DE3935235A1 - Speicherungsverfahren fuer microcomputersysteme - Google Patents

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)

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.