JP2739727B2 - ディスク・ファイル・メモリ・サブシステムを構成する方法およびディスク・ドライブ・サブシステム - Google Patents

ディスク・ファイル・メモリ・サブシステムを構成する方法およびディスク・ドライブ・サブシステム

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直接アクセス記憶デバイス（DASD）データ
・メモリあるいはデータ・ストレージ・サブシステムを
有するデータ処理システムの分野に関し、特に、分離し
た個々の物理的ハウジングを多数含んでいて、その各ハ
ウジングが内部に取付けた多数のディスク支持スピンド
ルを持ち、１つのハウジング内のそれら諸スピンドルの
回転速度が同期し、また１つのハウジング内の諸スピン
ドルの回転位置がある固定の関係にロックしたDASDサブ
システムに関するものである。
［従来技術及び解決しよとする課題］ フロッピー磁気ディスクやリジッド磁気ディスクまた
は光記録ディスクに２進データを記憶するディスク・フ
ァイル記憶サブシステムの如き直接アクセス記憶デバイ
ス（DASD）を使用するデータ処理設備では、応答時間の
遅さおよび（または）データ可用性の劣悪さの如きデー
タ処理問題に数多く出会うことがある。その応答時間の
遅さは、１つのディスク・ファイルがほとんどの時間ア
クセスされているが、その他のディスク・ファイルはほ
んの時たましか使用されない、ということにより起きる
ことがある。データ可用性の劣悪さは、エラーが繰り返
し生じる１つのディスク・ファイルが原因となるか、あ
るいは誤動作のため使えなくなったあるディスク・ファ
イルが原因となって生じることがある。その結果とし
て、データ処理産業では、頻繁に使用するオンラインの
データのバックアップにしばしば頼ったり、あるいはそ
のデータを他のディスク・ファイルへ分散し直したりす
るようにしている。
DASDファイルの値段はここ数年にわたって下落してき
たため、２以上のディスク・スピンドルを１つの共通ハ
ウジング即ち筺体内にパッケージするという概念が出現
してきている。このような記憶サブシステム・パッケー
ジ方式では、より効率の良いデータ処理操作が可能とな
っている。例えば、任意の１つのディスク・アクセス・
アームの下で保持されるデータ記憶容量は、通常、制限
することが望ましいものである。ディスク・データ記憶
のその密度は著しく増してきており、かつ増し続けてい
るため、多スピンドル・デバイスの各スピンドルは、小
さな物理的サイズのものとし、これによりそのような小
さなスピンドルを多数１つの物理的ハウジング内にパッ
ケージするようにすることができる。
この発明は、そのような多スピンドルを１ユニットと
したDASDデバイスを多数利用して、データ・ファイルの
鏡映およびデータ・ファイルのインターリーブを含む最
適化した形態のデータ記憶を形成するようにするもので
ある。
本発明の１つの特徴として、直接アクセス記憶デバイ
ス・サブシステムは、多数の互いに分離した物理的ハウ
ジングを含み、その各ハウジングが多数のディスク支持
用スピンドルをその内部に有するようにすることができ
る。
これと関連して、米国特許第3,864,750号は、この特
許が、磁気ディスクの４つのパックを備えていて、これ
らディスク・パックの中間に単一の回転ヘッド・アクセ
ス機構を持った磁気ディスク・システムについて記載し
ている、という点で関心のあるものである。しかし、こ
のデバイスにおいては、４つのディスク・パックは前
部、１つのモータと１つのタイミング・ベルトにより駆
動されるようになっており、従って本発明の可変スピン
ドル回転位置は実現できない。
また、本発明の１つの特徴として、直接アクセス記憶
デバイス・サブシステムは、分離した個々のディスク・
ドライブ又はディスク・ファイルを多数含み、そしてデ
ータの完全性という目的のため、そのデータは、この同
じデータを各ディスク・ドライブの共通アドレスに書込
むことにより鏡映するようにすることができる。
これと関連して米国特許第4,722,085号は、この特許
が、多数のディスク・ファイルを持っていて、これらの
ディスク・ファイルの各々の共通にアドレス指定される
セクタ場所にデータが並列に書込まれるようになった磁
気ディスク記憶システムについて記載している、という
点で興味がある。しかし、このデバイスにおいては、各
ディスク・ファイルは、そのシステム内の他の全てのデ
ィスク・ファイルとは独立して作動するようになってお
り、アドレス指定するディスク・セクタの場所とそれら
種々のディスク・ファイルのアクセス・ヘッドとの間に
最適な位置関係を与える手段が設けられていない。
文献「電子設計（Electronic Disign）」の1987年11
月12日号の45乃至46頁の記述もまた、これが、５つのス
ピンドル同期式のディスク・ドライブをデータ記憶に使
用したディスク・ドライブについて記載している点で関
心がある。それらディスク・ドライブの内の４つのもの
には、データを同時並行データ転送により格納するよう
になっている。５番目のディスク・ドライブは、パリテ
ィ・ドライブとして使用するようにしている。この５番
目のドライブはまた、もし万一故障が生じた場合、故障
したデータ・ドライブの代わりに使用できるようになっ
ている。
本発明の１つの特徴は、多スピンドルDASDユニットの
諸スピンドル間のサーボ制御を提供する点にある。これ
に関係して、公知となっている他のものは、位相ロック
・ループ・フィードバック機構を用いて多数のディスク
・ドライブをリンクさせている。このようにして、２つ
以上のディスク・ドライブの回転を同期させ、それによ
り多数のドライブに関するデータの迅速な書込み／読出
しができるようにしていた。この特徴を実現するために
は、デスキュー・ロジックがそのディスク・ドライブ・
コントローラ内に必要であった（「電子工学タイムズ
（Electronic Engineering Times）」1987年10月５日
号、10頁）。
本発明の１つの特徴として鏡映したデータ・ファイル
は、ある１つの多スピンドルDASDデバイスの諸ディスク
に位置ずらし関係で格納し、これによって応答時間およ
び（または）データ可用性を改善するようにする。
これとは関係のない電荷結合デバイス（CCD）データ
記憶デバイスの技術においては、次に最もアクセスされ
そうなデータ・ブロックを、アクセスするのに最適な位
置へ移動させることにより、諸データ記憶ブロックに対
する平均アクセス時間を短縮する手段を設けている。米
国特許第4,400,793号がその一例である。
また、本発明を用いると、多スピンドルDASDユニット
の諸ディスクでのデータのインターリーブが可能とな
る。このデータのインターリーブ処理は、例えば米国特
許第2,794,006号および同第4,222,078号に記載された磁
気テープ記憶装置により例示されているように、それ自
体古くからあるものである。
データ処理システムによりDASDサブシステムのより効
果的な使用を提供するため他の試みがなされてきたが、
DASDの応答時間および（または）DASDのデータ可用性を
更に大きく改善することに対する要求が、依然として残
っている。
［課題を解決するための手段］ 本発明の精神および範囲は、回転速度と回転位置の双
方において変更可能に同期させることができる多数のデ
ィスク支持用スピンドルを含んだ直接アクセス記憶デバ
イス（DASD）データ処理サブビステムの提供を包含する
ものである。
本発明が特に有用なのは、サブシステムが多数の物理
的に別個のDASDユニットから成り、その各物理的に別個
のユニットがその単一のハウジング内に多数のディスク
支持用スピンドルを有している場合である（尚、本発明
はこれに限定されるものではない）。この各スピンドル
は、多数のリジッド・ディスク、例えば８個の磁気記録
ディスクを支持することが好ましい。本発明の精神およ
び範囲内で、これらスインドルの各々は、個々の読出し
／書込みトランスジューサ又はヘッド・アクセス・アー
ムを持つか、あるいは物理的に別個の各ユニット内の全
てのスピンドルに対して１つのアームを設けるようにす
ることができる。
例えば、１つのパッケージしたDASDユニット内に２つ
のスピンドルがある場合、各スピンドル組立体は位置が
定められたインデックス信号を発生し、この信号が各ス
ピンドル回転中に１回生じるようにする。またユーザ
（即ち、設置エンジニアあるいはデータ処理オペレーテ
ィング・システム）が種々のスピンドルに対するそれら
インデックス信号の発生時点の間に固定のあるいはロッ
クした関係を与えることができるようにするため、制御
可能な手段を設ける。例えば、それらスピンドルの１つ
のインデックス信号の発生時点を０°として識別する基
準位置と考えると、第２のスピンドルは、そのインデッ
クス信号がそれから180°のスピンドル回転後に現れる
ように同期させることができる。もし３つのスピンドル
が個々のDASDパッケージに在る場合には、本発明に従
い、３つの各インデックス信号の発生時点をある規定の
相対的な位置（即ち回転）整列状態に整列させる手段を
設ける。
本発明の基本的特徴は、DASDデータ処理サブシステム
における諸スピンドル間の速度および位置の同期におい
て、最大限の柔軟性を提供することである。このこと
は、そのサブシステム内の全てのスピンドルのスピンド
ル運動制御システム間に、プログラマブル（即ち制御可
能）な相互作用を必要とする。
本発明が提供するスピンドルの回転および位置のこの
プログラマブル性の結果として、DASDシステムの種々の
ディスク支持用スピンドルは、ある既知の位相関係にな
るようプログラム（又は設定）が可能である。諸ディス
ク・ファイルを既知の位相関係に同期させると、このDA
SDサブシステムが、データ処理システムが必要とし得る
データ記憶方式の種々の組合わせを支援するよう作動す
る時、そのDASDサブシステムの性能が向上する。本発明
は、冗長なデータ・ファイルの使用によるデータの完全
性を提供する一方で、これと同時にデータ読出し動作
中、短縮した待ち時間を提供する。例えば、鏡映形デー
タ記憶を提供するため２つのスピンドルを使用する時、
本発明に従いそれら２つのスピンドル間に180°の位相
関係を与えることで、その鏡映形データに対するアクセ
ス時間が短縮する。また、本発明が提供する上記のプロ
グラマブル性は、同期式諸DASDファイルのディスクにお
ける多数のモードのディスク記憶の選択を容易にする。
本文で用いるように、同期式DASDファイル、同期式デ
ィスク、あるいは同期式スピンドルなる用語は、全ての
DASDファイルのディスクが同じかあるいは実質的に同じ
回転速度で回転しており、またそれらディスクの回転位
置が互いにある既知の所定の位相関係となっているとい
うことを意味するものである。例えば、３つの個別のDA
SDファイルの３つのスピンドル装置を同期させている場
合、それらスピンドルは全て、同じ速度で回転してお
り、またそれらスピンドルの１つが支持したディスク
（１つ又は複数）はこのディスクの各回転毎に１回マス
ター・インデックス・パルス（又はマスター・インデッ
クス信号）を発生し、またその他のスピンドルのディス
クは、そのマスター・インデックス信号に対しある既知
の位相関係となるインデックス信号を発生する。
本発明に従いＭ個の同期式DASDファイルを用いること
により、全てのスピンドルが同位相にある時、それらＭ
個のファイルを１ファイルとして並行して作動させるこ
とにより、増大したデータ・レートを実現できる。次い
で、そのデータは、インターリーブ方式で諸ディスク・
ファイル間に分散させることができ、またそれらファイ
ルの内の１つのデータ・レートのＭ倍に等しい増大した
データ・レートを実現することができる。
この同位相スピンドル関係はまた、データをチェック
サム形ファイルとして記憶する時にも有利である。ここ
でもまた、上記のＭ個のファイルは、データ処理システ
ムにとっては１つのファイルに見える。これらＭ個のフ
ァイルの１つは、残りのファイルの排他的ORしたものを
記憶する。
本発明によれば、増大したデータ完全性およびデータ
処理性能が、Ｍ個のDASDファイルに書込んで鏡映形デー
タ・ファイルを使用することによって達成できる。詳し
くは、各々が同じデータ内容を持つＭ個のデータ・ファ
イルを、個々の位相関係が360/M°であるＭ個のDASDフ
ァイルに書込む。全てのDASDフアイルに障害が生じたと
きに初めてそのデータの消失が生ずるため、データの完
全性が向上する。また、最短時間内にそのデータにアク
セスできる１つのDASDファイルのみを読出し動作におい
て使用するだけでよいため、データ処理性能が向上す
る。このように、Ｍ個の個別のディスク・ファイルを含
んだディスク・ファイル・サブシステムの待ち時間は、
1/Mに減少する。例えば、サブシステム内の各個別のデ
ィスク・ファイルのその予期した待ち時間がＸ単位時間
に等しければ、本発明に従いそのサブシステム内に記憶
した鏡映形ファイルをアクセスするための待ち時間は、
X/Mに等しくなる。
本発明は、在来の構造および配置の多数のディスク・
ドライブを使用するようにするものである。本発明の１
つの特徴（これに限定するものではない）として、単一
のディスク・スピンドルあるいは多ディスク・スピンド
ルを複数、共通のハウジング内に配置する。このような
各ディスク・スピンドルには、それ自身のヘッド・アク
セス機構を設けるか、あるいは、必要に応じて、共通の
ヘッド・アクセス機構がその共通ハウジング内の全ての
ディスク・スピンドルをサービスするように設けること
ができる。
この新規でかつ容易でない本発明は在来のディスク・
ドライブを用いて実施できるため、以降の説明では、そ
のようなディスク・ドライブの電気的および（または）
機械的な構造は、詳細には説明しない。当業者であれ
ば、以降の記述および関連図面が本発明を容易に実施可
能にするものであることが判るであろう。
本発明の目的は、複数Ｍ個の個別のディスク・ファイ
ルを位置の回転において選択的に同期させることがで
き、データ処理システムに使用するためのディスク・フ
ァイル・メモリ・サブシステムの方法および装置を提供
することである。
本発明の１つの特徴として、鏡映形の諸ディスク・フ
ァイルを、それらＭ個のディスク・ファイルの各々内の
諸ディスクに記憶させることができ、しかもこれらデー
タ・ファイルは位置を互いにずらして、鏡映形データ
が、Ｍ個のディスク・ドライブの各々に、ディスクの36
0/M°の回転角度だけずれた位置で記憶されるようにす
る。
本発明による鏡映形データ記憶のこの構成の好ましい
実施例においては、マスター・インデックス信号は、そ
れらＭ個のディスク・ファイルの内の１つのもののディ
スクの各回転毎に生成するか、又は電気的に生成するマ
スター・インデックス信号であり、そしてこのマスター
・インデックス信号は、それらＭ個のディスク・ファイ
ルのその他の全てに基準位置として与えて、これにより
上記の位置ずれを決定し制御できるようにする。
本発明の上記のおよびその他の目的並びに利点につい
ては、図面を参照する本発明の以降の詳細な記述を参照
すれば、当業者には明らかとなろう。
［実施例］ 本発明は、回転速度と回転位置との両方を変更可能に
同期させることができる多数のディスク支持スピンドル
を含んだ直接アクセス記憶デバイス（DASD）サブシステ
ムを提供する。
本発明が特に有用なのは、そのサブシステムが物理的
に別個の多数の大データ容量DASDユニットからなり、し
かもその物理的に別個の各ユニットがその単一のハウジ
ング内に多数の小データ容量ディスク支持用スピンドル
を有するような場合である（尚、本発明は、これに限定
されるものではない）。その各スピンドルは、多数の小
データ容量のディスクを支持することが好ましい。周知
のように、これらのスピンドルの各々には、それ自身の
別個の読出し／書込みトランスジューサ又はヘッド・ア
クセス・アームを設けるか、あるいは単一のアームを物
理的に別個の各ユニット内の全てのスピンドルに対して
設けるようにすることができる。
本発明の基本的な１つの特徴は、DASDデータ処理サブ
システム内の諸スピンドル間の速度および位置に関する
同期に柔軟性を与えることである。このためには、その
サブシステム内の全スピンドルのスピンドル運動制御シ
ステム間において、プログラマブルなあるいは制御可能
な相互作用を必要とする。
このスピンドル回転／位置のプログラマブル性の結果
として、諸ディスク・ファイルをある既知の位相関係に
設定することができ、これにより、データ処理システム
が必要とする可能性のあるデータ記憶方式の色々な組合
わせをこのDASDサブシステムが支援するよう作動する
時、そのDASDサブシステムの性能を向上させることがで
きる。
第１図に示すように、従来の構造および配置の多数の
（即ち、４個の）形状ファクタの小さいディスク・ドラ
イブを、１つの形状ファクタの大きいディスク・ドライ
ブを形成するために設けてある。本発明の１つの特徴
（ここに限定するものではない）として、この複数の小
型ディスク・ドライブまたはディスク・スピンドルは、
その１つの大型ディスク・ドライブを形成するため１つ
の共通のハウジング内に設置している。そのような各デ
ィスク・スピンドルには、それ自身のヘッド・アクセス
機構を設けるか、あるいは、必要に応じて、共通ハウジ
ング内の全ディスク・スインドルをサービスするため１
つの共通のヘッド・アクセス機構を設けるようにしても
よい。
詳しく述べると、第１図には、本発明によるDASDサブ
システムを示してあり、これにおいては、形状ファクタ
の小さい（即ち、小さなデータ記憶容量の）４つのディ
スク・ファイルをパッケージして、形状ファクタの大き
い１つのディスク・ファイルを形成し、しかもそれら４
つの小形状ファクタのディスク・ファイルは本発明に従
ってスピンドル同期式としてある。例えば、４つの小形
状ファクタのディスク・ドライブA1,A2,A3,A4は、１つ
の大形状ファクタのディスク・ドライブ21を形成するよ
うに単一のハウジング20内にパッケージしている。同様
に、その他の３つの大形状ファクタのディスク・ドライ
ブ22,23,24も設けている。例示として（これに限定する
ものではない）、それら小形状ファクタのディスク・ド
ライブは、周知の構造および構成のリジッド・ディスク
・ドライブかあるいはフロッピー・ディスク・ドライブ
でよい。大形状ファクタのディスク・ドライブ21〜24の
各々は、それ自身のマルチプレクサ装置25〜28でそれぞ
れ制御し、これにより周知の如く、大型ディスク・ドラ
イブ21〜24の各々内の４つの小型ディスク・ドライブへ
の選択的なアクセスを与えるようにしている。
４つの大容量ディスク・ドライブ21〜24へのデータの
書込み又はそれからのデータの読出しは、周知の方法で
ディスク・ドライブ・アダプタ29〜30が制御し、そして
これらアダプタは更に周知の方法でコントローラ31〜32
がそれぞれ制御し、これにより、より高いレベルのデー
タ処理システム（図示せず）に対するシステム・インタ
ーフェースを提供するようになっている。第１図に示し
たこの例示のDASDシステムにおいては、アダプタ29〜30
が、当業者には周知のように、スイッチ制御および調停
の機能を提供する。
このDASD産業では、小形状ファクタのディスク・ドラ
イブを多数用いて１つの大形状ファクタのディスク・ド
ライブを形成すると、より速いアクセス時間、より高い
データ可用性並びにより優れた容積効率、を含む数多く
の利点をもたらす、ということが確認されている。
明らかとなるように、第１図のDASDサブシステムは、
本発明に従い、クラスタ式の小形状ファクタのディスク
・ドライブの各パッケージ21〜24内にプログラマブルな
種々の仮想データ形態を提供することによって、データ
記憶を最適化するようにする。本発明は、その基本的な
形態においては、大形状ファクタのディスク・ドライブ
21〜24の各々の中に在るそれら４つの小形状ファクタの
ディスク・ドライブの回転位置について、プログラマブ
ルな又は選択可能な同期を提供する。
本発明は以下に上記の４対１の関係において記述する
が、その趣旨および範囲はこの特定の形態に限定される
ものではない。
データをディスク（１つまたは複数）に格納する形
式、即ちデータ記憶フォーマットは、本発明にとっては
重要なことではない。本発明が必要とすることは、少な
くとも１つのインデックス信号あるいはインデックス・
マークをスピンドル・グループ内の各スピンドルが支持
するディスク（１つ又は複数）の各回転毎に生成するか
又は与えることである。従って、１グループに４つのス
ピンドルがある場合、４つのインデックス信号を、各ス
ピンドルの各回転毎に１つの割で生成する。本発明の望
ましい実施例においては、このインデックス信号は、各
ディスク・トラックのトラック・フォーマットの一部と
して含めた磁気記録したインデックス信号を読出すこと
により与えられるようになっている。しかし、本発明の
範囲および精神を越えないで、そのインデックス信号
は、ディスク支持用スピンドル自体に関連付けた位置検
知トランジューサが提供するようにしたり、あるいはま
た１回転毎に１つのインデックス・パルスを与える発振
器で電子的に生成するようにすることもできる。
第２図は、ディスク・フォーマットの好ましい形態
（これに限定するものではない）を示している。同図に
おいては、CCW回転ディスク10を、スピンドル装置14に
支持した状態で、しかも記録トラック当たり８つのデー
タ・セクタを持っているように示してあり、そのトラッ
クの内の１つの円形トラックは、図中、トラックＭとし
て示してある。また、円周方向に静止の変換ヘッド又は
読出し／書込みヘッド11を設け、このディスク・ドライ
ブ（１つ又は複数）において使用するