JP2008046964A - 情報記録装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとして備えられた複数の半導体メモリの中から、書き込み要求を受けた情報を最も速く書き込むことが可能なメモリを選択して、情報処理速度の高速化を効果的に促進させるようにした情報記録装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ハードディスク（１３）に対して、フラッシュメモリ（１５）と、それより情報の書き込み及び読み出し速度が速いＳＤＲＡＭ（１４）とをキャッシュとして備える。書き込む情報のサイズ分の空き容量がＳＤＲＡＭ（１４）になく、その情報のサイズ分の空き容量がＳＤＲＡＭ（１４）に形成されることが予想される場合、その情報をＳＤＲＡＭ（１４）及びフラッシュメモリ（１５）のいずれに書き込む方が速いかを判別し、速い方のメモリ（１４，１５）に情報を書き込ませる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えばハードディスク等のような大容量のディスク状記録媒体に、半導体メモリを介して情報の書き込みを行なう情報記録装置及びその制御方法に関する。

周知のように、ハードディスクは、大容量で信頼性の高い情報記録媒体であり、近年、例えばコンピュータデータ、映像データ、音声データ等の記録用として多方面に普及している。また、ハードディスクは、その形状も携帯用電子機器に搭載されるほど小型化されてきている。

このため、ハードディスクを用いた小型化志向の情報記録装置においては、情報の高速書き込み及び高速読み出しが可能な半導体メモリを、ハードディスクに対するキャッシュメモリとして使用することによって、情報の書き込み及び読み出しに要する速度を高めるようにしている。

すなわち、この種の情報記録装置は、外部のホスト装置に対しての情報の書き込み及び読み出しを、キャッシュメモリを介して行なわせ、ハードディスクに対してはキャッシュメモリとの間で情報転送を行なわせることにより、外部から見た情報の書き込み及び読み出し動作を高速化させるようにしている。

そして、現在では、上記キャッシュメモリに加えて、不揮発性メモリをハードディスクに対するキャッシュとして備えることにより、ハードディスクの駆動回数、つまり、ハードディスクに対する情報の書き込み及び読み出し回数を削減して、電池電力の節約を図ることも考えられている。このような情報記録装置は、ＮＶ（non volatile）−cache対応ＨＤＤ（hard disk drive）と称されて、規格化されている。

ところで、上記のように、本来のキャッシュメモリの他に、不揮発性メモリをもハードディスクに対するキャッシュとして備えた情報記録装置にあっては、外部のホスト装置から情報の書き込み要求を受けたとき、その情報をキャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込むかの判断が、ホスト装置を含めた全体の情報処理速度に大きく影響することになる。

特許文献１には、ディスクキャッシュがＶＳ（volatile storage）領域とＮＶＳ（non volatile storage）領域とを備え、ＶＳ領域に空きがなくてＮＶＳ領域に空きがある場合に、新たに書き込むべき揮発データをＮＶＳ領域に格納させるようにしたディスクキャッシュにおけるメモリ管理方式が記載されている。
特開平８−１７１５１５号公報

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとして備えられた複数の半導体メモリの中から、書き込み要求を受けた情報を最も速く書き込むことが可能なメモリを選択して、情報処理速度の高速化を効果的に促進させるようにした情報記録装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係る情報記録装置は、ディスク状記録媒体と、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなる不揮発性メモリと、不揮発性メモリよりも情報の書き込み及び読み出し速度が速く、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなるキャッシュメモリと、不揮発性メモリ上の対応する領域に書き込むことが要求されているアドレス以外のアドレスへの情報の書き込みが要求されたとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に存在しない場合、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別する判別手段と、判別手段により、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断された場合、書き込み要求された情報をキャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判別して、速い方のメモリに情報を書き込ませる制御手段とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係る情報記録装置の制御方法は、ディスク状記録媒体と、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなる不揮発性メモリと、不揮発性メモリよりも情報の書き込み及び読み出し速度が速く、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなるキャッシュメモリとを備えた情報記録装置を制御する方法を対象としている。そして、不揮発性メモリ上の対応する領域に書き込むことが要求されているアドレス以外のアドレスへの情報の書き込みが要求されたとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に存在するか否かを判別する第１の工程と、第１の工程で、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に存在しないと判断された場合、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別する第２の工程と、第２の工程で、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断された場合、書き込み要求された情報をキャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判別し、速い方のメモリに情報を書き込ませる第３の工程とを備えるようにしたものである。

