DE3935235A1 - Speicherungsverfahren fuer microcomputersysteme - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Reduzierung der Rotationslatenzzeit für die Allokation von
Daten in einem rotierenden magnetischen oder optischen Spei
cher (Plattenspeicher) sowie auf ein intelligentes Interface
für die Verbindung eines Zentralprozessors mit Peripherie
einrichtungen, wie magnetischen oder optischen Plat
tenspeichern zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere
bezieht sich diese Erfindung auch auf Multi-Prozessorsysteme,
insbesondere solchen, bei denen der Small Computer System
Interface (SCSI) Busstandard verwendet wird.
Bei bekannten Computersystemen, bei denen der SCSI-Standard
Verwendung findet, enthält in dem Fall, daß ein Datenpaket
mit einem WRITE-Kommando an den Plattenspeicher geschickt
wird, der Paketkopf jedes einzelnen Datenpakets die Adresse
des Sektors auf der Platte, der beschrieben werden soll. Um
den gewünschten Sektor anzusteuern, muß die Kontrollelektro
nik zuerst den Schreibkopf radial über dem zugeordneten
Zylinder auf der Plattenoberfläche positionieren und danach
warten, bis der korrekte Sektor unter den Schreibkopf gedreht
worden ist. Die hierfür erforderliche Zeit bestimmt die Rota
tionslatenz (Latenzzeit) des Plattensystems. Die maximale
Rotationslatenz ist die Zeit, die erforderlich ist für eine
vollständige Umdrehung der Platte. Die minimale Latenzzeit
ist 0. Wenn eine größere Anzahl von Kommandos in schneller
Abfolge von dem Zentralprozessor zu dem Plattenspeicher
gesandt werden, führt die Rotationslatenzzeit zu einer Reduk
tion in der Systemperformanz, da der SCSI-Busstandard es
erfordert, daß ein WRITE-Kommando zuerst vollständig ausge
führt ist bevor das nächste Kommando abgeschickt wird und
kein Pipelining vorgesehen ist. Dies führt dazu, daß die
Interface-Elektronik das jeweils nächste Kommando nicht zur
Verfügung hat. Selbst wenn aufeinanderfolgend WRITE-Kommandos
an den Plattenspeicher gesandt werden, um aufeinanderfolgende
Sektoren auf der Platte zu beschreiben, kann das erste Kom
mando nicht rechtzeitig gelesen werden. Ein zweites Kommando
erfährt dann eine Rotationslatenz dadurch, daß eine weitere
vollständige Umdrehung der Platte erforderlich ist, bevor der
korrekte Sektor erneut den Schreibkopf passiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, bei der die oben dargestellten
Nachteile bekannter Verfahren vermieden werden und bei der
Daten auf einen magnetischen oder optischen Plattenspeicher
oder ein ähnliches Speichermedium mit einer hohen Transfer
rate zwischen einem Zentralprozessor und dem besagten
Speichermedium geschrieben werden können, selbst dann, wenn
die zu schreibenden Daten aus einer großen Anzahl kleiner
Datenblöcke bestehen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist
die Angabe eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Spei
chern oder Lesen einer großen Anzahl von Datenblocks in einen
Plattenspeicher mit einem einzigen WRITE- bzw. READ-Kommando,
um die mittlere Latenzzeit zu reduzieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale
des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfin
dung sind im Unteranspruch 2 angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung für ein Ausführungsbeispiel
anhand von Zeichnungen veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Implementierung einer er
findungsgemäßen Vorrichtung in ein Computersystem;
Fig. 2 zeigt die allgemeine Struktur eines erfindungsgemäßen
modifizierten Standard-Kommandos;
Fig. 3 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Datenpakets;
Fig. 4 veranschaulicht ein Element eines Plattenspeichers.
Nach Fig. 1 ist eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 1 verbun
den mit dem intelligenten Zwischenspeichersystem 2, einem
SCSI-Controller 3 und dem Plattenspeicher 4 durch ein Bus
system 5. Hierbei überwacht das Speichersubsystem 2, das
unter anderem eine Random Access Memory Speichereinheit (RAM)
enthält, die Kommunikation zwischen der Zentralprozessorein
heit 1, dem SCSI Controller 3 und dem Plattenspeicher 4.
Die Zentralprozessoreinheit sendet und empfängt Daten an bzw.
von u.a. dem Plattenspeicher 4. Zur erfindungsgemäßen Steue
rung des Plattenspeichers 4 wird das SCSI-Standard-Kommando
in der Weise modifiziert, daß zusätzliche Information über
die Größe der einzelnen Datenblöcke als Präambel zum SCSI-
Standardkommando hinzugefügt wird.
Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäß modifizierte Kommando. Das
Standard-SCSI-Kommando 6 hat folgende Struktur:
byte
0 Operationscode (0A für WRITE, 08 für READ)
1 logische Einheit/logische Block-Adresse
2 logische Block-Adresse
3 logische Block-Adresse (LSB)
4 Transferlänge
5 Prüfbyte (0)
0 Operationscode (0A für WRITE, 08 für READ)
1 logische Einheit/logische Block-Adresse
2 logische Block-Adresse
3 logische Block-Adresse (LSB)
4 Transferlänge
5 Prüfbyte (0)
Die Präambel zum SCSI-Kommando 6 enthält die Bereiche 8, 9,
die die Puffer-Speicherung von Daten in dem Speichersubsystem
2 steuern und weiter im Bereich 7 Informationen über den
Startsektor für das WRITE-Kommando auf der Platte des Plat
tenspeichers 4 sowie in dem Bereich 7′ Informationen über die
Größe und Anzahl der Datenblöcke.
Fig. 3 illustriert die Bildung eines Komposit-Datenpakets 12
aus den vom Subsystem empfangenen Datenpaketen. Hierbei wird
an ein erstes Paket 10 ein zweites Paket 11 hinzugefügt,
wobei vorausgesetzt ist, daß dieses Paket Daten für den Sek
tor enthält, der unmittelbar auf den Endsektor des ersten
Datenblocks folgt. Die Blockgröße in einem Paket 10 oder 11
in Fig. 3 ist dabei bestimmt durch die Anzahl der Bytes bei
einem Datentransfer von der CPU 1. Diese Anzahl ist klein im
Vergleich zur Gesamtanzahl der Bytes, die zu oder von dem
Plattenspeicher 4 mit einem Komposit-Paket transferiert wer
den.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können nun Daten mit der
durch die Kapazität der Verbindung zwischen CPU 1 und Spei
chersystem 2 festgelegten höchsten Datenrate an das Subsystem
2 geschickt werden, wo Paketkopf und Datenblock separiert und
aktualisiert bzw. zwischengespeichert werden. Das Subsystem
speichert dabei ein erstes Datenpaket im RAM als Modell-
Datenpaket. Es wird angenommen, daß das nächste Datenpaket
Daten enthält für den Sektor der Platte, der auf den Endsek
tor des vorhergehenden Datenpaketes folgt und alle Datenpa
kete die gleiche Größe haben. Die Zwischenspeicherung von
Daten erfolgt so lange, bis vom Subsystem 2 ein Kommando
empfangen wird, den Pufferspeicher 2 zu leeren. Nach Erhalt
dieses Kommandos wird der letzte neue Datenblock dem vorher
gehenden angefügt, der Paketkopf im Komposit-Paket 12 ent
sprechend der Größe des neuen Datenblocks aktualisiert und
das Komposit-Paket über das SCSI-Bussystem zum Plattenspei
cher 4 geschickt.
Fig. 4 illustriert die erfindungsgemäße Allokation und Spei
cherung eines Komposit-Pakets in einem Plattenspeicher. Hier
bei tritt eine Rotationslatenz nur für die erste Umdrehung
der Platte auf. Ist einmal vom Schreib-/Lesekopf 13 der
Startsektor 14 angesteuert, werden im folgenden die Daten
blöcke ohne Unterbrechung kontinuierlich auf die Platte
geschrieben, indem nach Speicherung der Daten des ersten
Blocks 15 der folgende Block 16 auf den nächsten Sektor
geschrieben wird, usw. Die hierbei erreichte Transferrate
der Speicherung ist dabei gleich der maximalen Transferrate
des Plattenspeichers.
Zum Auslesen der Daten aus dem Plattenspeicher 4 wird von der
CPU 1 ein READ-Paket an das Subsystem 2 geschickt mit einem
Datenblock der gleichen Größe, die vorher beim Schreiben ver
wendet wurde. Der Speicher im Subsystem 2 wird dabei keine
Daten enthalten, wenn dies der erste READ-Befehl ist, nachdem
eine WRITE- oder eine andere READ-Operation ausgeführt wurde.
Das besagte READ-Kommando ("cache"-READ) spezifiziert dabei
die Größe und Anzahl der Datenblöcke, die gelesen werden sol
len sowie den Startsektor für die READ-Operation auf der
Speicherplatte.
Die Blöcke eines Komposit-Pakets können dann kontinuierlich
aus dem Plattenspeicher in den RAM des Zwischenspeichers 2
ausgelesen werden, ohne daß eine Rotationslatenz auftritt,
abgesehen von der, die mit dem Auffinden des Startsektors
verbunden ist. Damit wird die maximale theoretisch erreich
bare Datentransferrate des Plattenspeichers während der READ-
Operation erreicht.
Da das Komposit-Datenpaket, das auf den Plattenspeicher gele
sen oder geschrieben wird, ein Feld 7′ enthält, das die An
zahl und Größe der Datenblöcke enthält, kann bei einer READ-
Operation von der Platte eine Separation der individuellen
Blöcke erreicht werden. Nach erfolgter Zwischenspeicherung im
RAM des Subsystems 2 kann die CPU 1 auf die einzelnen Daten
blöcke eines Komposit-Paktes durch einfache READ-Kommandos
("non-cache"-READ) zugreifen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Speicherung von Daten in einem Platten
speicher (4), der mit einem oder einer Mehrzahl von
Zentralprozessoren (1), einem Zwischenspeichersystem (2)
und einem Bussystem (5) verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - in aufeinanderfolgenden Sektoren des Plattenspei chers (4) zu speichernde Daten im Zwischenspei chersystem (2) zur Bildung von Komposit-Datenpake ten zwischengespeichert werden, wobei das Komposit- Datenpaket Informationen über die Größe der in ihm enthaltenen Datenblöcke enthält,
- - und daß das Komposit-Datenpaket über das Bussystem zum Speichern auf den Plattenspeicher (4) geschickt und dort beginnend mit dem Start-Sektor des ersten in ihm enthaltenen Datenpakets gespeichert wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Zwischenspeichersystem (2) Mittel vorgesehen sind um in aufeinanderfolgenden Sektoren des Plattenspeichers (4) zu speichernde Daten zur Bildung von Komposit- Datenpaketen zwischenzuspeichern, wobei ein Komposit- Datenpaket Informationen über die Größe der in im enthaltenen Datenblöcke enthält und
daß im Zwischenspeichersystem (2) Mittel vorgesehen sind, so daß das Komposit-Datenpaket über das Bussystem zum Speichern an den Plattenspeicher (4) geschickt und dort beginnend mit dem Start-Sektor im Komposit-Datenpa ket enthaltenden Datenpakets gespeichert wird.
daß im Zwischenspeichersystem (2) Mittel vorgesehen sind um in aufeinanderfolgenden Sektoren des Plattenspeichers (4) zu speichernde Daten zur Bildung von Komposit- Datenpaketen zwischenzuspeichern, wobei ein Komposit- Datenpaket Informationen über die Größe der in im enthaltenen Datenblöcke enthält und
daß im Zwischenspeichersystem (2) Mittel vorgesehen sind, so daß das Komposit-Datenpaket über das Bussystem zum Speichern an den Plattenspeicher (4) geschickt und dort beginnend mit dem Start-Sektor im Komposit-Datenpa ket enthaltenden Datenpakets gespeichert wird.
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