記憶する。However, since the storage capacity of the cache 20 is smaller than that of the disk 1, of course, there is no free area in the cache 20 during repeated reading and writing of data as described above. If a mishit occurs in this state, a free area is created by writing or ejecting the data in the cache 20 shown in FIG. 5 to the i-th track of the disk 1, and in the case of reading, the designated data is, for example, j The data is read from the track No. into the empty area and then transferred to the computer 70. In the case of writing, the data is read and stored in the empty area.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述の説明からわかる
ように、キャッシュ20内に空き領域がなくなった状態で
計算機70からアクセスされたデータが記憶データにヒッ
トしないと、空き領域を作るためにキャッシュ20内のデ
ータをディスク１に吐き出さねばならないので、この吐
き出しに要する時間だけデータのアクセスに余分に時間
が掛かってしまう問題があり, とくにデータの読み取り
時にはキャッシュ20を設けたために却ってアクセスタイ
ムが長くなる不都合も生じ得る。この問題はミスヒット
をなくすか空き領域を確保すれば解決するが、実際には
ミスヒット防止は不可能であるからキャッシュ20の利用
効率を上げて空き領域を極力確保するのがよい。図６は
この利用効率を向上する１手段を示すものである。As can be seen from the above description, if the data accessed from the computer 70 does not hit the stored data when there is no free area in the cache 20, the cache is used to create the free area. Since the data in 20 has to be ejected to the disk 1, there is a problem that it takes extra time to access the data by the time required for this ejection. In particular, since the cache 20 is provided when reading the data, the access time is rather long. Inconvenience may occur. This problem can be solved by eliminating the mishit or securing the free area. However, since the mishit prevention cannot be actually achieved, it is preferable to increase the utilization efficiency of the cache 20 and secure the free area as much as possible. FIG. 6 shows one means for improving this utilization efficiency.
【０００９】図６(a) はキャッシュ20の記憶領域を前述
のようにディスク１の各トラックと対応するデータブロ
ックごとの単位領域に分けた場合を示し、図でａ〜ｆで
示す短いデータを計算機70が使うだけなのに、単位領域
の大きさが固定なので本来は空き領域として使えるはず
の記憶領域が遊んでいる。これに対し、図６(b) ではキ
ャッシュ20の記憶領域を単位領域に分けないで計算機70
により実際に使われるデータａ〜ｆだけを隙間を置かず
に順次記憶させており、この場合は利用効率を向上して
空き領域の確保を容易にすることができる。FIG. 6 (a) shows a case where the storage area of the cache 20 is divided into unit areas for each data block corresponding to each track of the disk 1 as described above. Short data shown by a to f in the drawing are shown. Although it is only used by the computer 70, since the size of the unit area is fixed, the storage area that should originally be available as an empty area is idle. On the other hand, in FIG. 6B, the storage area of the cache 20 is not divided into unit areas and the computer 70
Thus, only the data a to f actually used are sequentially stored without leaving a gap. In this case, it is possible to improve utilization efficiency and easily secure a free area.
【００１０】しかし、計算機70からアクセスするデータ
が図６(b) のようにすべて短いとは限らないので、キャ
ッシュ20の利用効率の向上効果は実際には図のようには
必ずしも高くなく、しかもキャッシュ20の記憶容量には
限りがあるので計算機70からアクセスを繰り返す内に空
き領域がなくなってしまうとマイナスの効果が起きて来
るようになる。これを図７を参照して説明する。However, since the data accessed from the computer 70 are not all short as shown in FIG. 6B, the effect of improving the utilization efficiency of the cache 20 is not necessarily high as shown in the figure, and Since the storage capacity of the cache 20 is limited, if the free space runs out during repeated access from the computer 70, a negative effect will occur. This will be described with reference to FIG.
【００１１】図７のキャッシュ20にデータを隙間なく記
憶させて図のように空き領域がほぼなくなった状態で、
計算機70からディスク１のｊ番トラック内のデータの全
部の読み取りが指令されたとする。このデータは僅かに
残る空き領域より長いため、キャッシュ１内の図ではｉ
とｋで示す２個の短いデータをディスク１のそれらのア
ドレスに対応するｉ番とｋ番のトラック内に吐き出して
まず空き領域を作った上でｊ番トラックのデータを読み
取る必要が生じると、これら３個のトラックにヘッドを
順次移動させねばならないため時間が非常に長く掛かっ
てしまうことになり、このため上述のマイナス効果が出
て来るのである。With the data stored in the cache 20 shown in FIG. 7 without any gaps, as shown in FIG.
It is assumed that the computer 70 issues an instruction to read all the data in the jth track of the disk 1. Since this data is slightly longer than the remaining free space, i
If it is necessary to discharge the two short data indicated by k and k into the i-th and k-th tracks corresponding to those addresses of the disk 1 to first create an empty area and then read the j-th track data, Since the head has to be sequentially moved to these three tracks, it takes a very long time, and the above-mentioned negative effect is brought about.
