JP2003256145A - データ転送システムおよびデータ転送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、複数のストリームを時分割転送
する際に、キャッシュメモリの利用効率の向上化が図
れ、データの転送効率の向上化が図れるようになるデー
タ転送システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 ホスト装置は、複数のストリームの時分
割転送を行う場合には、それに先立ってストリーム数を
磁気ディスク装置に通知する手段、および各ストリーム
に対する転送要求コマンドを磁気ディスク装置に送る際
またはその直前にそのストリームを表すストリーム識別
情報を磁気ディスク装置に通知する手段を備えており、
磁気ディスク装置は、ホスト装置からストリーム数が通
知された際には、通知されたストリーム数に基づいて、
キャッシュメモリの記憶領域をストリーム数に応じた数
に分割する手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、データ転送システム
およびデータ転送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在市場に出回っている磁気ディスク装
置、特に固定式の磁気ディスク装置（いわゆるハードデ
ィスク装置）には、ホスト装置との間でのデータ転送を
円滑ならしめるためにキャッシュメモリが搭載されるこ
とが通例となっている。

【０００３】このハードディスク装置（以下、ＨＤＤと
略す）は、ホスト装置から送られてくるコマンドにした
がって動作するようになっており、ＨＤＤはこのホスト
装置から送られてくるコマンドならびに内部のキャッシ
ュメモリの状態（有効なデータのある領域、転送済の領
域等）を基にキャッシュメモリの制御を行っている。

【０００４】従来のＨＤＤは、コンピュータの外部記憶
媒体として用いられてきたが、近年においては、ＯＡ機
器や民生用機器にも用途が拡大されている。特に、民生
用機器の分野においては、ＨＤＤを用いた録画装置など
の市場が今後拡大していき、ＨＤＤの用途の中で大きな
比率を占めるようになってくるものと考えられている。

【０００５】録画装置などにＨＤＤを適用する場合、Ｈ
ＤＤは動画像の記録・再生の媒体として使用される。そ
のような場合、録画しながら再生するなどの複数のスト
リームの同時転送（時分割転送）が要求されることとな
る。また、ＯＡ機器にＨＤＤを適用する場合において
も、印字しながら画像を蓄積するというように、複数の
ストリームを同時転送するといった状況が発生しうる。

【０００６】しかしながら、現状のホスト装置のインタ
ーフェースには、複数ストリームを同時転送するといっ
たことは考慮されておらず、そのような場合には各スト
リーム間の競合により、キャッシュメモリの利用効率が
極端に低下することが懸念される。

【０００７】以下、第１のリードのストリーム（Stream
♯１) と、第２のリードのストリーム（Stream♯２) と
が競合した場合の、従来のホスト装置と磁気ディスク装
置との動作について説明する。

【０００８】まず、前提となるキャッシュメモリの基本
的な制御について説明する。

【０００９】（Ａ）リード・データのキャッシュ制御に
ついての説明

【００１０】(i) 磁気ディスク装置は、ホスト装置か
らリード・コマンドを受け取った時点で、要求された全
てのデータがキャッシュメモリにある場合には、メディ
ア（磁気ディスク）にはアクセスせずにキャッシュメモ
リからホスト装置にデータを転送する。

【００１１】(ii) 磁気ディスク装置は、ホスト装置か
らリード・コマンドを受け取った時点で、要求されたデ
ータの先頭を含む一部のデータがキャッシュメモリにあ
る場合には、キャッシュメモリからホスト装置にデータ
を転送するとともにキャッシュメモリに存在しないデー
タをメディアからキャッシュメモリに読み出す。

【００１２】(iii）ホスト装置にデータを転送した後も
キャッシュメモリ内のデータは保持する。つまり、転送
完了した時点ではキャッシュメモリ内のデータ（転送済
データ）の無効化を行わない。これは、再度同一データ
の転送要求を受けた場合に、再びキャッシュメモリから
ホスト装置にデータを転送できるようにするためであ
る。

【００１３】(iv) ホスト装置から、リード・コマンド
を受け取った時点で、要求されたデータの先頭を含む一
部若しくは全部のデータ以外はキャッシュメモリから破
棄される（無効化される）。

【００１４】（Ｂ）ライト・データのキャッシュ制御に
ついての説明

【００１５】(i) ホスト装置からのライト・コマンド
を受け取った時点で、ホスト装置からのデータ転送を開
始してキャッシュメモリにライト・データを格納し始
め、メディアへの書き込み準備（目的トラックへのシー
ク動作＋回転待ち）ができた時点でメディアへのライト
・データの書き込みを開始する。

【００１６】(ii) メディアへのライト・データ書き込
みが終了していなくとも、インターフェース上はホスト
からのライト・データ転送が完了した時点で、ライト・
コマンド処理を終了したものとし、引続きライト・コマ
ンドを受けた場合、速やかにキャッシュメモリの空き領
域に対するライト・データ転送を開始する。

【００１７】図３は、第１のリードのストリーム（Stre
am♯１) と、第２のリードのストリーム（Stream♯２)
とが競合した場合の、従来のホスト装置と磁気ディスク
装置との動作を示している。

【００１８】この場合の動作条件は、次の通りである。

【００１９】（ａ）第１のリードのストリーム（Stream
♯１) と、第２のリードのストリーム（Stream♯２) と
が競合している。 （ｂ）各ストリーム・データのリード動作が交互に一定
間隔をおいて発生する。 （ｃ）各ストリームが読み出すデータはメディア（磁気
ディスク）上の離れたトラック（トラックＡとトラック
Ｂ）に存在する。 （ｄ）スタート時点でＨＤＤヘッドはトラックＢ付近に
位置している。 （ｅ）Stream♯１に対するリード・データはメディアの
トラックＡから読み出され、Stream♯２に対するリード
・データはメディアのトラックＢから読み出される。

【００２０】以下、図３のタイムチャートに沿って、従
来のホスト装置と磁気ディスク装置（ＨＤＤ）との動作
について説明する。なお、〔数字〕はシーケンス番号を
示している。

【００２１】〔１〕 スタート時点で、キャッシュメモ
リ内のデータを全て無効データとする。

【００２２】〔２〕 この後、ホスト装置からStream♯
１に対するリード要求コマンドが送られてくる。

【００２３】〔３〕 ＨＤＤ内部で目的トラックＡへの
ヘッドの移動（シーク＋回転待ち）が開始される。

【００２４】〔４〕 メディアからキャッシュメモリへ
のデータ転送が開始される。この時点ではまだホスト装
置へのデータ転送は開始されない。

【００２５】〔５〕 キャッシュメモリにある程度のデ
ータが蓄積された時点で、ホスト装置へのデータ転送が
開始される。なお、１回のデータ転送で取り扱う最低デ
ータサイズは予め決められている（１セクタ＝５１２バ
イト）。

【００２６】〔６〕 上記〔２〕で受信したリード要求
コマンドによって要求された所定量のデータの全てをホ
スト装置に転送した時点で、今回のコマンド処理が完了
する。

【００２７】〔７〕 コマンド処理完了後も、キャッシ
ュメモリに未記憶領域が残っている場合には、内部のメ
ディアからキャッシュメモリへのデータ転送が継続して
行われる（キャッシュメモリへの先読み動作）。

【００２８】〔８〕 上記〔７〕の動作が行われている
場合に、ホスト装置からStream♯２に対するリード要求
コマンドが送られてくる。

【００２９】

〔９〕 Stream♯２に対するリード要求コ
マンドが送られてきた時点においては、キャッシュメモ
リ内に存在しているデータは全てミスヒットであるため
（Stream♯２に対するリード要求コマンドによって要求
されているリード・データではないため）、キャッシュ
メモリ内の全領域が無効化される。

【００３０】〔１０〕〜〔１４〕 Stream♯２に対する
リード・データはトラックＢから読み出されるため、目
的トラックＢへのヘッドの移動が開始される。そして、
上記〔４〕〜〔７〕と同様な動作が行われる。

