JP2003216491A - 階層キャッシュ制御方法 - Google Patents
階層キャッシュ制御方法Info
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- G06F12/0802—Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複数のキャッシュ記憶をもつ計算機システムに
おいて、キャッシュ間のデータ重複を避け、キャッシュ
記憶の利用効率を向上する。 【解決手段】上位キャッシュステージング手段は、ディ
スク装置から読み出したデータを上位キャッシュにステ
ージングし、下位キャッシュに読み出したデータのデス
テージングを指示する。上位キャッシュデステージング
手段は、ディスク装置にデステージングするデータを書
き出し、下位キャッシュに書き出したデータのステージ
ングを指示し、上位キャッシュからデータをデステージ
ングする。下位キャッシュステージング手段は、上位キ
ャッシュデステージング手段から書き出されたデータ
を、下位キャッシュにステージングする。下位キャッシ
ュデステージング手段は、上位キャッシュステージング
手段から指示されたデータを、下位キャッシュからデス
テージングする。
おいて、キャッシュ間のデータ重複を避け、キャッシュ
記憶の利用効率を向上する。 【解決手段】上位キャッシュステージング手段は、ディ
スク装置から読み出したデータを上位キャッシュにステ
ージングし、下位キャッシュに読み出したデータのデス
テージングを指示する。上位キャッシュデステージング
手段は、ディスク装置にデステージングするデータを書
き出し、下位キャッシュに書き出したデータのステージ
ングを指示し、上位キャッシュからデータをデステージ
ングする。下位キャッシュステージング手段は、上位キ
ャッシュデステージング手段から書き出されたデータ
を、下位キャッシュにステージングする。下位キャッシ
ュデステージング手段は、上位キャッシュステージング
手段から指示されたデータを、下位キャッシュからデス
テージングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一次記憶装置と二
次記憶装置を持つ計算機システムにおいて、一次記憶装
置と二次記憶装置のアクセス速度の差を吸収するために
設けるキャッシュ記憶装置の制御方法に係り、特に複数
階層のキャッシュ記憶装置を持つ計算機システムにおい
て、システム全体に含まれるキャッシュの利用効率を向
上させるキャッシュ制御方法に関する。
次記憶装置を持つ計算機システムにおいて、一次記憶装
置と二次記憶装置のアクセス速度の差を吸収するために
設けるキャッシュ記憶装置の制御方法に係り、特に複数
階層のキャッシュ記憶装置を持つ計算機システムにおい
て、システム全体に含まれるキャッシュの利用効率を向
上させるキャッシュ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、計算機システムには、メインス
トレージ（ＭＳ）などのように命令処理装置（ＩＰ）か
ら直接アクセス可能な一次記憶装置と、磁気ディスクの
ようにＩＰから直接アクセスできない二次記憶装置が含
まれる。二次記憶装置は一次記憶装置と比べて、アクセ
ス方法やアクセス速度に制限がある。たとえば、磁気デ
ィスクのアクセス速度はＭＳのアクセス速度と比較し
て、はるかに低速である。
トレージ（ＭＳ）などのように命令処理装置（ＩＰ）か
ら直接アクセス可能な一次記憶装置と、磁気ディスクの
ようにＩＰから直接アクセスできない二次記憶装置が含
まれる。二次記憶装置は一次記憶装置と比べて、アクセ
ス方法やアクセス速度に制限がある。たとえば、磁気デ
ィスクのアクセス速度はＭＳのアクセス速度と比較し
て、はるかに低速である。
【０００３】キャッシュ記憶、あるいは、単純にキャッ
シュとは、一次記憶装置と二次記憶装置のアクセス速度
の差を吸収するために、一次記憶装置と二次記憶装置と
の間に設けられる記憶装置である。一般に、キャッシュ
記憶のアクセス速度は二次記憶装置のアクセス速度より
高速であり、また、キャッシュ記憶の容量は二次記憶装
置の容量より小さい。たとえば、計算機システムのオペ
レーティングシステムにはＭＳ上に入出力バッファを持
つものがあるが、これなどはソフトウェアにより実現さ
れるキャッシュ記憶の一例である。また、二次記憶装置
が独自のキャッシュ記憶を内蔵する場合もある。たとえ
ば、ディスク装置などは多くの場合、半導体メモリを用
いたキャッシュ記憶を内蔵しており、ディスク装置のア
クセス性能向上を図っている。
シュとは、一次記憶装置と二次記憶装置のアクセス速度
の差を吸収するために、一次記憶装置と二次記憶装置と
の間に設けられる記憶装置である。一般に、キャッシュ
記憶のアクセス速度は二次記憶装置のアクセス速度より
高速であり、また、キャッシュ記憶の容量は二次記憶装
置の容量より小さい。たとえば、計算機システムのオペ
レーティングシステムにはＭＳ上に入出力バッファを持
つものがあるが、これなどはソフトウェアにより実現さ
れるキャッシュ記憶の一例である。また、二次記憶装置
が独自のキャッシュ記憶を内蔵する場合もある。たとえ
ば、ディスク装置などは多くの場合、半導体メモリを用
いたキャッシュ記憶を内蔵しており、ディスク装置のア
クセス性能向上を図っている。
【０００４】入出力バッファを持つオペレーティングシ
ステムが稼動している計算機に、キャッシュ記憶を内蔵
するディスク装置を接続し、そのディスク装置からデー
タを読み出す場合、データはまずディスク装置が内蔵す
る磁気ディスクからディスク装置が内蔵するキャッシュ
記憶に転送され、続いてディスク装置内蔵のキャッシュ
記憶からＭＳ上の入出力バッファに転送される。その
後、入出力バッファからデータ要求元にデータが渡され
る。このように、一つの計算機システムに複数のキャッ
シュ記憶を設けることができる。
ステムが稼動している計算機に、キャッシュ記憶を内蔵
するディスク装置を接続し、そのディスク装置からデー
タを読み出す場合、データはまずディスク装置が内蔵す
る磁気ディスクからディスク装置が内蔵するキャッシュ
記憶に転送され、続いてディスク装置内蔵のキャッシュ
記憶からＭＳ上の入出力バッファに転送される。その
後、入出力バッファからデータ要求元にデータが渡され
る。このように、一つの計算機システムに複数のキャッ
シュ記憶を設けることができる。
【０００５】キャッシュ記憶にデータを格納することを
ステージング、キャッシュ記憶に格納されているデータ
を消去することをデステージングという。また、計算機