【００１２】かかる従来からの問題点に鑑みて本発明の
目的は、ディスク記憶装置のデータ読み書き時の平均ア
クセスタイムを短縮する機能をキャッシュに発揮させな
がらその利用効率を向上することにある。In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to improve the utilization efficiency of the disk storage device while allowing the cache to exhibit the function of shortening the average access time when reading and writing data.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上述の目的は本発明のキ
ャッシュ制御方式によれば、ディスク記憶装置の読み書
きデータを一時記憶するキャッシュの記憶内容を合理的
に制御するため、その記憶領域内に主領域と副領域とを
設定し、データ区分手段を設けてディスク記憶装置が読
み書き指令を受けるつどにその対象データの類別を区分
させ、かつ読み書き制御手段を設けてデータ区分手段に
よる区分結果に応じてこの対象データをキャッシュの主
領域と副領域のいずれかに仕分けて読み書きさせること
によって達成される。According to the cache control method of the present invention, the above-mentioned object is achieved by reasonably controlling the storage contents of the cache for temporarily storing the read / write data of the disk storage device. A main area and a sub area are set, data classification means is provided to classify the target data each time the disk storage device receives a read / write command, and read / write control means is provided to respond to the classification result by the data classification means. This is achieved by sorting the target data into one of the main area and the sub area of the cache and reading / writing the data.
【００１４】なお、上記の構成にいう副領域の大きさは
主領域よりは小さいめに、もちろん場合によって異なる
がふつうはキャッシュの記憶領域の20〜50％の範囲内に
設定するのがよく、とくに後述のように可変として大き
さの設定をステップ状に切り換えるようにするのが望ま
しい。また、データ区分手段によるデータの類別の区分
は、最も簡単にはデータ長に応じて区分, 例えばデータ
長がディスクの１トラック分以上かそれより短いかに応
じて区分することでもよいが、本発明の実施結果による
経験上は計算機からのデータアクセス上の形態, 例えば
アクセスがシーケンシャルかランダムかに応じ対象デー
タの類別を区分するのが望ましい。もちろん、かかるア
クセス形態上の区分とデータ長による区分を併用するよ
うにしてもよい。It should be noted that the size of the sub area referred to in the above configuration is smaller than that of the main area, and although it may be different depending on the case, it is usually set within the range of 20 to 50% of the storage area of the cache. In particular, it is desirable that the setting of the size is changed stepwise as described below. Further, the data classification by the data classifying means may be most simply classified according to the data length, for example, according to whether the data length is equal to or more than one track of the disk or shorter than that. From the experience of the implementation results, it is desirable to classify the target data according to the form of data access from the computer, for example, whether the access is sequential or random. Of course, the division according to the access form and the division according to the data length may be used together.
【００１５】さらに、読み書き制御手段はデータ区分手
段の区分結果に応じて対象データをキャッシュの主領域
と副領域に仕分けて読み書きする際、主領域を従来と同
様に単位領域に分けて例えばディスク内の１トラック分
をデータブロックとして読み書きし、副領域を単位領域
に分けることなくデータを相互間隔を置かずに詰めて読
み書きするようにするのが有利である。なお、これらの
データ区分手段および読み書き制御手段の動作に関連し
て、計算機からのデータアクセスの順序を記憶する履歴
表およびキャッシュ内のデータのリストであるディレク
トリをそれぞれ作成して置くのが本発明の実施する上で
便利である。Further, when the read / write control means sorts the target data into the main area and the sub area of the cache according to the sorting result of the data sorting means and reads / writes the data, the main area is divided into unit areas as in the conventional case, for example, in the disk. It is advantageous to read / write one track as a data block, and to read / write the data without dividing the sub-area into unit areas and arranging the data without a space. In connection with the operations of these data partitioning means and read / write control means, it is the present invention to create and store a history table for storing the order of data access from a computer and a directory which is a list of data in the cache. It is convenient to implement.
【００１６】また、本発明を実施する際にキャッシュの
内部の主領域と副領域の設定状態を管理するキャッシュ
管理手段を設け、読み書き手段によりデータを読み書き
して行く際にそのキャッシュ内，とくに副領域内のデー
タに対するミスヒットの発生状態に応じてキャッシュ内
の記憶領域の主領域と副領域への割り振りを調整して行
くようにするのが非常に有利である。Further, when the present invention is implemented, a cache management means for managing the setting states of the main area and the sub area inside the cache is provided, and when the data is read and written by the read / write means, in the cache, especially the sub area. It is very advantageous to adjust the allocation of the storage area in the cache to the main area and the sub area according to the occurrence state of a mishit for the data in the area.
【００１７】[0017]
【作用】本発明はディスク記憶装置が読み書きするデー
タは例えば前述の長短や計算機からのアクセス形態等に
よる類別が可能であり、キャッシュにそれを記憶させる
際にかかる類別に応じふさわしいないし有利な形態があ
る点に着目したもので、前項の要旨にいうようにキャッ
シュ内に主領域と副領域を設定しておき、計算機から読
み書き指令を受けるつどデータ区分手段に対象データの
類別を区分させ、その結果に応じて読み書き制御手段に
対象データを主領域と副領域とに仕分けて類別に適する
形態で記憶させることにより、キャッシュの利用効率を
上げて平均アクセスタイムを短縮することに成功したも
のである。According to the present invention, the data read / written by the disk storage device can be categorized according to, for example, the above-mentioned length or the access form from the computer, and when the data is stored in the cache, it does not correspond to such a type or has an advantageous form. Focusing on a certain point, the main area and the sub area are set in the cache as described in the summary of the previous section, and the classification of the target data is divided by the data dividing means each time a read / write command is received from the computer, and the result In accordance with the above, the read / write control means sorts the target data into the main area and the sub area and stores them in a suitable form for the classification, thereby improving the utilization efficiency of the cache and shortening the average access time.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明のキャッシュ制御方式を適用したデ
ィスク記憶装置を構成例を示す構成回路図、図２は本発
明方式におけるキャッシュの記憶内容を例示する模式
図、図３はキャッシュの記憶領域の主領域と副領域への
割り振りの調整要領を示すキャッシュの割り付け図、図
４は本発明方式において用いる諸手段の動作例を示す流
れ図であり、これらの図５以降に対応する部分には同じ
符号が付されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration circuit diagram showing a configuration example of a disk storage device to which the cache control system of the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating cache storage contents in the present invention system, and FIG. 3 is a main storage area of the cache. FIG. 4 is a flow chart showing an operation example of various means used in the method of the present invention. FIG. 4 is a flow chart showing an operation example of various means used in the system of the present invention. It is attached.
