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技術 セグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置及びセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法

出願人 オリンパス株式会社
発明者 堀江裕司
出願日 1999年4月28日 (21年6ヶ月経過) 出願番号 1999-123098
公開日 2000年8月15日 (20年3ヶ月経過) 公開番号 2000-227865
状態 未査定
技術分野 階層構造のメモリシステム 検索装置 外部記憶装置との入出力 計算機におけるファイル管理
主要キーワード ライトパラメータ ライト管 リングバッファ方式 セグメント管 キャッシュ設定 現状値 パラーメータ キャッシュメモリサイズ
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重要な関連分野

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図面 (13)

課題

実際にホストコンピュータディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズセグメントキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリ使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させる。

解決手段

CPU7は、例えば各管理データに基づいてリード/ライト制御部に指示を送り、処理の空き時間にキャッシュメモリからデータを読み出してディスクに対してデータの書き込みを行う。また、CPU7は、ディスクの論理フォーマット解析するディスク解析部7a及びディスクの論理フォーマットに基づいてキャッシュメモリのセグメントを設定するキャッシュ設定部7bという機能を有している。

概要

背景

一般に光ディスク装置などの情報記録再生装置は、情報処理装置におけるホストコンピュータ外部記録装置として用いられているが、記録媒体に対するデータの書き込み処理及び読み出し処理はホストコンピュータとの間でのデータ転送処理速度よりも遅いため、近年では中間にキャッシュメモリを設け、このキャッシュメモリを介してデータ転送を行うことにより、データの記録処理再生処理高速化を図ったものが用いられてきている。特に、光ディスクを記録媒体として用いる光ディスク装置では、記録媒体への書き込み処理に多くの時間がかかるため、記録データや再生データを一時格納するディスクキャッシュメモリを設けたものが一般的である。

このようなキャッシュメモリを備えた装置として、例えば特開平2−122345号公報に開示されている記憶制御装置では、データの読み出し要求があった場合に、ホストコンピュータから要求されたデータと共に、さらに先のブロックのデータをあらかじめ先読みするようにした、いわゆるリードアヘッド方式のキャッシュメモリ装置が提案されている。この構成によれば、ホストコンピュータから要求されたデータにおいて、キャッシュメモリに格納されているデータについては記録媒体から読み出さずにキャッシュメモリよりホストコンピュータに転送することによって、読み出し処理時のアクセスタイムを短縮でき、さらに、先読み処理によって読み出し時のキャッシュメモリのヒット率を向上させることが可能である。

また、書き込み処理時のアクセスタイムを向上させるため、データをキャッシュメモリに一旦書き込んだ後、CPUの処理の空き時間に記録媒体にデータを書き込むライトバック方式のキャッシュメモリを備えた装置が提案されている。

このような情報記録再生装置では、一般にキャッシュメモリには記憶領域を連続的に繰り返して使用するリングバッファ方式のものを用いているため、書き込み処理時及び読み出し処理時においてキャッシュメモリに格納されているデータの検索を行うことができない。従って、場合によってはキャッシュの効果を十分発揮できないという問題点があった。

そこで、特開平3−176726号公報等において、キャッシュメモリの記憶領域を複数のセグメントに分割して使用するセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを備えた装置が提案されている。このようなセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いることにより、例えば読み出し処理時において以前の書き込み処理時にキャッシュメモリに格納したデータを検索することができ、該当するデータが存在する場合にキャッシュメモリから読み出してホストコンピュータへ転送することによって処理速度を向上できる。

この特開平3−176726号公報のセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリでは、セグメントの分割を記録媒体のトラックにより決定しており、分割するセグメント数や各セグメントの大きさなどについてあまり考慮されておらず、ランダムライトコマンドを連続して受信した場合など、場合によっては十分なパフォーマンスが得られないという問題点があった。

そこで、特開平10−63578号公報では、ディスクに対して読み書きを行うデータを一時格納するキャッシュメモリを有し、キャッシュメモリには複数のセグメントに分割されたセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリ領域であるセグメントキャッシュ領域が設けられ、処理速度の向上を図る情報記録再生装置が提案されている。上記セグメントキャッシュ領域は、CPUのメインメモリの容量などの条件に応じて決定される最適なセグメント数となるようセグメント数を設定して一定とし、該セグメントキャッシュ領域の容量に対応させて各セグメントの大きさが設定されて分割され、ランダムのライトコマンドなどに対して十分なパフォーマンスが得られるようになっている。