システムが複数のキャッシュを含む場合は、ＩＰに近い
方（換言すれば、ＩＰがデータをアクセスするために、
より手順の少ない方）から１次キャッシュ、２次キャッ
シュ、・・・と呼ぶ。たとえば、上記の例では、ＭＳに
ある入出力バッファは１次キャッシュ、ディスク装置が
内蔵するキャッシュ記憶は２次キャッシュとなる。これ
らの用語を用いれば、上記の例は、「データはまずディ
スク装置が内蔵する磁気ディスクから２次キャッシュに
ステージングされ、続いて２次キャッシュから１次キャ
ッシュにステージングされる。」となる。
ステージング、キャッシュ記憶に格納されているデータ
を消去することをデステージングという。また、計算機
システムが複数のキャッシュを含む場合は、ＩＰに近い
方（換言すれば、ＩＰがデータをアクセスするために、
より手順の少ない方）から１次キャッシュ、２次キャッ
シュ、・・・と呼ぶ。たとえば、上記の例では、ＭＳに
ある入出力バッファは１次キャッシュ、ディスク装置が
内蔵するキャッシュ記憶は２次キャッシュとなる。これ
らの用語を用いれば、上記の例は、「データはまずディ
スク装置が内蔵する磁気ディスクから２次キャッシュに
ステージングされ、続いて２次キャッシュから１次キャ
ッシュにステージングされる。」となる。
【０００６】さらに、あるキャッシュ記憶から見て、次
数の少ないキャッシュ記憶を上位階層のキャッシュ、簡
単には上位キャッシュ、次数の多いキャッシュ記憶を下
位階層のキャッシュ、簡単には下位キャッシュと呼ぶ。
こちらの用語を用いれば、上記の例は、「データはまず
ディスク装置が内蔵する磁気ディスクから下位（階層
の）キャッシュにステージングされ、続いて下位（階層
の）キャッシュから上位（階層の）キャッシュにステー
ジングされる。」となる。
数の少ないキャッシュ記憶を上位階層のキャッシュ、簡
単には上位キャッシュ、次数の多いキャッシュ記憶を下
位階層のキャッシュ、簡単には下位キャッシュと呼ぶ。
こちらの用語を用いれば、上記の例は、「データはまず
ディスク装置が内蔵する磁気ディスクから下位（階層
の）キャッシュにステージングされ、続いて下位（階層
の）キャッシュから上位（階層の）キャッシュにステー
ジングされる。」となる。
【０００７】キャッシュ記憶の容量は二次記憶装置より
小さいにもかかわらずアクセス性能が向上するのは、通
常のプログラムではアクセスするデータに局所性が存在
するため、頻繁に参照するデータを効率よくキャッシュ
記憶にとどめておくことにより、多くのデータアクセス
契機でのデータアクセスを、キャッシュ記憶へのアクセ
スで行うことができる。よって、キャッシュ記憶による
アクセス性能の向上のためには、キャッシュ記憶を効率
よく利用し、できるだけアクセス頻度の高いデータを、
できるだけ多くキャッシュ記憶上にステージングできる
ようにすることが必要である。
小さいにもかかわらずアクセス性能が向上するのは、通
常のプログラムではアクセスするデータに局所性が存在
するため、頻繁に参照するデータを効率よくキャッシュ
記憶にとどめておくことにより、多くのデータアクセス
契機でのデータアクセスを、キャッシュ記憶へのアクセ
スで行うことができる。よって、キャッシュ記憶による
アクセス性能の向上のためには、キャッシュ記憶を効率
よく利用し、できるだけアクセス頻度の高いデータを、
できるだけ多くキャッシュ記憶上にステージングできる
ようにすることが必要である。
【０００８】複数のキャッシュ記憶を持つ計算機システ
ムでは、各階層のキャッシュ記憶が独立にデータのステ
ージング及びデステージングを制御すると、複数の階層
にまたがって同じデータがステージングされることがあ
る。この場合、複数のキャッシュ記憶にステージングさ
れているデータのうち実際にアクセスされるデータは、
ある一つのキャッシュ記憶のデータ、一般には最上位階
層のキャッシュがステージングしているデータのみであ
り、それ以外のキャッシュ記憶に含まれるデータは最上
位階層のキャッシュのデータがデステージングされるま
でアクセスされない。これは、計算機システム全体から
見ればキャッシュ記憶の領域を無駄に消費していること
になり、キャッシュ記憶の利用効率を低下させる一因と
なるため、複数のキャッシュ記憶を持つ計算機システム
では、このような状況はできるだけ回避しなければなら
ない。
ムでは、各階層のキャッシュ記憶が独立にデータのステ
ージング及びデステージングを制御すると、複数の階層
にまたがって同じデータがステージングされることがあ
る。この場合、複数のキャッシュ記憶にステージングさ
れているデータのうち実際にアクセスされるデータは、
ある一つのキャッシュ記憶のデータ、一般には最上位階
層のキャッシュがステージングしているデータのみであ
り、それ以外のキャッシュ記憶に含まれるデータは最上
位階層のキャッシュのデータがデステージングされるま
でアクセスされない。これは、計算機システム全体から
見ればキャッシュ記憶の領域を無駄に消費していること
になり、キャッシュ記憶の利用効率を低下させる一因と
なるため、複数のキャッシュ記憶を持つ計算機システム
では、このような状況はできるだけ回避しなければなら
ない。
【０００９】たとえば、特開２０００−１１７８１７で
は、キャッシュ記憶にステージングするデータを決定す
る方法（当公開特許公報では「スワップモード」と呼ば
れている）を，上位と下位のキャッシュ記憶で異なる方
法とすることで、複数のキャッシュ記憶にステージング
されるデータの重複をできるだけ少なくすることによ
り、キャッシュ記憶の利用効率を向上させるキャッシュ
記憶の制御方法が開示されている。
は、キャッシュ記憶にステージングするデータを決定す
る方法（当公開特許公報では「スワップモード」と呼ば
れている）を，上位と下位のキャッシュ記憶で異なる方
法とすることで、複数のキャッシュ記憶にステージング
されるデータの重複をできるだけ少なくすることによ
り、キャッシュ記憶の利用効率を向上させるキャッシュ
記憶の制御方法が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のキャッシュ
記憶の制御方法により、複数のキャッシュ記憶を有する
計算機システムにおいて、複数のキャッシュ記憶にまた
がって同一データがステージングされることをできるだ
け少なくすることにより、システム全体でキャッシュ記
憶の利用効率を向上させることは可能である。しかし、
次のような改善されるべき問題点が存在する。
記憶の制御方法により、複数のキャッシュ記憶を有する
計算機システムにおいて、複数のキャッシュ記憶にまた
がって同一データがステージングされることをできるだ