【００１９】まず、図１を参照して本発明方式を適用す
るディスク記憶装置60の概要構成を説明する。ディスク
記憶装置60はいずれも一点鎖線で囲んで示された図の右
側のディスク駆動部８と左側のコントローラ部10から構
成される。ディスク駆動部８にはディスク１，それを定
速駆動するスピンドルモータ２，ディスクにデータを読
み書きするヘッド３，その位置を操作するアクチュエー
タ４，読み書きに関連する信号用の信号処理回路５等が
組み込まれており、これらは通例のように制御プロセッ
サ６によって動作が制御される。制御プロセッサ６は入
出力ポート７を介するコントローラ部10との連系下で動
作する。コントローラ部10は１個のマイクロコンピュー
タであって、通例のＣＰＵ11とＲＯＭ12とＲＡＭ13のほ
か上述の信号処理回路５と信号を交換するデータ処理回
路14を内部バス15により相互接続してなり、インタフェ
ース16と外部バス17を介し図示しない計算機と接続さ
れ、かつ上述の入出力ポート７を介しディスク駆動部８
と接続される。First, a schematic configuration of a disk storage device 60 to which the method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. Each of the disk storage devices 60 is composed of a disk drive unit 8 on the right side and a controller unit 10 on the left side of the figure surrounded by a chain line. The disk drive unit 8 includes a disk 1, a spindle motor that drives the disk at a constant speed, a head that reads and writes data from the disk 3, an actuator that operates the position of the disk 4, and a signal processing circuit 5 for signals related to reading and writing. The operation of these is controlled by the control processor 6 as usual. The control processor 6 operates under the interconnection with the controller unit 10 via the input / output port 7. The controller unit 10 is a single microcomputer, which includes an ordinary CPU 11, a ROM 12, and a RAM 13, as well as a signal processing circuit 14 and a data processing circuit 14 for exchanging signals, which are interconnected by an internal bus 15. Is connected to a computer (not shown) via the external bus 17 and the disk drive unit 8 via the input / output port 7 described above.
Connected with.
【００２０】キャッシュ20はＲＡＭ13とふつうは別にコ
ントローラ10に組み込まれる例えば１MB程度のディスク
１よりずっと小さな記憶容量をもつＲＡＭであって、本
発明方式を実施するためにその領域内に主領域21と副領
域22が設定される。両領域の境界を図では主領域21の方
の先頭アドレスAmにより示す。主領域21と副領域22は最
も簡単には固定設定としてもよいが、この実施例では図
では矢印で示すように副領域22の記憶容量を必要に応じ
増加させ得るように可変設定するものとする。なお、副
領域22の増加前の基礎的な記憶容量はキャッシュ20のふ
つう20〜30％の範囲に設定するのがよい。The cache 20 is a RAM having a storage capacity much smaller than that of the RAM 1 which is usually incorporated in the controller 10 separately from the RAM 13, for example, about 1 MB, and has a main area 21 and a main area 21 in order to implement the method of the present invention. The sub area 22 is set. The boundary between both areas is indicated by the head address Am of the main area 21 in the figure. The main area 21 and the sub area 22 may be fixed most easily, but in this embodiment, as shown by the arrow in the figure, the storage capacity of the sub area 22 is variably set so that the storage capacity can be increased if necessary. To do. The basic storage capacity of the sub area 22 before the increase is preferably set in the range of 20 to 30% of the cache 20.
【００２１】本発明方式を実施するため、このほかにＲ
ＯＭ12内にデータ区分手段30と読み書き制御手段40が,
かつこの実施例ではさらにキャッシュ管理手段50がディ
スク記憶装置60用のいずれもソフトウエアとして組み込
まれる。これらの動作は後で図４の流れ図により詳述す
るが、データ区分手段30は計算機からアクセスされるデ
ータの類別を区分し、読み書き制御手段40は区分結果に
応じてデータを類別にキャッシュ20の主領域21または副
領域22に仕分けて読み書きし、キャッシュ管理手段50は
キャッシュ20内の主領域21と副領域22の割り振りを必要
に応じ調整するためのものであって、ディスク記憶装置
60の起動時に通例のようにＲＯＭ12からＲＡＭ13に移し
替えられないしは装荷される。In order to carry out the method of the present invention, R
In the OM 12, the data dividing means 30 and the read / write control means 40 are
Further, in this embodiment, the cache management means 50 is further incorporated as software for any of the disk storage devices 60. These operations will be described in detail later with reference to the flow chart of FIG. 4, but the data partitioning means 30 partitions the classification of the data accessed from the computer, and the read / write control means 40 classifies the data in the cache 20 according to the partitioning result. The cache management means 50 is used for adjusting the allocation of the main area 21 and the sub area 22 in the cache 20 as necessary, by reading and writing the data in the main area 21 or the sub area 22.
When the 60 is started, it is not transferred from the ROM 12 to the RAM 13 as usual, or is loaded.