概要

実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させる。

CPU7は、例えば各管理データに基づいてリード/ライト制御部に指示を送り、処理の空き時間にキャッシュメモリからデータを読み出してディスクに対してデータの書き込みを行う。また、CPU7は、ディスクの論理フォーマット解析するディスク解析部7a及びディスクの論理フォーマットに基づいてキャッシュメモリのセグメントを設定するキャッシュ設定部7bという機能を有している。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることのできる情報記録再生装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

記憶領域が複数のセグメントに分割され、各セグメントに上位のホストコンピュータ記録媒体との間で転送されるデータを一時格納するセグメントキャッシュ方式キャッシュメモリと、前記キャッシュメモリに対するデータの読み書き制御、前記キャッシュメモリに格納されたデータの管理及び検索を行うキャッシュメモリ管理手段とを備え、前記記録媒体に対して情報の記録再生を行うセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置において、前記キャッシュメモリ管理手段は、前記記録媒体の論理フォーマット解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定する設定手段とを備えたことを特徴とするセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置。

請求項2

前記設定手段は、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズを設定することを特徴とする請求項1に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置。

請求項3

前記設定手段は、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントと論理ブロックアドレスの関係を設定することを特徴とする請求項1に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置。

請求項4

前記設定手段は、前記記録媒体に読み書きされるデータの大きさを監視し、読み書きされる前記データの大きさの傾向から前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズ、または前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズと個数を設定することを特徴とする請求項1に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置。

請求項5

記憶領域が複数のセグメントに分割され、各セグメントに上位のホストコンピュータと記録媒体との間で転送されるデータを一時格納するセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリに対するデータの読み書き制御、前記キャッシュメモリに格納されたデータの管理及び検索を行い、前記記録媒体に対して情報の記録再生を行う情報記録再生方法において、前記記録媒体の論理フォーマットを解析する解析工程と、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定する設定工程とを備えたことを特徴とするセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法。

請求項6

前記設定工程は、前記解析工程の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズを設定することを特徴とする請求項5に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法。

請求項7

前記設定工程は、前記解析工程の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントと論理ブロックアドレスの関係を設定することを特徴とする請求項5に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法。

請求項8

前記設定工程は、前記記録媒体に読み書きされるデータの大きさを監視し、読み書きされる前記データの大きさの傾向から前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズ、または前記キャッシュメモリの各セグメントのサイズと個数を設定することを特徴とする請求項5に記載のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法。

技術分野

0001

本発明はセグメントキャッシュ方式情報記録再生装置及びセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法、更に詳しくはキャッシュメモリの各セグメントの構造設定部分に特徴のあるセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置及びセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法に関する。

背景技術

0002

一般に光ディスク装置などの情報記録再生装置は、情報処理装置におけるホストコンピュータ外部記録装置として用いられているが、記録媒体に対するデータの書き込み処理及び読み出し処理はホストコンピュータとの間でのデータ転送処理速度よりも遅いため、近年では中間にキャッシュメモリを設け、このキャッシュメモリを介してデータ転送を行うことにより、データの記録処理再生処理高速化を図ったものが用いられてきている。特に、光ディスクを記録媒体として用いる光ディスク装置では、記録媒体への書き込み処理に多くの時間がかかるため、記録データや再生データを一時格納するディスクキャッシュメモリを設けたものが一般的である。

0003

このようなキャッシュメモリを備えた装置として、例えば特開平2−122345号公報に開示されている記憶制御装置では、データの読み出し要求があった場合に、ホストコンピュータから要求されたデータと共に、さらに先のブロックのデータをあらかじめ先読みするようにした、いわゆるリードアヘッド方式のキャッシュメモリ装置が提案されている。この構成によれば、ホストコンピュータから要求されたデータにおいて、キャッシュメモリに格納されているデータについては記録媒体から読み出さずにキャッシュメモリよりホストコンピュータに転送することによって、読み出し処理時のアクセスタイムを短縮でき、さらに、先読み処理によって読み出し時のキャッシュメモリのヒット率を向上させることが可能である。

0004

また、書き込み処理時のアクセスタイムを向上させるため、データをキャッシュメモリに一旦書き込んだ後、CPUの処理の空き時間に記録媒体にデータを書き込むライトバック方式のキャッシュメモリを備えた装置が提案されている。

0005

このような情報記録再生装置では、一般にキャッシュメモリには記憶領域を連続的に繰り返して使用するリングバッファ方式のものを用いているため、書き込み処理時及び読み出し処理時においてキャッシュメモリに格納されているデータの検索を行うことができない。従って、場合によってはキャッシュの効果を十分発揮できないという問題点があった。

0006

そこで、特開平3−176726号公報等において、キャッシュメモリの記憶領域を複数のセグメントに分割して使用するセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを備えた装置が提案されている。このようなセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いることにより、例えば読み出し処理時において以前の書き込み処理時にキャッシュメモリに格納したデータを検索することができ、該当するデータが存在する場合にキャッシュメモリから読み出してホストコンピュータへ転送することによって処理速度を向上できる。

0007

この特開平3−176726号公報のセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリでは、セグメントの分割を記録媒体のトラックにより決定しており、分割するセグメント数や各セグメントの大きさなどについてあまり考慮されておらず、ランダムライトコマンドを連続して受信した場合など、場合によっては十分なパフォーマンスが得られないという問題点があった。

0008

そこで、特開平10−63578号公報では、ディスクに対して読み書きを行うデータを一時格納するキャッシュメモリを有し、キャッシュメモリには複数のセグメントに分割されたセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリ領域であるセグメントキャッシュ領域が設けられ、処理速度の向上を図る情報記録再生装置が提案されている。上記セグメントキャッシュ領域は、CPUのメインメモリの容量などの条件に応じて決定される最適なセグメント数となるようセグメント数を設定して一定とし、該セグメントキャッシュ領域の容量に対応させて各セグメントの大きさが設定されて分割され、ランダムのライトコマンドなどに対して十分なパフォーマンスが得られるようになっている。

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、上記特開平10−63578号公報等では、セグメント数を予め所定の整数に設定するため、キャッシュメモリに設定されるセグメントのサイズが単にキャッシュメモリのサイズを上記所定の整数で割った一定のサイズとなっており、セグメントの構造が実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を備えていないため、読み書きを行うデータに対して適切なセグメントのサイズとなっておらず、キャッシュメモリの容量を有効に使うことができず、十分なキャッシュメモリの効果が得られないという問題点がある。

0010

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることのできる情報記録再生装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0011

本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置は、記憶領域が複数のセグメントに分割され、各セグメントに上位のホストコンピュータと記録媒体との間で転送されるデータを一時格納するセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリと、前記キャッシュメモリに対するデータの読み書き制御、前記キャッシュメモリに格納されたデータの管理及び検索を行うキャッシュメモリ管理手段とを備え、前記記録媒体に対して情報の記録再生を行うセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置において、前記キャッシュメモリ管理手段は、前記記録媒体の論理フォーマット解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定する設定手段とを備えて構成される。

0012

本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置では、前記解析手段が前記記録媒体の論理フォーマットを解析し、前記設定手段が前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定することで、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることを可能とする。

0013

本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法は、記憶領域が複数のセグメントに分割され、各セグメントに上位のホストコンピュータと記録媒体との間で転送されるデータを一時格納するセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリに対するデータの読み書き制御、前記キャッシュメモリに格納されたデータの管理及び検索を行い、前記記録媒体に対して情報の記録再生を行う情報記録再生方法において、前記記録媒体の論理フォーマットを解析する解析工程と、前記解析手段の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定する設定工程とを備えて構成される。

0014

本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法では、前記解析工程が前記記録媒体の論理フォーマットを解析し、前記設定工程が前記解析工程の解析結果に基づき前記キャッシュメモリの各セグメントの構造を設定することで、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることを可能とする。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。