け少なくすることにより、システム全体でキャッシュ記
憶の利用効率を向上させることは可能である。しかし、
次のような改善されるべき問題点が存在する。
【００１１】まず問題点として、システムに含まれるキ
ャッシュ記憶の階層が多くなった場合、そもそもすべて
の階層で異なるスワップモードを選択することが難しい
ことが挙げられる。キャッシュ記憶のスワップモードに
は、ＬＲＵ（Least RecentlyUsed）、ＦＩＦＯ（First
In First Out）などいくつかの方法が知られ、また用い
られているが、実際に有効に機能し、また、実用的なコ
ストで実装できる方法はそれほど多くない。このため、
システムに含まれるキャッシュ階層が多くなると、キャ
ッシュ記憶ごとに異なるスワップモードを選択すること
が難しくなってくる。
ャッシュ記憶の階層が多くなった場合、そもそもすべて
の階層で異なるスワップモードを選択することが難しい
ことが挙げられる。キャッシュ記憶のスワップモードに
は、ＬＲＵ（Least RecentlyUsed）、ＦＩＦＯ（First
In First Out）などいくつかの方法が知られ、また用い
られているが、実際に有効に機能し、また、実用的なコ
ストで実装できる方法はそれほど多くない。このため、
システムに含まれるキャッシュ階層が多くなると、キャ
ッシュ記憶ごとに異なるスワップモードを選択すること
が難しくなってくる。
【００１２】また、キャッシュ記憶のスワップモードを
このような方法で限定してしまうことにより、逆にキャ
ッシュ記憶の利用効率の低下を招く恐れがある。前述の
通り、キャッシュ記憶によるアクセス性能の向上のため
には、できるだけアクセス頻度の高いデータを、できる
だけ多くキャッシュ記憶上にステージングできるように
することが必要であり、スワップモードは、できるだけ
アクセス頻度の高いデータを選択できるような方法を採
用するのが望ましい。これは、すべての階層のキャッシ
ュ記憶について言えることである。しかるに、上記従来
技術の方法では、スワップモードの選択の幅が限定され
てしまい、うまくアクセス頻度の高いデータを選択でき
るスワップモードを各階層のキャッシュ記憶が自由に採
用できないため、キャッシュ記憶の利用効率の低下が起
こる可能性がある。
このような方法で限定してしまうことにより、逆にキャ
ッシュ記憶の利用効率の低下を招く恐れがある。前述の
通り、キャッシュ記憶によるアクセス性能の向上のため
には、できるだけアクセス頻度の高いデータを、できる
だけ多くキャッシュ記憶上にステージングできるように
することが必要であり、スワップモードは、できるだけ
アクセス頻度の高いデータを選択できるような方法を採
用するのが望ましい。これは、すべての階層のキャッシ
ュ記憶について言えることである。しかるに、上記従来
技術の方法では、スワップモードの選択の幅が限定され
てしまい、うまくアクセス頻度の高いデータを選択でき
るスワップモードを各階層のキャッシュ記憶が自由に採
用できないため、キャッシュ記憶の利用効率の低下が起
こる可能性がある。
【００１３】さらに、仮にすべての階層で異なるスワッ
プモードを選択できたとしても、必ずしもデータの重複
が避けられるわけではない。
プモードを選択できたとしても、必ずしもデータの重複
が避けられるわけではない。
【００１４】本発明の目的は、複数階層のキャッシュ記
憶を持つ計算機システムにおいて、上記のような制限を
設けることなく、各階層間でのキャッシュデータの重複
を防ぐキャッシュ制御方法を提供することである。
憶を持つ計算機システムにおいて、上記のような制限を
設けることなく、各階層間でのキャッシュデータの重複
を防ぐキャッシュ制御方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明では、計算機シス
テムが持つ上位層と下位層のキャッシュ記憶それぞれ
に、ステージング手段とデステージング手段を設ける。
上位層のキャッシュ記憶がデータをステージングすると
きは、下位層のキャッシュ記憶のデステージング手段
に、上位層がステージングするデータをデステージング
するよう要求する。
テムが持つ上位層と下位層のキャッシュ記憶それぞれ
に、ステージング手段とデステージング手段を設ける。
上位層のキャッシュ記憶がデータをステージングすると
きは、下位層のキャッシュ記憶のデステージング手段
に、上位層がステージングするデータをデステージング
するよう要求する。
【００１６】上位層のキャッシュ記憶がデータをデステ
ージングするときは、下位層のキャッシュ記憶のステー
ジング手段に、上位層がデステージングするデータをス
テージングするよう要求する。
ージングするときは、下位層のキャッシュ記憶のステー
ジング手段に、上位層がデステージングするデータをス
テージングするよう要求する。
【００１７】また、複数階層のキャッシュ記憶を持つ計
算機システムのキャッシュ記憶それぞれに、ステージン
グ手段とデステージング手段を設ける。各階層のキャッ
シュ記憶は、自階層より一階層上位のキャッシュ記憶に
対しては下位層のキャッシュ記憶として動作し、自階層
より一階層下位のキャッシュ記憶に対しては上位層のキ
ャッシュ記憶として動作することにより、上記方法は三
階層以上のキャッシュ記憶の制御方法に拡張される。
算機システムのキャッシュ記憶それぞれに、ステージン
グ手段とデステージング手段を設ける。各階層のキャッ
シュ記憶は、自階層より一階層上位のキャッシュ記憶に
対しては下位層のキャッシュ記憶として動作し、自階層
より一階層下位のキャッシュ記憶に対しては上位層のキ
ャッシュ記憶として動作することにより、上記方法は三
階層以上のキャッシュ記憶の制御方法に拡張される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明における全体構成図であ
る。
る。
【００２０】ＣＰＵ（中央処理装置）１００は複数のＩ
Ｐ（命令処理装置）１１０と一つのＭＳ（主記憶装置）
１２０を含み、全てのＩＰ１１０はＭＳ１２０を共有す
る。ディスク装置４００はＣＰＵ１００に接続されてい
る。ＩＰ１１０の上では、上位キャッシュ管理手段２０
０、上位キャッシュステージング手段２１０、上位キャ
ッシュデステージング手段２２０、ディスク装置制御手
段２３０が動作する。ＭＳ１２０は、上位キャッシュ３
００を含む。
Ｐ（命令処理装置）１１０と一つのＭＳ（主記憶装置）
１２０を含み、全てのＩＰ１１０はＭＳ１２０を共有す
る。ディスク装置４００はＣＰＵ１００に接続されてい
る。ＩＰ１１０の上では、上位キャッシュ管理手段２０
０、上位キャッシュステージング手段２１０、上位キャ