【００２２】この実施例ではＲＡＭ13内にデータ区分手
段30の動作に関連する履歴表Hyと,読み書き制御手段の
動作に主に関連するディレクトリDy用の記憶領域がそれ
ぞれ設定される。図にはこれらの内容例が下側に拡大し
て示されており、その各行がキャッシュ20内の各データ
に対応する。履歴表Hyはキャッシュ20に読み書きしたデ
ータの順序を示し、データの読み書きのつどポインタＰ
を歩進させながらそのディスク内アドレスAdとデータ長
Ldを記憶して行き、末尾行の次はポインタＰを先頭行に
戻すものである。ディレクトリDyはキャッシュ20内のデ
ータのリストであり、ディスク内アドレスAdとデータ長
Ldとキャッシュ内アドレスAcとをデータごとに記憶する
ものである。In this embodiment, a history table Hy related to the operation of the data dividing means 30 and a storage area for the directory Dy mainly related to the operation of the read / write control means are set in the RAM 13. An example of these contents is enlarged and shown in the lower side of the drawing, and each line thereof corresponds to each data in the cache 20. The history table Hy indicates the order of data read / written to / from the cache 20, and a pointer P is set each time data is read / written.
Address Ad and data length in the disc
Ld is stored and the pointer P is returned to the first line after the last line. The directory Dy is a list of data in the cache 20, and the address Ad on disk and the data length
The Ld and the cache address Ac are stored for each data.
【００２３】さらに、図の例ではこのＲＡＭ13内にキャ
ッシュ管理手段50の動作に関連してミスヒット回数Cmを
記憶する領域が設定されている。なお、上述の履歴表Hy
内のデータ長Ldのかわりにそのデータに続く記憶領域の
ディスク内の先頭アドレスを記憶するようにしてもよ
く、ディレクトリDyにはキャッシュ20内に書き込んだが
ディスク１にはまだ書き込んでいないデータに対しその
旨を示すフラグを付しておくのが便利なことが多い。Further, in the illustrated example, an area for storing the number of miss hits Cm is set in the RAM 13 in relation to the operation of the cache management means 50. Note that the above history table Hy
Instead of the internal data length Ld, the start address of the storage area following the data in the disk may be stored. For the data written in the cache 20 in the directory Dy but not yet written in the disk 1, It is often convenient to attach a flag to that effect.
【００２４】以上で本発明方式に関連するディスク記憶
装置60の構成の説明を終え、ついで上述の各手段30〜50
の動作を概要説明する。データ区分手段30は単にデータ
長によりデータの類別を区分することでもよいが、この
実施例ではデータのアクセス形態がシーケンシャルかラ
ンダムかによっても類別を区分する。なお、シーケンシ
ャルとは類別を区分するデータがディスク内アドレス上
で前にアクセスされたデータと連続している場合, ラン
ダムとはアドレス上の連続性がない場合をそれぞれいう
こととする。経験上では、かかるシーケンシャルとラン
ダムなアクセス形態はそれぞれ引き続いて生起すること
が多い。The above is the description of the configuration of the disk storage device 60 related to the system of the present invention.
The operation of is outlined. The data dividing means 30 may simply divide the data into categories according to the data length, but in this embodiment it also divides into categories depending on whether the access mode of the data is sequential or random. It should be noted that “sequential” refers to the case where the data for classifying is continuous with the previously accessed data on the disk address, and “random” refers to the case where there is no continuity on the address. Experience has shown that such sequential and random forms of access often occur successively.
【００２５】データ区分手段30は各データのアクセスが
シーケンシャルかランダムかによりデータの類別を区分
するため前述の履歴表Hyを利用する。この際、ポインタ
Ｐがある直前のデータだけを参照することでふつうは充
分であるが、場合によってはその前の複数のデータも参
照して類別を区分するのがよい。かかる区分の結果に応
じて０でシーケンシャル, １でランダムをそれぞれ示す
フラグFrを立てた上で例えば図１のようにＣＰＵ11のレ
ジスタ内に記憶させる。The data partitioning means 30 uses the above-mentioned history table Hy for partitioning the data classification according to whether access to each data is sequential or random. At this time, it is usually sufficient to refer to only the data immediately before the pointer P is present, but in some cases it may be better to refer to a plurality of data before that to classify the data. In accordance with the result of this classification, a flag Fr indicating 0 is sequential and 1 is random is set and stored in the register of the CPU 11 as shown in FIG. 1, for example.
【００２６】読み書き制御手段40の動作を前の図５に対
応する図２の模式図を参照して説明する。キャッシュ20
内の主領域21と副領域22は実際には連続しているが、図
では便宜上両者をやや離して示す。この実施例では、主
領域21をディスク１の例えば各トラックと同じ記憶容量
の単位領域に分けるのに対し、副領域22には前に説明し
た図６(b) と同じ要領でデータを相互間隔を置かずに記
憶させるものとする。主領域21と副領域22のいずれにつ
いても、読み書き制御手段40はアクセスされたデータが
記憶データにヒットした場合はそれに対してデータを読
み書きし、ミスヒットの場合は空き領域がある限りそこ
にデータを読み書きする。The operation of the read / write control means 40 will be described with reference to the schematic diagram of FIG. 2 corresponding to the previous FIG. Cash 20
The main region 21 and the sub region 22 in the inside are actually continuous, but in the figure, they are shown apart from each other for convenience. In this embodiment, the main area 21 is divided into unit areas having the same storage capacity as, for example, each track of the disk 1, while the sub-area 22 is divided into data areas in the same manner as in FIG. 6B described above. Shall be stored without placing. In both the main area 21 and the sub area 22, the read / write control means 40 reads / writes data when the accessed data hits the stored data, and in the case of a miss hit, the data is stored in the free area as long as there is a free area. Read and write.