0016

図1ないし図11は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は情報記録再生装置の構成を示す構成図、図2図1のCPUの機能ブロックを示す機能ブロック図、図3図1のディスクの論理フォーマットを示す図、図4図1のCPUのメイン処理の流れを示すフローチャート図5図4のセグメントサイズの更新処理の詳細な流れを示すフローチャート、図6図1の情報記録再生装置の作用を説明する第1の説明図、図7図1の情報記録再生装置の作用を説明する第2の説明図、図8図4のセグメントサイズの更新処理の変形例の詳細な流れを示す第1のフローチャート、図9図4のセグメントサイズの更新処理の変形例の詳細な流れを示す第2のフローチャート、図10図8及び図9のセグメントサイズの更新処理の変形例による情報記録再生装置の作用を説明する説明図、図11図1のキャッシュメモリの構成の変形例を示す図である。

0017

本実施の形態では、情報記録再生装置の一例として光磁気ディスクを用いて記録再生を行う光磁気ディスクドライブ装置の構成例を示すが、これに限らず、ハードディスク装置相変化型光ディスク装置、フロッピーディスク装置、あるいは光カード装置等の情報記録再生装置にも適用できる。

0018

(構成)光磁気ディスクドライブ装置である情報記録再生装置1は、図1に示すように、ホストコンピュータとインターフェースケーブルを介して接続されSCSIによるコマンドやデータのやり取りを制御(プロトコル制御)するSCSI制御部2と、SCSI制御部2に接続されスピンドルモータ3により回転される記録媒体としてのディスク4に対するデータのやり取りを制御するディスク制御部5と、ディスク4に対して読み書きを行うデータを一時格納するキャッシュメモリ6と、装置各部の動作を制御するCPU7と、CPU7の動作プログラムを格納したファームウェアプログラム格納部9と、CPU7の動作時のデータ等を格納する作業エリアとなるメインメモリ10と、ディスク4に対するデータの記録/再生を行う記録再生ヘッド11を制御するリード/ライト制御部12とを有して構成されている。

0019

キャッシュメモリ6の容量は例えば1MB=800H Blook(=Sector)で、キャッシュメモリとしてのデータ領域全体が大きさの等しい複数の部屋である複数のセグメントに分割されてディスク4に対して読み書きを行うデータが一時格納されるセグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリ領域(セグメントキャッシュ領域)24として使用される。

0020

メインメモリ10は、CPU7の動作プログラム実行時の各変数スタック領域,グローバル変数等)が格納されるドライブ管理データ領域、セグメントキャッシュ領域の管理データ(タグテーブルセグメント情報等)が格納されるセグメントキャッシュ管理データ領域、リード/ライトコマンドに関するリード/ライトパラメータキューが格納されるリード/ライト管理データ領域の各領域が設けられて構成されている。

0021

上記構成において、図示しないホストコンピュータから転送されてくるコマンドは、SCSI制御部2を介してCPU7へ送られる。例えばコマンドがライトコマンドである場合、CPU7は書き込みデータをキャッシュメモリ6のセグメントキャッシュ領域24に格納し、この書き込みデータに関する管理データをメインメモリ10のセグメントキャッシュ管理データ領域に格納する。また、ライトコマンドに関する管理データをメインメモリ10のリード/ライト管理データ領域に格納する。

0022

CPU7は、全てのデータを受け取ると、SCSI制御部2を介してホストコンピュータへライトコマンド処理の完了を返送すると共に、前記各管理データに基づいてディスク制御部5,リード/ライト制御部12に指示を送り、処理の空き時間にキャッシュメモリ6からデータを読み出してディスク4に対してデータの書き込みを行う。

0023

CPU7は、図2に示すように、ディスク4の論理フォーマットを解析するディスク解析部7a及びディスク4の論理フォーマットに基づいてキャッシュメモリ6のセグメントを設定するキャッシュ設定部7bという機能を有している。

0024

ここで、ディスク4は、図3に示すように、例えばFAT16で物理フォーマットされた230MBのディスクであり、ホストコンピュータが扱うデータのクラスタ(1論理ブロック:FAT16ではクラスタ)サイズが例えば8セクタとなっている。また、ディスク4は、FATモードで論理フォーマットされており、Boot Sector,FAT1,FAT2,Root DirectoryからなるDファイル管理領域21とユーザエリア22の各領域が設けられて構成される(図1参照)。