【００３１】〔１５〕 そして、Stream♯２に対するリ
ード要求コマンドに対してコマンド処理が完了し、内部
のメディアからキャッシュメモリへのデータ転送が継続
して行われている場合に、ホスト装置から再びStream♯
１に対するリード要求コマンドが送られてくる。

【００３２】ホスト装置から再びStream♯１に対するリ
ード要求コマンドが送られてくると、上記〔２〕〜
〔７〕と同様な動作が行われる。

【００３３】今回のStream♯１に対するリード要求が、
前回のStream♯１に対するリード要求に対して、メディ
ア上の連続した領域のデータに対するものであったとし
ても、上記〔７〕の動作によって一度は先読みされてい
たリード・データは、直前のStream♯２に対するリード
動作により全て消去されているため、再びメディアから
の読み出しを行わなければ、ホスト装置へのデータ転送
はできない。

【００３４】以上のように、従来においては、キャッシ
ュメモリの利用効率が悪いため、データ転送効率が悪い
という問題がある。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、複数のス
トリームを時分割転送する際に、キャッシュメモリの利
用効率の向上化が図れ、データの転送効率の向上化が図
れるようになるデータ転送システムおよびデータ転送方
法を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、キャッシュメモリを備えた磁気ディスク装置とホス
ト装置との間でデータ転送を行うデータ転送システムに
おいて、ホスト装置は、複数のストリームの時分割転送
を行う場合には、それに先立ってストリーム数を磁気デ
ィスク装置に通知する手段、および各ストリームに対す
る転送要求コマンドを磁気ディスク装置に送る際または
その直前にそのストリームを表すストリーム識別情報を
磁気ディスク装置に通知する手段を備えており、磁気デ
ィスク装置は、ホスト装置からストリーム数が通知され
た際には、通知されたストリーム数に基づいて、キャッ
シュメモリの記憶領域をストリーム数に応じた数に分割
する手段、およびホスト装置からの転送要求コマンドを
受信した際には、その際またはその直前にホスト装置か
ら通知されたストリーム識別情報に基づいて、その転送
要求コマンドがいずれのストリームに対する転送要求コ
マンドであるかを認識し、キャッシュメモリの各分割領
域のうちから当該ストリームのデータ転送に使用する分
割領域を決定し、その分割領域を使用して上記転送要求
コマンドに応じたデータ転送を行う手段を備えているこ
とを特徴とする。

【００３７】請求項２に記載の発明は、キャッシュメモ
リを備えた磁気ディスク装置とホスト装置との間でデー
タ転送を行うデータ転送方法において、ホスト装置は、
複数のストリームの時分割転送を行う場合には、それに
先立ってストリーム数を磁気ディスク装置に通知し、磁
気ディスク装置は、ホスト装置からストリーム数が通知
された際には、ホスト装置から通知されたストリーム数
に基づいて、キャッシュメモリの記憶領域をストリーム
数に応じた数に分割し、ホスト装置は、各ストリームに
対する転送要求コマンドを磁気ディスク装置に送る際ま
たはその直前にそのストリームを表すストリーム識別情
報を磁気ディスク装置に通知し、磁気ディスク装置は、
ホスト装置からの転送要求コマンドを受信した際には、
その際またはその直前にホスト装置から通知されたスト
リーム識別情報に基づいて、その転送要求コマンドがい
ずれのストリームに対する転送要求コマンドであるかを
認識し、キャッシュメモリの各分割領域のうちから当該
ストリームのデータ転送に使用する分割領域を決定し、
その分割領域を使用して上記転送要求コマンドに応じた
データ転送を行うことを特徴とする。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照し
て、この発明の実施の形態について説明する。

【００３９】図１は、ホスト装置と磁気ディスク装置と
を示している。

【００４０】磁気ディスク装置（ＨＤＤ）２０は、磁気
ディスク２１、ヘッドおよびアンプを含むヘッド・アン
プ２２、サーボコントローラ２３およびこれらを制御す
る磁気ディスクコントローラ２４を備えている。磁気デ
ィスクコントローラ２４は、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む記憶
装置２５、キャッシュメモリ２６等を備えている。ホス
ト装置１０と磁気ディスクコントローラ２４とは、デー
タ転送およびコマンドの通信に用いられるホストＩ／Ｆ
３０を介して接続されている。

【００４１】この実施の形態では、ホスト装置１０は、
複数のストリームの時分割転送を行う場合には、それに
先立ってストリーム数を磁気ディスクコントローラ２４
に通知するストリーム数通知手段１１と、各ストリーム
に対する転送要求コマンドを磁気ディスクコントローラ
２４に送る際またはその直前にそのストリームを表すス
トリーム識別情報を磁気ディスクコントローラ２４に通
知する現行ストリーム通知手段１２とを備えている。

【００４２】ホスト装置１０から磁気ディスクコントロ
ーラ２４へのストリーム数、ストリーム識別情報（現行
ストリーム）の通知は、図１に示すように、専用の信号
線３１、３２を介して行ってもよいし、ホストＩ／Ｆ３
０のコマンド・セットに追加する形式で行ってもよい。

【００４３】また、この実施の形態では、磁気ディスク
コントローラ２４は、ホスト装置１０からストリーム数
が通知された際には、通知されたストリーム数に基づい
て、キャッシュメモリ２６の記憶領域をストリーム数に
応じた数に分割するキャッシュメモリ分割手段２４ａ
と、ホスト装置１０からの転送要求コマンドを受信した
際には、その際またはその直前にホスト装置１０から通
知されたストリーム識別情報に基づいて、その転送要求
コマンドがいずれのストリームに対する転送要求コマン
ドであるかを認識し、キャッシュメモリ２６の各分割領
域のうちから当該ストリームのデータ転送に使用する分
割領域を決定し、その分割領域を使用して上記転送要求
コマンドに応じたデータ転送を行う手段（図示略）とを
備えている。

【００４４】キャッシュメモリ分割手段２４ａとして
は、専用の回路（ハードウエア）によってキャッシュメ
モリ２６の記憶領域を分割するものを用いてもよいし、
ソフトウエアによる領域管理によってキャッシュメモリ
２６の記憶領域を仮想的に分割するものを用いてもよ
い。

【００４５】ホスト装置１０は、複数のストリームの時
分割転送を行う場合には、それに先立ってストリーム数
を磁気ディスクコントローラ２４に通知する。磁気ディ
スクコントローラ２４は、ホスト装置１０からストリー
ム数が通知された際には、ホスト装置１０から通知され
たストリーム数に基づいて、キャッシュメモリ２６の記
憶領域をストリーム数に応じた数に分割する。この際、
各分割領域のサイズが等しくなるようにキャッシュメモ
リ２６の記憶領域を等分に分割してもよいし、ホスト装
置からの指示に基づいて非等分に分割してもよい。

【００４６】ホスト装置１０は、各ストリームに対する
転送要求コマンドを磁気ディスクコントローラ２４に送
る際またはその直前にそのストリームを表すストリーム
識別情報（例えば、ストリーム番号）を磁気ディスクコ
ントローラ２４に通知する。磁気ディスクコントローラ
２４は、ホスト装置１０からの転送要求コマンドを受信
した際には、その際またはその直前にホスト装置から通
知されたストリーム識別情報に基づいて、その転送要求
コマンドがいずれのストリームに対する転送要求コマン
ドであるかを認識し、キャッシュメモリ２６の各分割領
域のうちから当該ストリームのデータ転送に使用する分
割領域を決定し、その分割領域を使用して上記転送要求
コマンドに応じたデータ転送を行う。

【００４７】図２は、第１のリードのストリーム（Stre
am♯１) と、第２のリードのストリーム（Stream♯２)
とが競合した場合の、ホスト装置１０と磁気ディスク装
置（ＨＤＤ）２０との動作を示している。なお、〔数
字〕はシーケンス番号を示している。

【００４８】ここでは、ストリーム数が２であるため、
キャッシュメモリ２６は２分割されているものとする。
分割された一方の領域を分割領域１と呼び、他方の領域
を分割領域２と呼ぶことにし、Stream♯１に対するリー
ド動作には分割領域１が使用され、Stream♯２に対する
リード動作には分割領域２が使用されるものとする。な
お、その他の動作条件は、従来例で示した条件（ａ）〜
（ｅ）と同じである。

【００４９】〔１〕 スタート時点で、キャッシュメモ
リ２６の分割領域１および分割領域２内のデータを全て
無効データとする。

【００５０】〔２〕 この後、ホスト装置１０からStre
am♯１に対するリード要求コマンドが送られてくる。な
お、この際またはこの直前に、Stream♯１に対する転送
であることがホスト装置１０から磁気ディスクコントロ
ーラ２４に通知される。

【００５１】〔３〕 ＨＤＤ２０内部で目的トラックＡ
へのヘッドの移動が開始される。

【００５２】〔４〕 メディア（磁気ディスク）２１か
ら分割領域１へのデータ転送が開始される。この時点で
はまだホスト装置１０へのデータ転送は開始されない。

【００５３】〔５〕 分割領域１にある程度のデータが
蓄積された時点で、ホスト装置１０へのデータ転送が開
始される。

【００５４】〔６〕 上記〔２〕で受信したリード要求
コマンドによって要求された所定量のデータの全てをホ
スト装置に転送した時点で、今回のコマンド処理が完了
する。

【００５５】〔７〕 この例では、内部のメディア２１
から分割領域１へのデータ転送は、今回のコマンド処理
が完了する前に分割領域１の記憶領域が満杯になったた
めに、今回のコマンド処理が完了する前に終了してい
る。ただし、このデータ転送により、先読みデータが、
分割領域１に蓄積されることは、従来と同様である。

【００５６】〔８〕 上記〔６〕のコマンド処理が完了
した後に、ホスト装置１０からStream♯２に対するリー
ド要求コマンドが送られてくる。なお、この際またはこ
の直前に、Stream♯２に対する転送であることがホスト
装置１０から磁気ディスクコントローラ２４に通知され
る。

【００５７】

〔９〕 ホスト装置１０からStream♯２に
対する転送であることが通知されているため、分割領域
１に格納されているデータは無効化されない。

【００５８】〔１０〕〜〔１４〕 Stream♯２はトラッ
クＢからの読み出しのため、目的トラックＢへのヘッド
の移動が開始される。そして、上記〔４〕〜〔７〕と同
様な動作が行われる。ただし、メディア２１から読み出
されたデータは、分割領域２に転送される。

【００５９】〔１５〕 そして、Stream♯２に対するリ
ード要求コマンドに対してコマンド処理が完了した後
に、ホスト装置１０から再びStream♯１に対するリード
要求コマンドが送られてくる。この際、分割領域１に格
納されているデータのうち、前回のStream♯１に対する
リード要求コマンドに対してホスト装置１０に転送され
たデータは無効化されるが、今回のStream♯１に対する
リード要求が、前回のStream♯１に対するリード要求に
対して、メディア上の連続した領域のデータに対するも
のである場合には、先読みデータは無効化されない。

【００６０】〔１６〕 今回のStream♯１に対するリー
ド要求が、前回のStream♯１に対するリード要求に対し
て、メディア２１上の連続した領域のデータに対するも
のである場合には、既に先読みデータが分割領域１に格
納されているため、今回のStream♯１に対するリード要
求コマンドを受け取った時点で速やかに、ホスト装置１
０へのデータ転送が開始される。

【００６１】〔１８〕、〔１９〕 今回のStream♯１に
対するリード要求コマンドを受け取った時点で無効化さ
れた領域（空き領域）に、先読みされているデータに連
続するデータを格納するために、シーク動作およびメデ
ィア２１から分割領域１へのデータ転送が開始される。

【００６２】以上のように、上記実施の形態によれば、
複数ストリームを時分割転送する際に、キャッシュメモ
リの利用効率の向上化が図れ、データの転送効率の向上
化が図れるようになる。

【００６３】

【発明の効果】この発明によれば、複数のストリームを
時分割転送する際に、キャッシュメモリの利用効率の向
上化が図れ、データの転送効率の向上化が図れるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】データ転送システムの構成を示すブロック図で
ある。

【図２】第１のリードのストリーム（Stream♯１) と、
第２のリードのストリーム（Stream♯２) とが競合した
場合の、図１のデータ転送システムにおけるホスト装置
１０と磁気ディスク装置（ＨＤＤ）２０との動作を示す
タイムチャートである。

【図３】第１のリードのストリーム（Stream♯１) と、
第２のリードのストリーム（Stream♯２) とが競合した
場合の、従来におけるホスト装置と磁気ディスク装置
（ＨＤＤ）との動作を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ ホスト装置 １１ ストリーム数通知手段 １２ 現行ストリーム通知手段 ２０ 磁気ディスク装置（ＨＤＤ） ２１ 磁気ディスク ２４ 磁気ディスクコントローラ ２４ａ キャッシュメモリ分割手段 ２５ 記憶装置（ＲＯＭ／ＲＡＭ） ２６ キャッシュメモリ ３０ ホストＩ／Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャッシュメモリを備えた磁気ディスク
   装置とホスト装置との間でデータ転送を行うデータ転送
   システムにおいて、 ホスト装置は、複数のストリームの時分割転送を行う場
   合には、それに先立ってストリーム数を磁気ディスク装
   置に通知する手段、および各ストリームに対する転送要
   求コマンドを磁気ディスク装置に送る際またはその直前
   にそのストリームを表すストリーム識別情報を磁気ディ
   スク装置に通知する手段を備えており、 磁気ディスク装置は、ホスト装置からストリーム数が通
   知された際には、通知されたストリーム数に基づいて、
   キャッシュメモリの記憶領域をストリーム数に応じた数
   に分割する手段、およびホスト装置からの転送要求コマ
   ンドを受信した際には、その際またはその直前にホスト
   装置から通知されたストリーム識別情報に基づいて、そ
   の転送要求コマンドがいずれのストリームに対する転送
   要求コマンドであるかを認識し、キャッシュメモリの各
   分割領域のうちから当該ストリームのデータ転送に使用
   する分割領域を決定し、その分割領域を使用して上記転
   送要求コマンドに応じたデータ転送を行う手段を備えて
   いることを特徴とするデータ転送システム。
2. 【請求項２】 キャッシュメモリを備えた磁気ディスク
   装置とホスト装置との間でデータ転送を行うデータ転送
   方法において、 ホスト装置は、複数のストリームの時分割転送を行う場
   合には、それに先立ってストリーム数を磁気ディスク装
   置に通知し、 磁気ディスク装置は、ホスト装置からストリーム数が通
   知された際には、ホスト装置から通知されたストリーム
   数に基づいて、キャッシュメモリの記憶領域をストリー
   ム数に応じた数に分割し、 ホスト装置は、各ストリームに対する転送要求コマンド
   を磁気ディスク装置に送る際またはその直前にそのスト
   リームを表すストリーム識別情報を磁気ディスク装置に
   通知し、 磁気ディスク装置は、ホスト装置からの転送要求コマン
   ドを受信した際には、その際またはその直前にホスト装
   置から通知されたストリーム識別情報に基づいて、その
   転送要求コマンドがいずれのストリームに対する転送要
   求コマンドであるかを認識し、キャッシュメモリの各分
   割領域のうちから当該ストリームのデータ転送に使用す
   る分割領域を決定し、その分割領域を使用して上記転送
   要求コマンドに応じたデータ転送を行うことを特徴とす
   るデータ転送方法。