【００２７】いま、主領域21内に図示のように２単位領
域に亘るデータａと１単位領域分のデータｂが記憶され
ている状態で、アクセスされた２単位領域に亘るデータ
ｃがミスヒットしかつそれを記憶できる空き領域が残っ
ていないとすると、読み書き制御手段40はデータｂをデ
ィスク１に吐き出した上で、そこに書き込みの場合はデ
ータｃを単に書き込み、読み取りの場合はディスク１か
ら読み込んで記憶した後に計算機70に転送する。また、
データａにアドレスの上で連続したデータｄがアクセス
されたとすると、データ区分手段30のシーケンシャルの
旨の区分結果に応じデータｄを図のようにデータａに続
く領域に記憶する。Now, as shown in the figure, in the state where the data a over two unit areas and the data b for one unit area are stored in the main area 21, the data c over the accessed two unit areas is a mishit. If there is no free space to store it, the read / write control means 40 ejects the data b to the disk 1, and then simply writes the data c in the case of writing there, and from the disk 1 in the case of reading. It is read and stored, and then transferred to the computer 70. Also,
If the data a is accessed by the continuous data d on the address, the data d is stored in the area following the data a as shown in the figure in accordance with the result of the sequential division of the data dividing means 30.
【００２８】また、副領域22内にデータｅ〜ｊが図のよ
うに相互間隔なく記憶されかつ空き領域がほとんど残っ
ていない状態でデータｋがアクセスされると、読み書き
制御手段40はそのデータ長に対応するデータｆをディス
ク１にまず吐き出した上で、そこにデータｋを読み書き
する。なお、図ではデータｇとｈの相互間に狭い空き領
域ｖが介在するが、これはデータｇを読み書きする際に
例えばそれよりも長いデータを吐き出した名残りであ
る。If the data k are stored in the sub-area 22 without any space between them as shown in the figure and the data k is accessed with almost no free area remaining, the read / write control means 40 causes the data length to be changed. First, the data f corresponding to is ejected to the disk 1, and then the data k is read and written there. In the figure, a narrow empty area v is interposed between the data g and h, but this is a remnant that, for example, when the data g is read or written, data longer than that is discharged.
【００２９】キャッシュ管理手段50の動作を図３のキャ
ッシュ20内の割り付け図を参照して説明する。キャッシ
ュ管理手段50は副領域22に対するアクセスのミスヒット
発生状態に応じキャッシュ20内の主領域21と副領域22の
割り振りを調整するもので、図示の例では両者の境界ア
ドレスがA0とA1とA2の３段に調整される。図の右側に主
領域21の先頭アドレスAmが経時的にこれら境界A0〜A2に
切り換えられる様子を示す。なお、この実施例ではアク
セスがランダムからシーケンシャルに変わると境界アド
レスは図示のようにA0に戻されるものとする。The operation of the cache management means 50 will be described with reference to the allocation diagram in the cache 20 of FIG. The cache management means 50 adjusts the allocation of the main area 21 and the sub area 22 in the cache 20 according to the occurrence state of the miss hit of the access to the sub area 22. In the illustrated example, the boundary addresses of the both areas are A0, A1 and A2. It is adjusted in 3 steps. The right side of the figure shows how the leading address Am of the main area 21 is switched to these boundaries A0 to A2 over time. In this embodiment, when the access changes from random to sequential, the boundary address is returned to A0 as shown.
【００３０】最後に図４の流れ図を参照して上述の手段
30〜50の動作を具体的に説明する。図にはそれぞれの動
作ステップを一点鎖線で囲んで示す。図示の流れはディ
スク記憶装置60の起動時に起動される。最初のステップ
S1は準備ステップであって、キャッシュ20内の主領域21
と副領域22の境界を指定する前述のアドレスAmをA0に初
期化し、フラグFrを０にリセットし、ミスヒット回数Cm
を０にクリアし、かつポインタＰを履歴表Hyの先頭P0に
置く。ステップS2は計算機70からのコマンドの到来を待
つステップであり、到来と同時にステップS3でそれがデ
ータの読み書き指令か否かを判定する。否の場合は本発
明方式以外の動作になり、然りの場合にデータ区分手段
30としてのステップＳ31に動作が移る。Finally, the means described above with reference to the flow chart of FIG.
The operation of 30 to 50 will be specifically described. In the figure, each operation step is shown surrounded by a dashed line. The illustrated flow is started when the disk storage device 60 is started. First step
S1 is a preparation step, which is the main area 21 in the cache 20.
The address Am that specifies the boundary between the sub-region 22 and the sub-region 22 is initialized to A0, the flag Fr is reset to 0, and the number of miss hits Cm
Is cleared to 0, and the pointer P is placed at the head P0 of the history table Hy. Step S2 is a step of waiting for the arrival of a command from the computer 70, and at the same time as the arrival, it is determined in step S3 whether or not it is a data read / write command. If not, the operation is other than the method of the present invention. In that case, the data classification means
The operation moves to step S31 as 30.
【００３１】このステップＳ31ではまずフラグFrを別の
フラグFpに移し替えた上で、前述のように履歴表Hyを参
照してコマンドによってアクセスされたデータの類別,
この実施例ではアクセスがシーケンシャルかランダムか
を区分し、その結果に応じてフラグFrを更新して前述の
ようにランダムのとき１を立てる。さらに、データのデ
ィスク内アクセスAdとデータ長Ldをを履歴表Hyに記憶さ
せ、かつポインタＰを歩進させてこのステップＳ31を終
える。In step S31, first, the flag Fr is transferred to another flag Fp, and then the history table Hy is referenced to classify the data accessed by the command, as described above.
In this embodiment, whether the access is sequential or random is classified, and the flag Fr is updated according to the result and 1 is set when the access is random as described above. Further, the in-disk access Ad of the data and the data length Ld are stored in the history table Hy, and the pointer P is stepped forward, and this step S31 is ended.
【００３２】次に流れは読み書き制御手段40に入る。こ
の実施例では読み書き動作をデータブロックである１ト
ラック分またはその部分ごとに行なうので、最初のステ
ップＳ41ではアクセスデータからこの分を抽出し、かつ
ディレクトリDyをサーチしてキャッシュ20内のデータに
ヒットするか否かを調べ、ミスヒットの場合には空き領
域があるか否かを調べる。次のステップＳ42でヒットか
ミスヒットかで流れを切り換え、ヒットの場合はステッ
プＳ43でキャッシュ20にデータを読み書きし、ステップ
Ｓ44で指定データの読み書きが終了したか否かを調べ
て、否である限り動作をステップＳ41に戻して終了する
まで同じ動作を繰り返す。The flow then enters the read / write control means 40. In this embodiment, since the read / write operation is performed for one track which is a data block or for each part thereof, this portion is extracted from the access data in the first step S41, and the directory Dy is searched to hit the data in the cache 20. If there is a miss hit, it is checked whether or not there is a free area. In the next step S42, the flow is switched depending on whether it is a hit or a mishit. In the case of a hit, the data is read / written to / from the cache 20 in step S43, and it is determined in step S44 whether or not the reading / writing of the designated data is completed. As long as the operation is returned to step S41, the same operation is repeated until the operation is completed.
【００３３】ミスヒットの場合の動作はステップＳ45に
入り、上述のステップＳ41で調べた結果から空き領域な
しの場合はステップＳ46で図２と同様な要領によりデー
タをキャッシュ20内からディスク１に吐き出した上で、
空き領域ありの場合は直接にステップＳ47に動作を移
す。このステップＳ47ではキャッシュ20にデータを読み
書きしかつディレクトリDyを更新した上で動作をキャッ
シュ管理手段50としてのステップＳ51に移す。The operation in the case of a mishit enters step S45, and if there is no free space from the result checked in step S41, the data is ejected from the cache 20 to the disk 1 in step S46 in the same manner as in FIG. On the
If there is a free area, the operation directly moves to step S47. In this step S47, the data is read from and written to the cache 20, the directory Dy is updated, and then the operation is moved to step S51 as the cache management means 50.
【００３４】なお、上述のステップＳ43とＳ47における
キャッシュ20へのデータ読み書きはデータ区分手段30に
よる区分結果を示すフラグFrの０か１かに応じて主領域
21と副領域22に対してそれぞれ行なわれる。また、この
動作が読み取りである場合はステップＳ47のつどにデー
タを計算機に転送し、または複数のデータブロックのデ
ィスク１からキャッシュ20への読み込みが終了するステ
ップＳ44の次の動作でデータをまとめて計算機に転送す
る。The data read / write from / to the cache 20 in the above steps S43 and S47 depends on whether the flag Fr indicating the classification result by the data classification means 30 is 0 or 1.
21 and subregion 22 respectively. If this operation is a read operation, the data is transferred to the computer every time in step S47, or the data is collected in the next operation in step S44 in which the reading of a plurality of data blocks from the disk 1 to the cache 20 ends. Transfer to computer.
【００３５】ステップＳ51ではフラグFrが０か否かを判
定し、然り, つまりシーケンシャルアクセスの場合は動
作をステップＳ44に移すが、否, つまりランダムアクセ
スの場合はステップＳ52でミスヒット回数Cmを歩進させ
た上で、ステップＳ53でミスヒット回数Cmが所定の限界
値Ｌよりも小か否かを判定し、然りである限り動作をス
テップＳ44に移す。なお、この限界値Ｌは場合により異
なるが例えば数〜50回程度に設定するのがよい。ミスヒ
ット回数Cmがこの限界値Ｌに達したとき図３で説明した
要領で主領域21と副領域22との境界Amを調整するステッ
プＳ54〜Ｓ58の動作に入る。In step S51, it is determined whether or not the flag Fr is 0, and if so, that is, in the case of sequential access, the operation proceeds to step S44. However, in the case of no, that is, in the case of random access, the number of miss hits Cm is set in step S52. After stepping forward, it is determined in step S53 whether the number of miss hits Cm is smaller than a predetermined limit value L, and if so, the operation proceeds to step S44. The limit value L may vary depending on the case, but it is preferable to set the limit value L to several times to about 50 times. When the number of miss hits Cm reaches the limit value L, the operation of steps S54 to S58 for adjusting the boundary Am between the main region 21 and the sub region 22 is started in the manner described with reference to FIG.
【００３６】ステップＳ54では境界アドレスAmがA0か否
かを判定して然りのときはステップＳ56で境界アドレス
AmにA1を入れるが、否のときはステップＳ55でアドレス
AmがA1か否かを判定する。このステップＳ55の判定が否
のとき動作をステップＳ44に移すが、然りのときステッ
プＳ57でアドレスAmにA2を入れる。なお、かかる境界ア
ドレスAmのA0からA1, ないしA1からA2への変更によって
副領域22の記憶領域をキャッシュ20の全体の10％程度増
加させるのがよい。ステップＳ56やＳ57で境界アドレス
Amを変更した後はステップＳ58に入り、変更に伴う主領
域21の減少範囲からデータをディスク１に吐き出し、デ
ィレクトリDYをそれに応じ更新し、かつミスヒット回数
Cmを０に戻した上で動作をステップＳ44に移す。In step S54, it is determined whether or not the boundary address Am is A0. If yes, in step S56 the boundary address Am is determined.
Enter A1 in Am, but if not, address in step S55
Determine if Am is A1. If the determination in step S55 is negative, the operation is moved to step S44, but if that is the case, A2 is put into the address Am in step S57. Incidentally, it is preferable to increase the storage area of the sub area 22 by about 10% of the entire cache 20 by changing the boundary address Am from A0 to A1, or A1 to A2. Border address in steps S56 and S57
After changing Am, the process goes to step S58, the data is discharged from the reduced range of the main area 21 due to the change to the disk 1, the directory DY is updated accordingly, and the number of miss hits is increased.
After returning Cm to 0, the operation proceeds to step S44.
【００３７】読み書きが終了したステップＳ44の後の動
作はキャッシュ管理手段50としてのステップＳ59に入
る。このステップＳ59ではフラグFrとFpが同じか否か,
つまりフラグが前と変わったか否かを判定して同じ場合
は動作をステップS2に戻すが、否の場合はステップＳ60
でフラグFrが０か否かを調べる。この判定が否, つまり
アクセスの形態がシーケンシャルからランダムに変わっ
た場合はステップＳ61でミスヒット回数Cmを０にした上
で動作をステップS2に戻す。After the read / write operation is completed in step S44, the cache management means 50 operates in step S59. In step S59, whether the flags Fr and Fp are the same,
That is, it is determined whether or not the flag is changed from the previous one, and if the same, the operation is returned to step S2, but if not, step S60 is performed.
Check whether the flag Fr is 0 or not. If this determination is negative, that is, if the access mode is changed from sequential to random, the number of miss hits Cm is set to 0 in step S61, and the operation is returned to step S2.
【００３８】ステップＳ60の判定が然り, すなわちアク
セスの形態がランダムからシーケンシャルに変わった場
合はステップＳ62で境界アドレスAmがA0か否かを判定す
る。この判定が然りのときは動作を同様にステップS2に
戻すが、否の場合, すなわち副領域22が拡張されている
場合はステップＳ63で境界アクセスAmを当初設定A0に戻
し、これに伴う副領域22の減少範囲からデータをディス
ク１に吐き出し、かつディレクトリDyをそれに応じて更
新した上で流れをコマンド待ちのステップS2に戻す。以
上によって図４に示す流れはすべて終了し、以降はもち
ろん上述と同じ動作を繰り返すことになる。If the determination in step S60 is correct, that is, if the access mode is changed from random to sequential, it is determined in step S62 whether the boundary address Am is A0. If this determination is yes, the operation is likewise returned to step S2, but if not, that is, if the sub-region 22 is expanded, then in step S63 the boundary access Am is returned to the initial setting A0, and the sub-access accompanying it is Data is discharged from the reduced range of the area 22 to the disk 1, the directory Dy is updated accordingly, and the flow is returned to the command waiting step S2. By the above, all the flow shown in FIG. 4 is completed, and thereafter, the same operation as described above is of course repeated.
【００３９】なお、以上の図４の動作ではアクセスの形
態がランダムからシーケンシャルに変わった際に、副領
域22が拡張されている場合は直ちに当初の状態に戻すよ
うにしたが、これを例えばシーケンシャルなアクセスに
対してミスヒットが継続して発生したときに限り副領域
22を元に戻すようにしてもよい。このように、図４の流
れ図はあくまで例示であって適宜な変更が可能である。
図１〜図３に示された実施例についても同様であって、
図示の例に限らず場合や必要に応じて本発明の要旨内で
適宜に変更された態様で実施をすることができる。In the operation of FIG. 4 described above, when the access mode changes from random to sequential, the initial state is immediately returned when the sub-region 22 is expanded. Sub-area only when mishits continue to occur for various accesses
22 may be replaced. As described above, the flow chart of FIG. 4 is merely an example, and appropriate modifications can be made.
The same applies to the embodiment shown in FIGS.
The present invention is not limited to the illustrated example, and can be implemented in an appropriately modified mode within the scope of the present invention as necessary or necessary.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上のとおり本発明のキャッシュ制御方
式では、ディスク記憶装置が読み書きするデータがアク
セスの形態やデータ長の長短により類別が可能な点に着
目し、読み書きするデータをディスク外に一時記憶する
キャッシュに主領域と副領域を設定し、計算機からデー
タがアクセスされるつどデータ区分手段に対象データの
類別を区分させ、その区分結果に応じ読み書き制御手段
にデータをキャッシュの主領域と副領域のいずれかに仕
分けてデータの類別にそれぞれふさわしい形態で読み書
きさせることにより、キャッシュの利用効率を上げてデ
ータがミスヒットした際にそれをキャッシュの空き領域
に読み書きできる確率を上げて、ディスク記憶装置の平
均アクセスタイムを短縮する効果が得られる。As described above, in the cache control method of the present invention, attention is paid to the fact that the data to be read / written by the disk storage device can be classified according to the access form and the length of the data length. A main area and a sub area are set in the cache to be stored, and each time the data is accessed from the computer, the data partitioning means is used to classify the target data into categories, and the read / write control means stores the data in the main area and the sub area according to the classification result. By categorizing data into one of the areas and reading and writing the data in the appropriate form for each type of data, the cache utilization efficiency is improved, and when data is missed, the probability that it can be read and written to the empty area of the cache is increased, and disk storage is improved. The effect of shortening the average access time of the device can be obtained.
【００４１】また、データ区分手段によりアクセスがシ
ーケンシャルかランダムかの形態に応じデータの類別を
区分する本発明の有利な実施態様では、計算機からのデ
ータアクセスの実際の状況に適合した形態でキャッシュ
内の主領域と副領域の双方の利用効率を向上して上述の
効果を一層高めることができる。さらに、キャッシュ内
の主領域と副領域の設定状態を管理するキャッシュ管理
手段を設けて、アクセスデータのキャッシュ内記憶デー
タとのミスヒットの発生状態に応じて主領域と副領域の
割り振りを調整する実施態様では、キャッシュに読み書
きすべきデータの実際の発生状況に即応して主領域と副
領域の記憶容量を最適化してキャッシュの利用効率を一
層向上することができる。Further, in an advantageous embodiment of the present invention in which the data categorizing unit categorizes data according to whether the access is sequential or random, the cache is stored in a form suitable for the actual situation of data access from a computer. It is possible to improve the use efficiency of both the main region and the sub region and further enhance the above effect. Further, a cache management means for managing the setting states of the main area and the sub area in the cache is provided, and the allocation of the main area and the sub area is adjusted according to the occurrence state of the miss hit with the stored data in the cache of the access data. According to the embodiment, it is possible to further improve the cache utilization efficiency by optimizing the storage capacity of the main area and the sub area in accordance with the actual generation status of the data to be read from and written to the cache.
【００４２】本発明は実施例からわかるようごく簡単な
ソフトウエアをディスク記憶装置に装荷するだけで実施
でき、キャッシュの記憶容量を増加させることなくディ
スク記憶装置の平均アクセスタイムを短縮できる著効を
奏するものである。As can be seen from the embodiments, the present invention can be carried out by simply loading the disk storage device with a very simple software, and can significantly reduce the average access time of the disk storage device without increasing the storage capacity of the cache. It plays.
【図１】本発明のキャッシュ制御方式を適用したディス
ク記憶装置を構成例を示す構成回路図である。FIG. 1 is a configuration circuit diagram showing a configuration example of a disk storage device to which a cache control system of the present invention is applied.
【図２】本発明方式におけるキャッシュの記憶内容例を
示すディスク記憶装置の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a disk storage device showing an example of stored contents of a cache in the method of the present invention.
【図３】本発明方式におけるキャッシュのの主領域と副
領域への割り振りの調整要領を示すキャッシュの割り付
け図である。FIG. 3 is a cache allocation diagram showing a procedure for adjusting allocation to the main area and the sub area of the cache in the method of the present invention.
【図４】本発明方式において用いる諸手段の動作例を示
す流れ図である。FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of various means used in the system of the present invention.
【図５】従来のキャッシュの記憶内容を示すディスク記
憶装置の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a disk storage device showing the storage contents of a conventional cache.
【図６】従来のキャッシュにデータを記憶させる要領を
示し、同図(a) はデータを単位領域ごとに記憶する場
合，同図(b) はデータを相互間に間隔を置かずに記憶す
る場合をそれぞれ示すキャッシュの記憶領域の割り付け
図である。FIG. 6 shows a procedure for storing data in a conventional cache, where FIG. 6 (a) stores data in unit areas, and FIG. 6 (b) stores data without a gap between them. FIG. 3 is an allocation diagram of storage areas of a cache showing cases.
【図７】従来のキャッシュのデータ記憶方式の問題点を
示すディスク記憶装置の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a disk storage device showing a problem of a conventional cache data storage system.
１ ディスク ８ ディスク記憶装置のディスク駆動部 10 ディスク記憶装置のコントローラ部 20 キャッシュ 21 キャッシュの主領域 22 キャッシュの副領域 30 ディスク区分手段 40 読み書き制御手段 50 キャッシュ管理手段 60 ディスク記憶装置 70 計算機 Ac ディスクのキャッシュ内アドレス Ad データのディスク内アドレス Am キャッシュ内の主領域と副領域の境界アドレス Cm ミスヒット回数 Dy キャッシュ内データのディレクトリ Fr データの類別を示すフラグ Hy キャッシュ内のデータ記憶の履歴表 Ld データ長 Ｐ 履歴表内のポインタ 1 disk 8 disk drive unit of disk storage device 10 controller unit of disk storage device 20 cache 21 main area of cache 22 cache sub area 30 disk sorting means 40 read / write control means 50 cache management means 60 disk storage device 70 computer Ac disk Address in cache Ad Address in disk Am data Boundary address between main area and sub area in cache Cm Number of mishits Dy Directory of data in cache Fr Flag indicating type of data Hy History table of data storage in cache Ld Data length P pointer in history table
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP5247244AJPH07105095A (en) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | Cache control method for disk storage device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105095Atrue JPH07105095A (en) | 1995-04-21 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5247244APendingJPH07105095A (en) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | Cache control method for disk storage device |
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