0025

(作用)CPU7は、ファームウェアプログラム格納部9に格納されている動作プログラムに従い、図4に示すように、まず、ステップS1で制御に用いる各パラーメータ値の初期設定を行い、ステップS2で装置のイニシャライズを行う(スピンドルモータ3を回転駆動し、ヘッド11によりディスク4への記録/再生が可能な状態にする)。

0026

そして、ステップS3でキャッシュメモリ6のセグメントサイズの更新を行う。

0027

その後、ステップS4でセグメントキャッシュ24に未書き込みライトキャッシュデータがあるかどうか確認し、未書き込みのライトキャッシュデータがあればステップS5でディスク4への書き込み処理(Write_Cache)を行う。

0028

ステップS4において未書き込みのライトキャッシュデータがなければ、ステップS6でコマンド受信があるかどうか(フラグcmd=1かどうか)を確認し、コマンド受信し実行すべきコマンドがあればステップS7でコマンド実行処理(CMD_Exe)を行った後、ステップS8でコマンドを終了しフラグをクリアし(cmd=0)、ステップS4に戻り処理を繰り返す。

0029

次に、前記ステップS3におけるキャッシュメモリ6のセグメントサイズの更新について説明する。図5に示すように、ステップS11でディスク4よりBoot Sectorをリードし、ディスク解析部7aがディスク4のクラスタサイズを確認する。

0030

そして、ステップS12において、キャッシュ設定部7bがステップS11で確認したディスク4のクラスタサイズをキャッシュメモリ6の1セグメントサイズとし、この1セグメントサイズでキャッシュメモリ6のメモリサイズを割ることで、セグメント個数を算出する。

0031

ステップS13では、算出したセグメント個数が所定の最大数Maxと比較し、セグメント個数が所定の最大数Maxより大きい場合は、セグメント管理処理の負担が増大するため、ステップS14で1セグメントサイズをディスク4のクラスタサイズの整数N倍(例えば2倍)とし、この1セグメントサイズでキャッシュメモリ6のメモリサイズを割ることで、セグメント個数を算出して図4のステップS4に進む。

0032

また、ステップS13でセグメント個数が所定の最大数Max以下ならば、ステップS15でセグメント個数を所定の最小数Minと比較し、セグメント個数が所定の最小数Min以上なら図4のステップS4に進み、セグメント個数が所定の最小数Min未満ならば、1セグメントサイズが大きくなりキャッシュメモリ6を効率的に利用できない恐れがあるため、ステップS16で1セグメントサイズをディスク4のクラスタサイズを整数Nで割ったサイズとし、この1セグメントサイズでキャッシュメモリ6のメモリサイズを割ることで、セグメント個数を算出して図4のステップS4に進む。

0033

つまり、本実施の形態では、まず、キャッシュメモリのセグメントの大きさは、このクラスタの大きさと等しくする。キャッシユメモリの大きさのうちセグメントキャッシユに割り当てられている容量を、このセグメントの大きさで割ることによりセグメントの数を決定する。

0034

このとき、セグメントの数が多くなりすぎて、セグメントキャッシュの管理・使用に不都合が発生する場合(セグメントキャッシュを管理するためのメモリ不足や、セグメントの管理・検索に時間がかかりすぎるようになる場合)は、セグメントの数を任意の値に制限する。この場合、セグメントの大きさをクラスタの大きさの整数倍にすることで、セグメントの数が任意の値以下になるように調整する。

0035

また、クラスタの大きさが大きすぎセグメントの数が十分な数を確保できない場合(ランダムW/Rが遅くなる可能性がある)や、実際に読み書きされるデータの大きさがクラスタの大きさよりも小さいときが多い場合(キャッシュ(セグメント)メモリの使用効率が下がる場合(データはクラスタの先頭からデータの大きさ分だけ使用される))は、セグメントの大きさをクラスタの大きさのl/整数に設定する。なお、この時セグメントの数を整数倍にしても、または任意の値に増やしても良い。

0036

これによりセグメントの大きさ、または数を、ディスクの論理フォーマットに最適化することができる。また最適化されることにより、セグメントの使用効率が上がり、データの読み書きを高速化することができる。

0037

なお、ファイル管理領域のBoot Sector、FAT1、FAT2、Root Directoryは、各々の大きさに一致、または各々の大きさの1/整数の大きさのセグメントとして別に管理・使用し、ユーザエリアは、セグメントキャッシュ容量からファイル管理領域に必要なセグメント容量を引いた残りの容量を、本実施の形態に従った方法に決定したセグメントの大きさと数で管理・使用するようにしても良い。これにより、ディスク全体に渡ってより最適化したセグメントの大きさと数とすることができる。

0038

なお、実際に読み書きされるデータの大きさがクラスタの大きさよりも大きいときが多い場合(セグメントの管理に無駄・オーバヘッドが生じる)は、セグメントの大きさをクラスタの大きさの整数倍に設定しても良い。この時セグメントの数は減ることになる。

0039

(効果)図6(b)に示すように、従来は例えばトラックを基準にセグメントサイズを決定する場合、例えば
キャッシュメモリサイズ=256KB=512セクタ
1トラック=25論理ブロック=12.5KB
セグメント数=256KB/12.5KB=20
1データ(ファイルサイズ)=5論理ブロック=2.5KB
とすると、ランダムリード/ライト時に使用するキャッシュメモリ6の有効分は、
2.5KB×20=50KB
となり、
256KB−50KB=206KB
が無駄領域となる。

0040

本実施の形態では、同じ条件でかつ、
1セグメントサイズ=8論理ブロック=4KB
セグメント数=256KB/4KB=64
とすると、
2.5KB×64=160KB
となり、
256KB−160KB=96KB
が無駄領域となる。

0041

本実施の形態のようにディスク4の論理フォーマット(クラスタサイズ)によりキャッシュメモリ6の1セグメントサイズを設定することで、上記の算出例では
206KB−96KB=110KB
の領域をより有効に使用することができる。

0042

また、データサイズが大きい場合でも、本実施の形態のように1セグメントサイズをクラスタサイズに基づいて決定しているので、上記の場合、最大でもセグメント単位での無駄領域は7論理ブロックに留まるが、従来の方法(例えばトラックに基づいて1セグメントサイズを決定する場合)では最大24論理ブロックの無駄領域が発生する恐れがある。従って、本実施の形態では、より有効にキャッシュメモリを使用することができる。

0043

さらに、近年、ディスクの高容量化に伴い、ホストコンピュータが扱うデータの1論理ブロック(クラスタ)のサイズも変化するが、本実施の形態では、1セグメントサイズをクラスタサイズに基づいて決定しているので、容量の異なるディスクに対してもキャッシュメモリの使用効率を上げることができる。

0044

なお、図7(a)に示すように、ディスク4においては、ファイル管理領域やユーザエリアを含めたホストコンピュータが読み書きすることができる最初のセクタをLBA=0とすると、ホストコンピュータが読み書きできない領域やセグメントが作成されないクラスタの大きさ未満の余り領域が発生する。また、セグメント論理ブロックアドレス(セグメントLBA:セグメントの最初のLBA)は、0及びセグメントの大きさ(=1セグメントあたりのセクタ数)の整数倍となっている。

0045

このため、例えば図7(b)のように、(セグメントの大きさ)=(クラスタの大きさ)とした場合で、6セクタの小容量ファイル(クラスタ=8セクタの大きさ未満のデータ)のランダム書き込み(書き込みはクラスタの先頭から6ブロック)を行った場合、キャッシュメモリ6においては1ファイル=2セグメントとなる可能性があり、キャッシュメモリ6が無駄に使われる恐れがある。

0046

そこで、第1の実施の形態の変形例として、図8に示すような処理、ユーザエリア22の先頭LBA(最初のクラスタのLBA)に合わせて、セグメントLBAの設定の仕方を決める処理によりセグメントサイズを設定する例を説明する。すなわち、この変形例ではセグメントLBAは(ユーザエリアの先頭LBA)±(セグメントの大きさ)で設置されるようになる。

0047

図8に示すように、第1の実施の形態の変形例でも、図5のステップS11〜S16までと同じような処理を行う。なお、この変形例においてはステップS11では、ディスク4よりBoot Sectorをリードし、ディスク解析部7aがディスク4のクラスタサイズを確認すると共に、ユーザエリア22の先頭LBAの確認を行う。またステップS12では、キャッシュ設定部7bがステップS11で確認したディスク4のクラスタサイズをキャッシュメモリ6のセグメントの1セグメントサイズとし、この1セグメントサイズでキャッシュメモリ6のメモリサイズを割ることで、セグメント個数を算出すると共に、ユーザエリアの先頭LBAを基準LBAに設定する。

0048

第1の実施の形態の変形例では、図4のステップS3以降にホストコンピュータからのW/Rコマンドを受信すると、図9に示すように、W/Rコマンドの要求LBAを確認し、ステップS21でこの要求LBAと基準LBAとを比較し要求LBAが基準LBA以上ならば、ステップS22でセグメントLBAを
セグメントLBA=基準LBA+{(要求LBA−基準LBA)/1セグメントサイズ}×1セグメントサイズ
とし、図4のステップS4に進む(ただし、上式下線部は小数点以下切り捨て)。

0049

また、ステップS21で要求LBAが基準LBA未満ならば、ステップS23でセグメントLBAを
セグメントLBA=基準LBA−{(基準LBA−要求LBA)/1セグメントサイズ}×1セグメントサイズ
とし、図4のステップS4に進む(ただし、上式の下線部は小数点以下切り上げ)。

0050

図9のような処理を行うことで、図10図10(a)はディスクを示し、図10(b)はキャッシュメモリを示す)に示すように、例えば6セクタの小容量ファイル(クラスタ=8セクタの大きさ未満のデータ)のランダム書き込み(書き込みはクラスタの先頭から6ブロック)を行った場合、キャッシュメモリ6ではlファイル=1セグメントとなり、図7と比べ2倍のファイルをキャッシュに保存することができ、書き込みをより高速にすることができる。つまり、クラスタとセグメントLBAの関係を一致させることで最適化して、セグメントの使用効率を上げ、データの読み書きを高速化に行うことができる。

0051

なお、この変形例では、LBA=0を含むセグメントでは、セグメントの先頭部分は未使用(=ホストコンピュータが読み書きできない)領域となる場合がある。

0052

また、キャッシュメモリ6にCファイル管理領域23を設け(図1参照)、このキャッシュメモリ6のCファイル管理領域23にBoot Sector、FAT1、FAT2、Root Directoryを設け、FAT管理を行う場合、図11に示すように、Boot SectorはBoot Sectorサイズ分でセグメントを1つ確保し、FAT1/FAT2はFAT1/FAT2サイズ分でセグメントを1つ確保し(FAT1/FAT2は同じデータがライトされるため同じセグメントを使用)、Root DirectoryはRootDirectoryサイズ分でセグメントを1つ確保し、残りセグメントキャッシュ24ではクラスタサイズでセグメントを確保するようにしても良い。こうすることで、FAT管理が容易で、ディスク4の論理フォーマットとキャッシュメモリ6の関係を最適化することができる。

0053

図12は本発明の第2の実施の形態に係るセグメントサイズの更新処理の詳細な流れを示すフローチャートである。

0054

第2の実施の形態は、第1の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

0055

本実施の形態は、ホストコンピュータが読み書きするファイルのデータの大きさを監視して、そのデータの大きさの傾向により、随時セグメントの大きさと数を変更するようにした実施の形態である。

0056

本実施の形態では、図4のステップS4〜S8と並行して実行され、W/R時の書き込みファイルのサイズの傾向をチェックし、セグメントの構造設定を動的に変更する。すなわち、図12に示すように、ステップS31で継続してリード/ライト命令(W/Rコマンド)のファイルのデータの大きさを監視する。

0057

そして、ステップS32でファイルのデータの大きさがクラスタサイズの1/2以下に偏っているかどうか判断し、ファイルのデータの大きさがクラスタサイズの1/2以下に偏っている場合は、ステップS33でセグメントの大きさを1クラスタサイズ時の1/2としセグメントの数を1クラスタサイズ時の2倍に設定し図4のステップS4からS6の割り込みを受け付けたところに戻り、そうでない場合はステップS34に進む。