上記した発明によれば、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に存在しないと判断された場合、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量がキャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別し、予想される場合、書き込み要求された情報をキャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判別し、速い方のメモリに情報を書き込ませるようにしたので、ディスク状記録媒体に対するキャッシュとして備えられた複数の半導体メモリの中から、書き込み要求を受けた情報を最も速く書き込むことが可能なメモリを選択して、情報処理速度の高速化を効果的に促進させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明する情報記録装置１１の概略を示している。ここで説明する情報記録装置１１としては、Non Volatile Cache Command Proposal for ATA8−ACS Revision5等で規格化されたＮＶ−cache対応ＨＤＤを対象としている。

すなわち、この情報記録装置１１は、各種の回路ブロックが内蔵された１チップのＬＳＩ（large scale integrated）回路１２を備えている。そして、このＬＳＩ回路１２に対して、大容量のディスク状記録媒体であるハードディスク１３、ＳＤＲＡＭ（synchronous dynamic random access memory）１４、フラッシュメモリ１５等が接続されている。

このうち、ＳＤＲＡＭ１４は、バッファとして機能し、ハードディスク１３に対するキャッシュメモリとなっている。なお、ＳＤＲＡＭに限らず、例えばＳ（static）ＲＡＭ等を使用することも可能である。また、フラッシュメモリ１５は、ハードディスク１３に対するキャッシュとして機能する不揮発性メモリ（ＮＶ−cache）である。

ここで、上記ＬＳＩ回路１２には、情報記録装置１１が各種の処理動作を実行する場合に、その統括的な制御を行なうための制御部となるコントローラ１６が内蔵されている。そして、このＬＳＩ回路１２には、コントローラ１６とハードディスク１３とを情報転送可能に接続するディスクＩ／Ｆ（interface）１７が内蔵されている。

また、このＬＳＩ回路１２には、コントローラ１６とＳＤＲＡＭ１４とを情報転送可能に接続するＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８、コントローラ１６とフラッシュメモリ１５とを情報転送可能に接続するフラッシュメモリＩ／Ｆ１９、コントローラ１６と外部のホスト装置２０とを情報転送可能に接続するホストＩ／Ｆ２１等が内蔵されている。

上記ホスト装置２０は、例えばＰＣ（personal computer）等である。このホスト装置２０は、例えば所定のアプリケーションソフトウエアを実行する際に、情報記録装置１１を利用して情報の書き込み及び読み出しを実行するとともに、最終的に得られた情報の保存先としても情報記録装置１１を利用することができる。

このように情報記録装置１１に対して情報の書き込みや読み出しを行なう場合、ホスト装置２０は、情報記録装置１１に対して情報の書き込みを要求するコマンドや、情報の読み出しを要求するコマンドを発生する。これらのコマンドは、ホストＩ／Ｆ２１を介してコントローラ１６に供給され解析される。

これにより、コントローラ１６は、ハードディスク１３、ＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５等に対して、ホスト装置２０から供給された情報の書き込みや、ホスト装置２０に供給する情報の読み出しを行なうように制御を施すことができる。この場合、コントローラ１６は、ハードディスク１３、ＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５の相互間における情報転送も可能としている。

具体的に言えば、ホスト装置２０から供給された情報をハードディスク１３に書き込む場合、コントローラ１６は、情報の書き込み順序として、以下に示す５つの経路（Ｗ１）〜（Ｗ５）を選択することができる。

（Ｗ１） ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３。

（Ｗ２） ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３。

（Ｗ３） ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３。

（Ｗ４） ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３。

（Ｗ５） ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３。

また、ハードディスク１３からホスト装置２０に情報を読み出す場合、コントローラ１６は、情報の読み出し順序として、以下に示す５つの経路（Ｒ１）〜（Ｒ５）を選択することができる。

（Ｒ１） ディスクＩ／Ｆ１７→コントローラ１６→ホストＩ／Ｆ２１→ホスト装置２０。

（Ｒ２） ディスクＩ／Ｆ１７→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→ホストＩ／Ｆ２１→ホスト装置２０。

（Ｒ３） ディスクＩ／Ｆ１７→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ホストＩ／Ｆ２１→ホスト装置２０。

（Ｒ４） ディスクＩ／Ｆ１７→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ホストＩ／Ｆ２１→ホスト装置２０。

（Ｒ５） ディスクＩ／Ｆ１７→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→ホストＩ／Ｆ２１→ホスト装置２０。

上記した情報の書き込み順序及び読み出し順序は、例えば、ホスト装置２０から供給された書き込み要求コマンドや読み出し要求コマンドにおける指示内容、情報の格納場所、ＳＤＲＡＭ１４やフラッシュメモリ１５の空き容量等に応じて、コントローラ１６が判断して決定するものである。

ここで、上記した規格により設定されている、情報記録装置１１の実行可能な各種のコマンドのうち、この実施の形態を説明する上で必要となるものについて説明する。まず、第１のコマンドは、ハードディスク１３上の論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）のうち、情報をフラッシュメモリ１５に書き込むＬＢＡを指定するものである。

また、第２のコマンドは、第１のコマンドと同様に、フラッシュメモリ１５に書き込むＬＢＡを指定するものであるが、それと同時に、ハードディスク１３から当該ＬＢＡに記録されている情報を読み出し、その読み出した情報をフラッシュメモリ１５に書き込むことを要求するものである。

上記した第１及び第２のコマンドは、上記の規格ではAdd LBA(s) to NV Cache Pinned SetのＰＩ＝０及びＰＩ＝１に対応しており、フラッシュメモリ１５に情報を格納することをホスト装置２０から指示されたＬＢＡには、ピンド（pinned）と称される属性情報が付される。

第３のコマンドは、ハードディスク１３上のＬＢＡを指定して情報の書き込みを要求するものである。この第３のコマンドがホスト装置２０から発生された場合、コントローラ１６は、書き込み要求されたＬＢＡにピンドの属性情報が対応付けられているか否かを調べる。そして、対応付けられていた場合には、フラッシュメモリ１５の中の書き込み要求されたＬＢＡに対応する領域に書き込みを実行する。

これに対し、書き込み要求されたＬＢＡにピンドの属性情報が対応付けられていない場合、コントローラ１６は、ＳＤＲＡＭ１４またはフラッシュメモリ１５の中の指定されたＬＢＡに対応する領域に情報を書き込むか、ハードディスク１３の指定されたＬＢＡに情報を書き込むかを、自己の判断で決定し実行する。

第４のコマンドは、ハードディスク１３上のＬＢＡを指定して情報の読み出しを要求するものである。この第４のコマンドがホスト装置２０から発生された場合、コントローラ１６は、指定されたＬＢＡに対応する領域がフラッシュメモリ１５上に既に割り当てられており、その領域にハードディスク１３よりも新しい情報が保存されていると判断される場合、フラッシュメモリ１５から該当情報を読み出す必要がある。

これに対し、ハードディスク１３とフラッシュメモリ１５とに同じ情報がある場合、コントローラ１６は、フラッシュメモリ１５の中の読み出し要求されたＬＢＡに対応する領域から該当情報を読み出しても良いし、ハードディスク１３の指定されたＬＢＡから情報を読み出しても良いものである。

また、指定されたＬＢＡに対応する領域がフラッシュメモリ１５上に既に割り当てられているが、ハードディスク１３の方に最新のデータが存在している場合、コントローラ１６は、ハードディスク１３の指定されたＬＢＡから該当情報を読み出す必要がある。そして、ハードディスク１３から情報を読み出した場合には、その情報をＳＤＲＡＭ１４またはフラッシュメモリ１５にキャッシュするか否かもコントローラ１６が判断する。

上記した第３及び第４のコマンドのように、情報の書き込みまたは読み出しが要求されたＬＢＡの中の、ピンドの属性情報が対応付けられていないＬＢＡのうち、フラッシュメモリ１５上に領域が割り当てられて、その割り当てられたフラッシュメモリ１５上の領域に情報が書き込まれたＬＢＡには、アンピンド（unpinned）と称される属性情報が付される。

そして、ピンドの属性情報が付されたＬＢＡはピンドＬＢＡと称され、そのピンドＬＢＡに対応するフラッシュメモリ１５上の領域はピンド領域と称される。また、アンピンドの属性情報が付されたＬＢＡはアンピンドＬＢＡと称され、そのアンピンドＬＢＡに対応するフラッシュメモリ１５上の領域はアンピンド領域と称される。このため、フラッシュメモリ１５上には、図２に示すように、ピンド領域１５ａとアンピンド領域１５ｂとその他の領域１５ｃとが形成されることになる。

図３は、上記コントローラ１６の一例を示している。このコントローラ１６は、ホスト装置２０から供給されたコマンドをデコード処理し解析するコマンド解析部１６ａを有する。このコマンド解析部１６ａの解析結果により、アーキテクチャメモリ１６ｂ内のソフトウエアが特定され、シーケンスコントローラ１６ｃに動作手順が設定される。

このシーケンスコントローラ１６ｃは、Ｉ／Ｆ及びバスコントローラ１６ｄを介して、情報の流れを制御する。例えば、情報の書き込みまたは読み出しが行なわれるときは、メディア選択部１６ｅがハードディスク１３、ＳＤＲＡＭ１４またはフラッシュメモリ１５を特定するとともに、アドレス制御部１６ｆが書き込みアドレスまたは読み出しアドレスを特定する。