ッシュデステージング手段２２０、ディスク装置制御手
段２３０が動作する。ＭＳ１２０は、上位キャッシュ３
００を含む。
【００２１】上位キャッシュ管理手段２００は、ユーザ
プログラムの入出力要求などを契機として起動され、上
位キャッシュ３００にステージングされるデータやデス
テージングされるデータを決定し、上位キャッシュステ
ージング手段２１０と上位キャッシュデステージング手
段２２０の起動を行う。上位キャッシュステージング手
段２１０は、ディスク装置制御手段２３０を使ってディ
スク装置４００をアクセスし、指示されたデータを上位
キャッシュ３００に格納する。また、ディスク装置４０
０内の下位キャッシュ（図２参照）４５０からデステー
ジングするデータを指示する。
プログラムの入出力要求などを契機として起動され、上
位キャッシュ３００にステージングされるデータやデス
テージングされるデータを決定し、上位キャッシュステ
ージング手段２１０と上位キャッシュデステージング手
段２２０の起動を行う。上位キャッシュステージング手
段２１０は、ディスク装置制御手段２３０を使ってディ
スク装置４００をアクセスし、指示されたデータを上位
キャッシュ３００に格納する。また、ディスク装置４０
０内の下位キャッシュ（図２参照）４５０からデステー
ジングするデータを指示する。
【００２２】上位キャッシュデステージング手段２２０
は、指示されたデータを上位キャッシュ３００から消去
する。また、ディスク装置制御手段２３０を使って、下
位キャッシュ４５０にステージングするデータについて
指示する。ディスク装置制御手段２３０は、ＣＰＵ１０
０に備えられたインターフェイスを使って、ディスク装
置４００を制御し、ディスク装置４００に読み出しや書
き込み、ステージングやデステージングの指示を伝え
る。
は、指示されたデータを上位キャッシュ３００から消去
する。また、ディスク装置制御手段２３０を使って、下
位キャッシュ４５０にステージングするデータについて
指示する。ディスク装置制御手段２３０は、ＣＰＵ１０
０に備えられたインターフェイスを使って、ディスク装
置４００を制御し、ディスク装置４００に読み出しや書
き込み、ステージングやデステージングの指示を伝え
る。
【００２３】上位キャッシュ３００は、デバイス（図２
に示すディスク）４６０に格納されているデータと、そ
のデータのデバイス４６０内の位置情報であるデータア
ドレスとの組を複数格納できる。
に示すディスク）４６０に格納されているデータと、そ
のデータのデバイス４６０内の位置情報であるデータア
ドレスとの組を複数格納できる。
【００２４】図２は、本発明におけるディスク装置構成
図である。
図である。
【００２５】ディスク装置４００は、ディスク制御装置
４７０とデバイス（図２ではディスク）４６０から成
り、ディスク制御装置４７０は、下位キャッシュ管理手
段４１０、下位キャッシュステージング手段４２０、下
位キャッシュデステージング手段４３０、デバイスアク
セス手段４４０、下位キャッシュ４５０を含む。
４７０とデバイス（図２ではディスク）４６０から成
り、ディスク制御装置４７０は、下位キャッシュ管理手
段４１０、下位キャッシュステージング手段４２０、下
位キャッシュデステージング手段４３０、デバイスアク
セス手段４４０、下位キャッシュ４５０を含む。
【００２６】下位キャッシュ管理手段４１０は、ディス
ク装置制御手段２３０からの指示を受け付け、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされるデータやデステージ
ングされるデータを決定し、下位キャッシュステージン
グ手段４２０と下位キャッシュデステージング手段４３
０の起動を行う。下位キャッシュステージング手段４２
０は、デバイスアクセス手段４４０を使ってデバイス４
６０をアクセスし、指示されたデータを下位キャッシュ
４５０に格納する。下位キャッシュデステージング手段
４３０は、指示されたデータを下位キャッシュ４５０か
ら消去する。デバイスアクセス手段４４０は、デバイス
４６０への読み書きを行う。
ク装置制御手段２３０からの指示を受け付け、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされるデータやデステージ
ングされるデータを決定し、下位キャッシュステージン
グ手段４２０と下位キャッシュデステージング手段４３
０の起動を行う。下位キャッシュステージング手段４２
０は、デバイスアクセス手段４４０を使ってデバイス４
６０をアクセスし、指示されたデータを下位キャッシュ
４５０に格納する。下位キャッシュデステージング手段
４３０は、指示されたデータを下位キャッシュ４５０か
ら消去する。デバイスアクセス手段４４０は、デバイス
４６０への読み書きを行う。
【００２７】図３は、本発明における上位キャッシュ管
理手段２００のステージング処理の流れ図である。
理手段２００のステージング処理の流れ図である。
【００２８】ユーザプログラムの入出力要求などを契機
として上位キャッシュ管理手段２００にステージング処
理が要求されると、指定されたデータアドレスに対応す
るデータがすでに上位キャッシュ３００にステージング
されているかどうかをチェックし（ステップ１００
０）、ステージングされていればそのまま終了する。ス
テージングされていなければ、上位ディスクキャッシュ
３００にフリースペースがあるかどうか確認し（ステッ
プ１０１０）、あればステップ１０３０へ進む。なけれ
ばステップ１０２０に進み、上位ディスクキャッシュ３
００にステージングされているデータの中から不要なデ
ータを選び、そのデータをデステージングする。これに
より、上位キャッシュ３００にフリースペースを確保す
る。ステップ１０３０では、指定されたデータアドレス
のデータを、上位キャッシュステージング手段２１０を
使って上位キャッシュ３００にステージングする。
として上位キャッシュ管理手段２００にステージング処
理が要求されると、指定されたデータアドレスに対応す
るデータがすでに上位キャッシュ３００にステージング
されているかどうかをチェックし（ステップ１００
０）、ステージングされていればそのまま終了する。ス
テージングされていなければ、上位ディスクキャッシュ
３００にフリースペースがあるかどうか確認し（ステッ
プ１０１０）、あればステップ１０３０へ進む。なけれ
ばステップ１０２０に進み、上位ディスクキャッシュ３
００にステージングされているデータの中から不要なデ
ータを選び、そのデータをデステージングする。これに
より、上位キャッシュ３００にフリースペースを確保す
る。ステップ１０３０では、指定されたデータアドレス
のデータを、上位キャッシュステージング手段２１０を
使って上位キャッシュ３００にステージングする。
【００２９】図４は、本発明における上位キャッシュ管
理手段２００のデステージング処理の流れ図である。
理手段２００のデステージング処理の流れ図である。
【００３０】デステージング処理を要求された上位キャ
ッシュ管理手段２００は、指定されたデータアドレスに
対応するデータがすでに上位キャッシュ３００にステー
ジングされているかどうかをチェックし（ステップ１１
００）、ステージングされていなければそのまま終了す
る。ステージングされていれば、指定されたデータアド
レスのデータを、上位キャッシュデステージング手段２
２０を使って上位キャッシュ３００からデステージング
する。
ッシュ管理手段２００は、指定されたデータアドレスに
対応するデータがすでに上位キャッシュ３００にステー
ジングされているかどうかをチェックし（ステップ１１
００）、ステージングされていなければそのまま終了す
る。ステージングされていれば、指定されたデータアド
レスのデータを、上位キャッシュデステージング手段２
２０を使って上位キャッシュ３００からデステージング
する。
【００３１】図５は、本発明における上位キャッシュス
テージング手段２１０の処理の流れ図である。
テージング手段２１０の処理の流れ図である。
【００３２】上位キャッシュ管理手段２００から起動さ
れた上位キャッシュステージング手段２１０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スのデータをディスク装置４００から読み出し、上位キ
ャッシュ３００のフリースペースに格納する（ステップ
１２００）。さらに、ディスク装置制御手段２３０を使
って指定されたデータアドレスのデータを下位キャッシ
ュ４５０からデステージングするよう指示する（１２１
０）。この処理により、上位キャッシュ３００にステー
ジングされたデータは、下位キャッシュ４５０からデス
テージングされる。なお、本実施例ではデータの読み出
しと下位ディスクキャッシュ４５０へのデステージング
の指示を明示的に分けて書いたが、データの読み出しと
デステージングを同時に指示するようなコマンドをディ
スク装置４００に設けることにより、これらを一つのス
テップにまとめることができる。
れた上位キャッシュステージング手段２１０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スのデータをディスク装置４００から読み出し、上位キ
ャッシュ３００のフリースペースに格納する（ステップ
１２００）。さらに、ディスク装置制御手段２３０を使
って指定されたデータアドレスのデータを下位キャッシ
ュ４５０からデステージングするよう指示する（１２１
０）。この処理により、上位キャッシュ３００にステー
ジングされたデータは、下位キャッシュ４５０からデス
テージングされる。なお、本実施例ではデータの読み出
しと下位ディスクキャッシュ４５０へのデステージング
の指示を明示的に分けて書いたが、データの読み出しと
デステージングを同時に指示するようなコマンドをディ
スク装置４００に設けることにより、これらを一つのス
テップにまとめることができる。
【００３３】図６は、本発明における上位キャッシュデ
ステージング手段２２０の処理の流れ図である。
ステージング手段２２０の処理の流れ図である。
【００３４】上位キャッシュ管理手段２００から起動さ
れた上位キャッシュステージング手段２２０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スに対応するキャッシュデータをディスク装置４００に
書き込み、ディスク装置制御手段２３０を使って指定さ
れたデータアドレスのデータを下位キャッシュ４５０に
ステージングするよう指示する（ステップ１３００）。
次に、指定されたデータアドレスに対応するキャッシュ
データを上位ディスクキャッシュ３００から消去する
（ステップ１３１０）。この処理により、上位キャッシ
ュ３００からデステージングされたデータは、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされる。
れた上位キャッシュステージング手段２２０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スに対応するキャッシュデータをディスク装置４００に
書き込み、ディスク装置制御手段２３０を使って指定さ
れたデータアドレスのデータを下位キャッシュ４５０に
ステージングするよう指示する（ステップ１３００）。
次に、指定されたデータアドレスに対応するキャッシュ
データを上位ディスクキャッシュ３００から消去する
（ステップ１３１０）。この処理により、上位キャッシ
ュ３００からデステージングされたデータは、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされる。
【００３５】図７は、本発明における下位キャッシュ管
理手段４１０のステージング処理の流れ図である。ディ
スク装置４００に対するステージング処理の指示を契機
として、下位キャッシュ管理手段４１０はステージング
処理を実行する。
理手段４１０のステージング処理の流れ図である。ディ
スク装置４００に対するステージング処理の指示を契機
として、下位キャッシュ管理手段４１０はステージング
処理を実行する。
【００３６】最初に、指定されたデータアドレスに対応
するデータがすでに下位キャッシュ４５０にステージン
グされているかどうかチェックし（ステップ１４０
０）、ステージングされていなければステップ１４２０
に進む。ステージングされている場合はステップ１４１
０に進み、ステージングされているデータを消去する。
ステップ１４２０では、下位キャッシュ４５０にフリー
スペースがあるかどうかをチェックし、存在しなければ
ステージングしているデータの中から不用なデータを選
び、デステージングする（ステップ１４３０）。最後
に、指定されたデータアドレスに対応するデータを、下
位キャッシュステージング手段４２０を使って下位キャ
ッシュ４５０にステージングする（ステップ１４４
０）。
するデータがすでに下位キャッシュ４５０にステージン
グされているかどうかチェックし（ステップ１４０
０）、ステージングされていなければステップ１４２０
に進む。ステージングされている場合はステップ１４１
０に進み、ステージングされているデータを消去する。
ステップ１４２０では、下位キャッシュ４５０にフリー
スペースがあるかどうかをチェックし、存在しなければ
ステージングしているデータの中から不用なデータを選
び、デステージングする（ステップ１４３０）。最後
に、指定されたデータアドレスに対応するデータを、下
位キャッシュステージング手段４２０を使って下位キャ
ッシュ４５０にステージングする（ステップ１４４
０）。
【００３７】図８は、本発明における下位キャッシュ管
理手段４１０のデステージング処理の流れ図である。デ
ィスク装置４００に対するデステージング処理の指示を
契機として、下位キャッシュ管理手段４１０はデステー
ジング処理を実行する。
理手段４１０のデステージング処理の流れ図である。デ
ィスク装置４００に対するデステージング処理の指示を
契機として、下位キャッシュ管理手段４１０はデステー
ジング処理を実行する。
【００３８】最初に、指定されたデータアドレスに対応
するデータがすでに下位キャッシュ４５０にステージン
グされているかどうかチェックし（ステップ１５０
０）、ステージングされていなければそのまま終了す
る。ステージングされていれば、指定されたデータアド
レスのデータを、下位キャッシュデステージング手段４
３０を使って下位キャッシュ４５０からデステージング
する（ステップ１５１０）。
するデータがすでに下位キャッシュ４５０にステージン
グされているかどうかチェックし（ステップ１５０
０）、ステージングされていなければそのまま終了す
る。ステージングされていれば、指定されたデータアド
レスのデータを、下位キャッシュデステージング手段４
３０を使って下位キャッシュ４５０からデステージング
する（ステップ１５１０）。
【００３９】図９は、本発明における下位キャッシュス
テージング手段４２０の処理の流れ図である。
テージング手段４２０の処理の流れ図である。
【００４０】ステップ１６００において上位キャッシュ
デステージング手段２２０から書き込まれたデータを受
け付け、下位キャッシュ４５０のフリースペースに置
き、呼び出し元に戻る。この処理により、上位キャッシ
ュ３００からデステージングされたデータは、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされる。
デステージング手段２２０から書き込まれたデータを受
け付け、下位キャッシュ４５０のフリースペースに置
き、呼び出し元に戻る。この処理により、上位キャッシ
ュ３００からデステージングされたデータは、下位キャ
ッシュ４５０にステージングされる。
【００４１】図１０は、本発明における下位キャッシュ
デステージング手段４３０の処理の流れ図である。
デステージング手段４３０の処理の流れ図である。
【００４２】ステップ１７００において上位キャッシュ
ステージング手段２１０から指示されたデータアドレス
のキャッシュデータを下位キャッシュ４５０から消去す
る。この処理により、上位キャッシュ３００にステージ
ングされたデータは、下位キャッシュ４５０からデステ
ージングされる。
ステージング手段２１０から指示されたデータアドレス
のキャッシュデータを下位キャッシュ４５０から消去す
る。この処理により、上位キャッシュ３００にステージ
ングされたデータは、下位キャッシュ４５０からデステ
ージングされる。
【００４３】図１１は、本発明における上位キャッシュ
デステージング手段２２０の処理の第２の流れ図であ
る。
デステージング手段２２０の処理の第２の流れ図であ
る。
【００４４】上位キャッシュ管理手段２００から起動さ
れた上位キャッシュステージング手段２２０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スのデータを下位キャッシュ４５０にステージングする
よう指示する（ステップ１８００）。次に、指定された
データアドレスに対応するキャッシュデータを上位ディ
スクキャッシュ３００から消去する（ステップ１８１
０）。この処理により、上位キャッシュ３００からデス
テージングされたデータは、下位キャッシュ４５０にス
テージングされる。
れた上位キャッシュステージング手段２２０は、ディス
ク装置制御手段２３０を使って指定されたデータアドレ
スのデータを下位キャッシュ４５０にステージングする
よう指示する（ステップ１８００）。次に、指定された
データアドレスに対応するキャッシュデータを上位ディ
スクキャッシュ３００から消去する（ステップ１８１
０）。この処理により、上位キャッシュ３００からデス
テージングされたデータは、下位キャッシュ４５０にス
テージングされる。
【００４５】図６に示した上位キャッシュデステージン
グ手段２２０の処理の流れ図とは、ステップ１８００に
おいてデータをディスク装置４００に書き込まない部分
が異なる。図１１は、上位キャッシュ３００からデステ
ージングされるデータが更新されないうちにデステージ
ングするときの処理である。
グ手段２２０の処理の流れ図とは、ステップ１８００に
おいてデータをディスク装置４００に書き込まない部分
が異なる。図１１は、上位キャッシュ３００からデステ
ージングされるデータが更新されないうちにデステージ
ングするときの処理である。
【００４６】図１２は、本発明における下位キャッシュ
ステージング手段４２０の処理の第２の流れ図である。
ステージング手段４２０の処理の第２の流れ図である。
【００４７】ステップ１９００において、上位キャッシ
ュデステージング手段２２０から指示されたデータアド
レスのデータを、デバイスアクセス手段４４０を用いて
読み出す。続いて、ステップ１９１０において、下位キ
ャッシュ４５０のフリースペースに、読み出したデータ
を置く。この処理により、上位キャッシュ３００からデ
ステージングされたデータは、下位キャッシュ４５０に
ステージングされる。
ュデステージング手段２２０から指示されたデータアド
レスのデータを、デバイスアクセス手段４４０を用いて
読み出す。続いて、ステップ１９１０において、下位キ
ャッシュ４５０のフリースペースに、読み出したデータ
を置く。この処理により、上位キャッシュ３００からデ
ステージングされたデータは、下位キャッシュ４５０に
ステージングされる。
【００４８】なお、本実施例では特に二階層のキャッシ
ュ記憶を持つ計算機システムについて記述したが、三階
層以上のキャッシュ記憶を持つ計算機システムにおいて
は、中間層のキャッシュ記憶は、自階層より一階層上位
のキャッシュ記憶に対しては下位のキャッシュ記憶とし
て動作し、自階層より一階層下位のキャッシュ記憶に対
しては上位のキャッシュ記憶として動作することによっ
て、原理的には何階層でもキャッシュ記憶を設けること
が可能である。これにより、特別な制限なく複数の階層
をもつ計算機システムを構築できる。
ュ記憶を持つ計算機システムについて記述したが、三階
層以上のキャッシュ記憶を持つ計算機システムにおいて
は、中間層のキャッシュ記憶は、自階層より一階層上位
のキャッシュ記憶に対しては下位のキャッシュ記憶とし
て動作し、自階層より一階層下位のキャッシュ記憶に対
しては上位のキャッシュ記憶として動作することによっ
て、原理的には何階層でもキャッシュ記憶を設けること
が可能である。これにより、特別な制限なく複数の階層
をもつ計算機システムを構築できる。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、複数のキャッシュ記憶
を有する計算機システムにおいて、上位キャッシュがデ
ータをステージングするときには下位キャッシュがデー
タをデステージングし、上位キャッシュがデータをデス
テージングするときには、下位キャッシュがデータをス
テージングすることができ、その結果、システム全体で
のキャッシュ利用効率が向上する。
を有する計算機システムにおいて、上位キャッシュがデ
ータをステージングするときには下位キャッシュがデー
タをデステージングし、上位キャッシュがデータをデス
テージングするときには、下位キャッシュがデータをス
テージングすることができ、その結果、システム全体で
のキャッシュ利用効率が向上する。
【図１】本発明の全体構成図を示す。
【図２】本発明のディスク装置構成図を示す。
【図３】上位キャッシュステージング手段の処理の流れ
図を示す。
図を示す。
【図４】上位キャッシュ管理手段のデステージング処理
の流れ図を示す。
の流れ図を示す。
【図５】上位キャッシュステージング手段の処理の流れ
図を示す。
図を示す。
【図６】上位キャッシュデステージング手段の処理の流
れ図を示す。
れ図を示す。
【図７】下位キャッシュ管理手段のステージング処理の
流れ図を示す。
流れ図を示す。
【図８】下位キャッシュ管理手段のデステージング処理
の流れ図を示す。
の流れ図を示す。
【図９】下位キャッシュステージング手段の処理の流れ
図を示す。
図を示す。
【図１０】下位キャッシュデステージング手段の処理の
流れ図を示す。
流れ図を示す。
【図１１】上位キャッシュデステージング手段の処理の
第2の流れ図を示す。
第2の流れ図を示す。
【図１２】下位キャッシュステージング手段の処理の第
２の流れ図を示す。
２の流れ図を示す。
１００：中央処理装置（ＣＰＵ）、１１０：命令処理装
置（ＩＰ）、１２０：主記憶装置（ＭＳ）、１３０：デ
バイス、２００：上位キャッシュ管理手段、２１０：上
位キャッシュステージング手段、２２０：上位キャッシ
ュデステージング手段、２３０：ディスク装置制御手
段、３００：上位キャッシュ、４００：ディスク装置、
４１０：下位キャッシュ管理手段、４２０：下位キャッ
シュステージング手段、４３０：下位キャッシュでステ
ージング手段、４４０：デバイスアクセス手段、４５
０：下位キャッシュ、４６０：ディスク、４７０：ディ
スク制御装置
置（ＩＰ）、１２０：主記憶装置（ＭＳ）、１３０：デ
バイス、２００：上位キャッシュ管理手段、２１０：上
位キャッシュステージング手段、２２０：上位キャッシ
ュデステージング手段、２３０：ディスク装置制御手
段、３００：上位キャッシュ、４００：ディスク装置、
４１０：下位キャッシュ管理手段、４２０：下位キャッ
シュステージング手段、４３０：下位キャッシュでステ
ージング手段、４４０：デバイスアクセス手段、４５
０：下位キャッシュ、４６０：ディスク、４７０：ディ
スク制御装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 清井 雅広
神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株
式会社日立製作所システム開発研究所内
(72)発明者 宮田 和久
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株
式会社日立製作所ソフトウェア事業部内
Ｆターム(参考） 5B005 JJ13 MM12 UU32
Claims (8)
- 【請求項１】上位層と下位層のキャッシュ記憶を持つ計
算機システムのキャッシュ制御方法であって、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをステージングす
るときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのデス
テージングを指示し、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをデステージング
するときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのス
テージングを指示し、 前記下位層のキャッシュ記憶は、前記上位層のキャッシ
ュ記憶からの指示に従いデータをステージング又はデス
テージングすることを特徴とする階層キャッシュ制御方
法。 - 【請求項２】複数の命令処理装置と前記命令処理装置に
接続される一つの主記憶装置からなる中央処理装置と、
ディスク制御装置とディスクから成り前記中央処理装置
に接続されるディスク装置からなる計算機システムにお
ける階層キャッシュ制御方法であって、 前記主記憶装置に上位層のキャッシュ記憶を持ち、前記
ディスク制御装置に下位層のキャッシュ記憶を持ち、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをステージングす
るときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのデス
テージングを指示し、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをデステージング
するときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのス
テージングを指示し、 前記下位層のキャッシュ記憶は、前記上位層のキャッシ
ュ記憶からの指示に従いデータをステージング又はデス
テージングすることを特徴とする階層キャッシュ制御方
法。 - 【請求項３】上位層のキャッシュ記憶を持つ主記憶装置
を含む中央処理装置に接続され、ディスク制御装置に下
位層のキャッシュ記憶を持つディスク装置における階層
キャッシュ制御方法であって、 前記中央処理装置から下位層のキャッシュ記憶にデータ
をステージングすることを指示するコマンドを発行し、 前記中央処理装置から下位層のキャッシュ記憶にデータ
のデステージングを指示するコマンドを発行することを
特徴とする階層キャッシュ制御方法。 - 【請求項４】複数の階層状に配置されたキャッシュ記憶
を持つ計算機システムのキャッシュ制御方法であって、 各階層のキャッシュ記憶は自階層より一階層上位のキャ
ッシュ記憶に対しては上記下位層のキャッシュ記憶とし
て動作し、自階層より一階層下位のキャッシュ記憶に対
しては上記上位層のキャッシュ記憶として動作すること
を特徴とする階層キャッシュ制御方法。 - 【請求項５】上位層と下位層のキャッシュ記憶を持つ計
算機システムにおけるキャッシュ制御装置は、前記上位
層のキャッシュ記憶がデータをステージングするときに
は前記下位層のキャッシュ記憶にデータのデステージン
グを指示する手段、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをデステージング
するときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのス
テージングを指示する手段、 前記下位層のキャッシュ記憶は、前記上位層のキャッシ
ュ記憶からの指示に従いデータをステージング又はデス
テージングする手段を有することを特徴とする階層キャ
ッシュ制御装置。 - 【請求項６】複数の命令処理装置と前記命令処理装置に
接続される一つの主記憶装置からなる中央処理装置と、
ディスク制御装置とディスクから成り前記中央処理装置
に接続されるディスク装置からなる計算機システムにお
ける階層キャッシュ制御装置は、 前記主記憶装置に設けた上位層のキャッシュ記憶がデー
タをステージングするときには前記ディスク制御装置に
設けた下位層のキャッシュ記憶にデータのデステージン
グを指示する手段、 前記上位層のキャッシュ記憶がデータをデステージング
するときには前記下位層のキャッシュ記憶にデータのス
テージングを指示する手段、 前記下位層のキャッシュ記憶は、前記上位層のキャッシ
ュ記憶からの指示に従いデータをステージング又はデス
テージングする手段を有することを特徴とする階層キャ
ッシュ制御装置。 - 【請求項７】上位層のキャッシュ記憶を持つ主記憶装置
を含む中央処理装置に接続され、ディスク制御装置に下
位層のキャッシュ記憶を持つディスク装置における階層
キャッシュ制御装置は、前記中央処理装置から下位層の
キャッシュ記憶にデータをステージングすることを指示
するコマンドを発行する手段、 前記中央処理装置から下位層のキャッシュ記憶にデータ
のデステージングを指示するコマンドを発行する手段を
有することを特徴とする階層キャッシュ制御装置。 - 【請求項８】複数の階層状に配置されたキャッシュ記憶
を持つ計算機システムのキャッシュ制御装置は、 各階層のキャッシュ記憶は自階層より一階層上位のキャ
ッシュ記憶に対しては上記下位層のキャッシュ記憶とし
て制御する手段、自階層より一階層下位のキャッシュ記
憶に対しては上記上位層のキャッシュ記憶として制御す
る手段を有することを特徴とする階層キャッシュ制御装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013647A JP2003216491A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 階層キャッシュ制御方法 |
| US10/223,676 US6948033B2 (en) | 2002-01-23 | 2002-08-20 | Control method of the cache hierarchy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013647A JP2003216491A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 階層キャッシュ制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003216491A true JP2003216491A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=19191822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013647A Withdrawn JP2003216491A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 階層キャッシュ制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6948033B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003216491A (ja) |
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| WO2015015550A1 (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 株式会社日立製作所 | 計算機システム及び制御方法 |
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| US9058280B1 (en) | 2010-08-13 | 2015-06-16 | Western Digital Technologies, Inc. | Hybrid drive migrating data from disk to non-volatile semiconductor memory based on accumulated access time |
| US9268499B1 (en) | 2010-08-13 | 2016-02-23 | Western Digital Technologies, Inc. | Hybrid drive migrating high workload data from disk to non-volatile semiconductor memory |
| US8775720B1 (en) | 2010-08-31 | 2014-07-08 | Western Digital Technologies, Inc. | Hybrid drive balancing execution times for non-volatile semiconductor memory and disk |
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