0058

ステップS34では、ファイルのデータの大きさがクラスタサイズの2倍か4倍程度に偏っているかどうか判断し、ファイルのデータの大きさがクラスタサイズの2倍か4倍程度に偏っている場合は、ステップS35でセグメントの大きさを1クラスタサイズ時の2倍としセグメントの数を1クラスタサイズ時のl/2に設定し図4のステップS4からS6の割り込みを受け付けたところに戻り、そうでない場合はステップS36に進む。

0059

ステップS36では、ファイルのデータの大きさがクラスタサイズの1倍か3倍程度に偏っているかどうか判断し、ファイルのデータの大きさがクラスタサイズの1倍か3倍程度に偏っている場合は、ステップS37でセグメントの大きさと個数を1クラスタサイズ時の値に戻し図4のステップS4からS6の割り込みを受け付けたところに戻り、そうでない場合はデータサイズ(ファイルサイズ)がランダムであるのでセグメントの大きさと個数は現状値を保持して図4のステップS4からS6の割り込みを受け付けたところに戻る。

0060

これにより、ホストコンピュータの読み書きの傾向に最適化したセグメントの大きさと個数に常時設定することができる。

0061

なお、本実施の形態では、セグメントの大きさと数を1/2倍、1倍、2倍のいづれかに設定したが、1/4倍、4倍などに設定しても良く、判断条件は本実施の形態以外の方法をとってもよい。

0062

本発明の各実施の形態は、FAT32、NTFS、HFS等の他のフォーマットに関しても同様に適用することができる。また、ディスクの論理フォーマットの確認はホストコンピユータ側で行い、ホストコンピュータがディスクキャッシュ装置に論理フォーマットを指示することにより行っても良い。

発明の効果

0063

以上説明したように本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生装置によれば、解析手段が記録媒体の論理フォーマットを解析し、設定手段が解析手段の解析結果に基づきキャッシュメモリの各セグメントの構造を設定するので、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることができるという効果がある。

0064

以上説明したように本発明のセグメントキャッシュ方式の情報記録再生方法によれば、解析工程が記録媒体の論理フォーマットを解析し、設定工程が解析工程の解析結果に基づきキャッシュメモリの各セグメントの構造を設定するので、セグメントキャッシュ方式のキャッシュメモリを用いる場合に、実際にホストコンピュータがディスクに読み書きを行う際の論理的な特徴を反映させた最適なセグメントサイズのセグメントにキャッシュ領域を設定してキャッシュメモリの使用効率を上げ、リード時及びライト時の処理速度を向上させることができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0065

図1本発明の第1の実施の形態に係る情報記録再生装置の構成を示す構成図
図2図1のCPUの機能ブロックを示す機能ブロック図
図3図1のディスクの論理フォーマットを示す図
図4図1のCPUのメイン処理の流れを示すフローチャート
図5図4のセグメントサイズの更新処理の詳細な流れを示すフローチャート
図6図1の情報記録再生装置の作用を説明する第1の説明図
図7図1の情報記録再生装置の作用を説明する第2の説明図
図8図4のセグメントサイズの更新処理の変形例の詳細な流れを示す第1のフローチャート
図9図4のセグメントサイズの更新処理の変形例の詳細な流れを示す第2のフローチャート
図10図8及び図9のセグメントサイズの更新処理の変形例による情報記録再生装置の作用を説明する説明図
図11図1のキャッシュメモリの構成の変形例を示す図
図12本発明の第2の実施の形態に係るセグメントサイズの更新処理の詳細な流れを示すフローチャート

--

0066

1…情報記録再生装置
2…SCSI制御部
3…スピンドルモータ
4…ディスク
5…ディスク制御部
6…キャッシュメモリ
7…CPU
7a…ディスク解析部
7b…キャッシュ設定部
9…ファームウェアプログラム格納部
10…記録再生ヘッド
11…リード/ライト制御部
21…Dファイル管理領域
22…ユーザエリア
24…セグメントキャッシュ

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