そして、情報の書き込み時には、書き込み処理部１６ｇが書き込み情報の転送処理等を実行する。また、情報の読み出し時には、読み出し処理部１６ｈが読み出し情報の転送処理等を実行する。

さらに、コントローラ１６には、消去処理部１６ｉが設けられている。この消去処理部１６ｉは、ＳＤＲＡＭ１４やフラッシュメモリ１５に記録された情報の消去処理を実行する。また、この消去処理部１６ｉは、ハードディスク１３に記録された情報の消去処理も実行することができる。

また、コントローラ１６には、アドレス管理部１６ｊが設けられている。このアドレス管理部１６ｊは、ＳＤＲＡＭ１４、フラッシュメモリ１５及びハードディスク１３の記録済み領域や未記録領域等のアドレスを一括して管理している。さらに、コントローラ１６には、ハードディスク１３、ＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５の状態や、残り容量の状態等を監視するための状態判定部１６ｋが設けられている。

ここで、上記フラッシュメモリ１５としては、一般的にナンドフラッシュメモリが広く採用されている。この場合、フラッシュメモリ１５に対する情報の書き込み速度は、ＳＤＲＡＭ１４に対する情報の書き込み速度よりも遅いことが多くなっている。

このため、ホスト装置２０からピンドＬＢＡ範囲外のＬＢＡを指定する書き込み要求コマンドが発行された場合、コントローラ１６は、以下に示す３つの処理（Ｐ１）〜（Ｐ３）を選択的に実行するように設計される。

（Ｐ１） ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が、書き込み要求された情報の量（データサイズ）よりも大きい場合、書き込み要求された情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込むように制御する。この場合、書き込み要求された情報は、ホスト装置２０→ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→ＳＤＲＡＭ１４と転送されてＳＤＲＡＭ１４にキャッシュされ、その後、適切なタイミングで、ＳＤＲＡＭ１４→ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１８→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３と転送されてハードディスク１３に保存される。

（Ｐ２） ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量は、書き込み要求された情報の量よりも小さいが、ＳＤＲＡＭ１４内の情報がハードディスク１３に移動中である等の理由により、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できる場合であって、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されてから情報の書き込みを行なっても、フラッシュメモリ１５に情報を書き込むよりも速く書き込みが完了すると判断できる場合、書き込み要求された情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込むように制御する。

（Ｐ３） ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が書き込み要求された情報の量よりも小さく、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できない場合、または、予想できるが、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されてから情報の書き込みを行なうと、フラッシュメモリ１５に情報を書き込むよりも遅くなると判断される場合、書き込み要求された情報をフラッシュメモリ１５に書き込むように制御する。この場合、書き込み要求された情報は、ホスト装置２０→ホストＩ／Ｆ２１→コントローラ１６→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→フラッシュメモリ１５と転送されてフラッシュメモリ１５にキャッシュされ、その後、適切なタイミングで、フラッシュメモリ１５→フラッシュメモリＩ／Ｆ１９→コントローラ１６→ディスクＩ／Ｆ１７→ハードディスク１３と転送されてハードディスク１３に保存される。

ここで、上記処理（Ｐ２）及び（Ｐ３）における判断処理について説明する。一般に、ＳＤＲＡＭ１４に格納された複数個の情報のうちのいくつかをハードディスク１３に書き込む場合には、予め書き込むべき複数個の情報に対してリオーダリング処理を行なって、情報を書き込む順序やタイミングを設定するようにしている。

すなわち、このリオーダリング処理は、ハードディスク１３に対して複数個の情報の書き込みが効率的に行なわれるように、情報の書き込み順序を設定する処理である。この処理は、書き込むべき情報のハードディスク１３上における書き込み位置（スタートアドレス）、情報量（データサイズ）、ハードディスク１３に対する現在のヘッド１３ａ（図５参照）の位置等を考慮して実現される。

図４は、リオーダリング処理により書き込み順序が並び替えられた後の複数個（図示の場合は４つ）の情報について、各情報がハードディスク１３に書き込まれる順序と、各情報のハードディスク１３上での記録開始位置（スタートアドレス）と、各情報の量（データサイズ）と、各情報のハードディスク１３への書き込みに要する時間（ライト時間）との関係を示している。

図４に示すように情報の書き込み順序が設定されることにより、図５に示すように、ハードディスク１３が反時計方向に回転され、ヘッド１３ａがハードディスク１３の内周側から外周側に移動して情報を書き込むものであるとすると、４つの情報がハードディスク１３上に効率的に書き込まれていくことがわかる。

そして、図４に示した関係から、書き込み順序が最初の情報については、ハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１後に完了し、そのときＳＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳ１分の空き領域が形成されることがわかる。また、書き込み順序が２番目の情報については、ハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１＋Ｔ２後に完了し、そのときＳＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳ１＋Ｓ２分の空き領域が形成されることがわかる。

図６は、このようにして複数の情報がＳＤＡＲＭ１４からハードディスク１３に順次書き込まれていった場合の、経過時間と、ＳＤＲＡＭ１４内に形成される空き領域との関係を示している。

予めＳＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳfree分の空き容量が存在しているとすると、最初の情報のハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１後に完了したとき、ＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳfree＋Ｓ１分の空き領域が形成され、２番目の情報のハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１＋Ｔ２後に完了したとき、ＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳfree＋Ｓ１＋Ｓ２分の空き領域が形成され、３番目の情報のハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３後に完了したとき、ＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳfree＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３分の空き領域が形成され、４番目（最後）の情報のハードディスク１３への書き込みが時間Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４後に完了したとき、ＤＲＡＭ１４内にデータサイズＳfree＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４分の空き領域が形成されることがわかる。

このため、上記コントローラ１６は、例えば図６に一点鎖線で示すように、データサイズＳがＳfree＋Ｓ１＜Ｓ＜Ｓfree＋Ｓ１＋Ｓ２である情報が、ホスト装置２０から書き込み要求された場合、その情報を書き込めるだけの空き容量Ｓfree＋Ｓ１＋Ｓ２がＳＤＲＡＭ１４に形成されることを予想することができる。

このように、上記コントローラ１６は、ホスト装置２０から、ＳＤＲＡＭ１４内に存在している空き容量よりもデータサイズの大きい情報の書き込みが要求された場合に、上記したＳＤＲＡＭ１４からハードディスク１３への情報の移動が実行中、または、直ぐに実行される状態にあって、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが計算上わかるとき、コントローラ１６は、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できると判断する。

そして、コントローラ１６は、ＳＤＲＡＭ１４内にホスト装置２０から書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できると判断した場合、書き込み要求された情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込む場合と、フラッシュメモリ１５に書き込む場合とで、いずれが速いかを判別する。

すなわち、ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量よりもデータサイズの大きい情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込む場合には、書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量がＳＤＲＡＭ１４内に形成されるまでの時間と、ＳＤＲＡＭ１４に形成された空き領域に情報を書き込む時間とを加算した時間を要する。

つまり、書き込み要求された情報を書き込むだけの空き容量がＳＤＲＡＭ１４にない場合、ホスト装置２０は、上記した加算時間分だけ待たされることになる。なお、ＳＤＲＡＭ１４に情報を書き込む時間は、ＳＤＲＡＭ１４に空き容量を形成する時間に比して極めて短いため、ホスト装置２０の待ち時間は、実質的に、ＳＤＲＡＭ１４に空き容量を形成するのに要する時間とみて問題ない。

図７は、図６に示したように４つの情報がＳＤＲＡＭ１４からハードディスク１３に移動される条件において、書き込み要求された情報のデータサイズと、その情報を書き込み可能な空き領域がＳＤＲＡＭ１４に形成されるまでの待ち時間との関係を示している。例えば、データサイズＳがＳfree＋Ｓ１＜Ｓ＜Ｓfree＋Ｓ１＋Ｓ２である情報の場合、その情報を書き込み可能な空き容量Ｓfree＋Ｓ１＋Ｓ２がＳＤＲＡＭ１４に形成されるためには、最大で時間Ｔ１＋Ｔ２待つ必要があることがわかる。すなわち、ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量よりもデータサイズの大きい情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込む場合、その情報のＳＤＲＡＭ１４への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔmは、書き込む情報のデータサイズに依存することになる。

一方、書き込み要求された情報をフラッシュメモリ１５に書き込む場合には、フラッシュメモリ１５に情報を書き込む時間だけを要する。つまり、ホスト装置２０は、書き込み要求した情報をフラッシュメモリ１５に書き込むのに必要な時間分だけ待たされることになる。

フラッシュメモリ１５の場合、その記録容量はＳＤＲＡＭ１４に比べて非常に大きいので、空き容量を確保する必要性は低い。すなわち、情報をフラッシュメモリ１５に書き込む場合、ホスト装置２０は、図８に示すように、書き込む情報のデータサイズＳに比例した時間Ｔｆだけ待たされることになる。

このため、コントローラ１６は、書き込み要求された情報のＳＤＲＡＭ１４への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔｍと、書き込み要求された情報のフラッシュメモリ１５への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔｆとを比較し、短い方に情報をキャッシュさせるように制御する。これにより、書き込み要求を受けた情報を最も速く書き込むことが可能なＳＤＡＲＭ１４またはフラッシュメモリ１５を選択することができ、ひいては、ホスト装置２０を含めた全体の情報処理速度の高速化を図ることが可能となる。

図９は、上記した図７と図８とを重ねて示したものである。すなわち、コントローラ１６は、ホスト装置２０からＳＤＲＡＭ１４内の空き容量よりもデータサイズの大きい情報の書き込みが要求され、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できる場合、その情報のＳＤＲＡＭ１４への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔmと、その情報のフラッシュメモリ１５への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔｆとを比較する。そして、Ｔｆ＞Ｔmのとき情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込み、Ｔｆ＜Ｔmのとき情報をフラッシュメモリ１５に書き込むように制御している。

図１０及び図１１は、上記したコントローラ１６の処理動作をまとめたフローチャートを示している。すなわち、処理が開始（ステップＳ１）され、ステップＳ２で、ホスト装置２０からの情報の書き込み要求コマンドを受信すると、コントローラ１６は、ステップＳ３で、書き込み要求された情報の量（データサイズ）Ｓを取得する。このデータサイズＳは、書き込み要求コマンドに付加されている。

そして、コントローラ１６は、ステップＳ４で、ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が書き込み要求された情報のデータサイズＳよりも大きいか否かを判別し、大きいと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ９で、書き込み要求された情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込み、処理を終了（ステップＳ１１）する。

また、上記ステップＳ４でＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が書き込み要求された情報のデータサイズＳよりも大きくないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ５で、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できるか否かを判別する。

そして、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ１０で、書き込み要求された情報をフラッシュメモリ１５に書き込み、処理を終了（ステップＳ１１）する。

また、上記ステップＳ５でＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できると判断された場合（ＹＥＳ）、コントローラ１６は、ステップＳ６で、書き込み要求された情報のＳＤＲＡＭ１４への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔｍを算出する。さらに、コントローラ１６は、ステップＳ７で、書き込み要求された情報のフラッシュメモリ１５への書き込みが完了するまでに要する時間Ｔｆを算出する。

そして、コントローラ１６は、ステップＳ８で、時間Ｔｍと時間Ｔｆとを比較して、時間Ｔｍが時間Ｔｆより短いか否か、つまり、時間Ｔｍ＜時間Ｔｆであるか否かを判別し、時間Ｔｍ＜時間Ｔｆであると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ９で、書き込み要求された情報をＳＤＲＡＭ１４に書き込み、処理を終了（ステップＳ１１）する。

また、上記ステップＳ８で時間Ｔｍ＜時間Ｔｆでないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ１０で、書き込み要求された情報をフラッシュメモリ１５に書き込み、処理を終了（ステップＳ１１）する。

上記した実施の形態によれば、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を格納するだけの空き容量がない場合、コントローラ１６は、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を格納するに足る空き容量が形成されることが予想できるか否かを判断し、予想できるときに、ＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のうち情報の書き込みが完了するまでに要する時間の短い方に書き込むようにしている。

このため、ホスト装置２０から書き込み要求を受けた情報を、最も速く書き込むことが可能なＳＤＲＡＭ１４またはフラッシュメモリ１５を容易かつ迅速に選択することができるようになり、ひいては、ホスト装置２０を含めた全体の情報処理速度の高速化を図ることが可能となる。

次に、上記した実施の形態の変形例について説明する。すなわち、ホスト装置２０から書き込み要求された情報を、所定のデータ単位（例えばフラッシュメモリ１５への書き込みデータ単位）に分け、そのデータ単位毎にＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のいずれに書き込む方が速いかを判断するようにしても良い。

このようにすれば、判断のための演算回数は増えるが、所定のデータ単位毎にＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のいずれに書き込むかを判断しているため、ホスト装置２０から書き込み要求コマンドが発生された後に起きた外的要因に対応し易くなるという効果がある。

例えば、ホスト装置２０から書き込み要求コマンドが発生され、書き込むべき情報を格納するだけの空き容量がＳＤＲＡＭ１４に形成されることが予想でき、フラッシュメモリ１５よりもＳＤＲＡＭ１４に書き込む方が速いと判断された場合でも、ＳＤＲＡＭ１４からハードディスク１３に情報を書き込んでいる最中に、外部振動等により書き込みエラーが発生して、ＳＤＲＡＭ１４に必要な空き容量が形成されるまでに、予定していた時間より長い時間を要してしまうことがある。

これに対し、所定のデータ単位毎にＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のいずれに書き込むかを判断することにより、このような不足の事態に対して十分に対処することが可能となる。

図１２及び図１３は、ホスト装置２０から書き込み要求された情報を所定のデータ単位に分け、そのデータ単位毎にＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のいずれに書き込むかを判断するコントローラ１６の処理動作をまとめたフローチャートを示している。すなわち、処理が開始（ステップＳ１２）され、ステップＳ１３で、ホスト装置２０からの情報の書き込み要求コマンドを受信すると、コントローラ１６は、ステップＳ１４で、書き込み要求された情報の量（データサイズ）Ｓを取得する。

そして、コントローラ１６は、ステップＳ１５で、ＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が書き込み要求された情報のデータサイズＳよりも大きいか否かを判別し、大きいと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２０で、書き込み要求された情報のうちの所定のデータ単位ＳｕをＳＤＲＡＭ１４に書き込む。

その後、コントローラ１６は、ステップＳ２２で、書き込み要求された情報の全てが書き込み完了したか否かを判別し、完了したと判断された場合（ＹＥＳ）、処理を終了（ステップＳ２３）する。

また、上記ステップＳ１５でＳＤＲＡＭ１４内の空き容量が書き込み要求された情報のデータサイズＳよりも大きくないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ１６で、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できるか否かを判別する。

そして、ＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ２１で、書き込み要求された情報のうちの所定のデータ単位Ｓｕをフラッシュメモリ１５に書き込み、ステップＳ２２の処理に移行する。

また、上記ステップＳ１６でＳＤＲＡＭ１４内に書き込み要求された情報を書き込めるだけの空き容量が形成されることが予想できると判断された場合（ＹＥＳ）、コントローラ１６は、ステップＳ１７で、書き込み要求された情報のうちの所定のデータ単位ＳｕがＳＤＲＡＭ１４に書き込み完了されるまでに要する時間Ｔｍを算出する。さらに、コントローラ１６は、ステップＳ１８で、書き込み要求された情報のうちの所定のデータ単位Ｓｕがフラッシュメモリ１５に書き込み完了されるまでに要する時間Ｔｆを算出する。

そして、コントローラ１６は、ステップＳ１９で、時間Ｔｍと時間Ｔｆとを比較して、時間Ｔｍが時間Ｔｆより短いか否か、つまり、時間Ｔｍ＜時間Ｔｆであるか否かを判別し、時間Ｔｍ＜時間Ｔｆであると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２０で、書き込み要求された情報の所定のデータ単位ＳｕをＳＤＲＡＭ１４に書き込み、ステップＳ２２の処理に移行する。

また、上記ステップＳ１９で時間Ｔｍ＜時間Ｔｆでないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ２１で、書き込み要求された情報の所定のデータ単位Ｓｕをフラッシュメモリ１５に書き込み、ステップＳ２２の処理に移行する。そして、上記ステップＳ２２で書き込み要求された情報の全てが書き込み完了していないと判断された場合（ＮＯ）、コントローラ１６は、ステップＳ１７の処理に移行する。

上記した変形例によれば、ホスト装置２０から書き込み要求された情報を所定のデータ単位Ｓｕに分け、そのデータ単位Ｓｕ毎にＳＤＲＡＭ１４及びフラッシュメモリ１５のいずれに書き込む方が速いかを判断するようにしている。このため、ホスト装置２０から書き込み要求コマンドが発生された後に起きた外的要因等の不足の事態に十分に対処して、書き込み要求を受けた情報を最も速く書き込むことが可能なＳＤＲＡＭ１４またはフラッシュメモリ１５を容易かつ迅速に選択することができるようになり、ひいては、ホスト装置２０を含めた全体の情報処理速度の高速化を図ることが可能となる。

なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の実施の形態を示すもので、情報記録装置の概略を説明するために示すブロック構成図。 同実施の形態における情報記録装置に備えられたフラッシュメモリ内の記録領域を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置に備えられたコントローラの一例を説明するために示すブロック構成図。 同実施の形態における情報記録装置に備えられたハードディスクに対するリオーダリング処理を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置に備えられたハードディスクに対するリオーダリング処理を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置でＳＤＡＲＭからハードディスクへの情報移動時の経過時間とＳＤＲＡＭ内の空き領域との関係を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置で書き込み情報サイズと書き込み可能な空き領域がＳＤＲＡＭに形成される待ち時間との関係を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置で書き込み情報サイズと書き込み可能な空き領域がフラッシュメモリに形成される待ち時間との関係を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置で情報をＳＤＲＡＭとフラッシュメモリとのいずれに書き込むかの判断処理を説明するために示す図。 同実施の形態における情報記録装置の主要な処理動作の一部を説明するために示すフローチャート。 同実施の形態における情報記録装置の主要な処理動作の残部を説明するために示すフローチャート。 同実施の形態における情報記録装置の主要な処理動作の変形例の一部を説明するために示すフローチャート。 同実施の形態における情報記録装置の主要な処理動作の変形例の残部を説明するために示すフローチャート。

符号の説明

１１…情報記録装置、１２…ＬＳＩ回路、１３…ハードディスク、１４…ＳＤＲＡＭ、１５…フラッシュメモリ、１６…コントローラ、１７…ディスクＩ／Ｆ、１８…ＳＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ、１９…フラッシュメモリＩ／Ｆ、２０…ホスト装置、２１…ホストＩ／Ｆ。

Claims (14)

1. ディスク状記録媒体と、
   前記ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなる不揮発性メモリと、
   前記不揮発性メモリよりも情報の書き込み及び読み出し速度が速く、前記ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなるキャッシュメモリと、
   前記不揮発性メモリ上の対応する領域に書き込むことが要求されているアドレス以外のアドレスへの情報の書き込みが要求されたとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に存在しない場合、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断された場合、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリ及び前記不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判別して、速い方のメモリに情報を書き込ませる制御手段とを具備することを特徴とする情報記録装置。
2. 前記判別手段は、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されるだけの情報が、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に移動中であるとき、または、移動されることがわかっているとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
3. 前記判別手段は、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に複数の情報を移動する際、前記キャッシュメモリ上の各情報の前記ディスク状記録媒体への書き込み順序を設定するリオーダリング処理結果に基づいて、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
4. 前記制御手段は、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリに書き込むのに要する時間と、書き込み要求された情報を前記不揮発性メモリに書き込むのに要する時間とを比較し、書き込みに要する時間の短い方のメモリに情報を書き込ませることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
5. 前記制御手段は、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に複数の情報を移動する際、前記キャッシュメモリ上の各情報の前記ディスク状記録媒体への書き込み順序を設定するリオーダリング処理結果に基づいて、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリに書き込むのに要する時間を設定することを特徴とする請求項４記載の情報記録装置。
6. 前記制御手段は、書き込み要求された情報を所定のデータ単位に分け、そのデータ単位毎に前記キャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判断し、データ単位毎に速い方のメモリに情報を書き込ませることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
7. 前記制御手段は、
   書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に存在する場合、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリに書き込み、
   前記判別手段により、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されないと判断された場合、前記書き込み要求された情報を前記不揮発性メモリに書き込むことを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
8. 前記ディスク状記録媒体は、ハードディスクを含み、前記キャッシュメモリは、ＳＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭのいずれかを含み、前記不揮発性メモリは、ナンドフラッシュメモリを含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
9. ディスク状記録媒体と、前記ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなる不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリよりも情報の書き込み及び読み出し速度が速く、前記ディスク状記録媒体に対するキャッシュとなるキャッシュメモリとを備えた情報記録装置を制御する方法であって、
   前記不揮発性メモリ上の対応する領域に書き込むことが要求されているアドレス以外のアドレスへの情報の書き込みが要求されたとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に存在するか否かを判別する第１の工程と、
   前記第１の工程で、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に存在しないと判断された場合、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別する第２の工程と、
   前記第２の工程で、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断された場合、前記書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリ及び前記不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判別し、速い方のメモリに情報を書き込ませる第３の工程とを具備することを特徴とする情報記録装置の制御方法。
10. 前記第２の工程は、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されるだけの情報が、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に移動中であるとき、または、移動されることがわかっているとき、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されると判断することを特徴とする請求項９記載の情報記録装置の制御方法。
11. 前記第２の工程は、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に複数の情報を移動する際、前記キャッシュメモリ上の各情報の前記ディスク状記録媒体への書き込み順序を設定するリオーダリング処理結果に基づいて、書き込み要求された情報のサイズ分の空き容量が前記キャッシュメモリ上に形成されることが予想されるか否かを判別することを特徴とする請求項９記載の情報記録装置の制御方法。
12. 前記第３の工程は、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリに書き込むのに要する時間と、書き込み要求された情報を前記不揮発性メモリに書き込むのに要する時間とを比較し、書き込みに要する時間の短い方のメモリに情報を書き込ませることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置の制御方法。
13. 前記第３の工程は、前記キャッシュメモリから前記ディスク状記録媒体に複数の情報を移動する際、前記キャッシュメモリ上の各情報の前記ディスク状記録媒体への書き込み順序を設定するリオーダリング処理結果に基づいて、書き込み要求された情報を前記キャッシュメモリに書き込むのに要する時間を設定することを特徴とする請求項１２記載の情報記録装置の制御方法。
14. 前記第３の工程は、書き込み要求された情報を所定のデータ単位に分け、そのデータ単位毎に前記キャッシュメモリ及び不揮発性メモリのいずれに書き込む方が速いかを判断し、データ単位毎に速い方のメモリに情報を書き込ませることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置の制御方法。

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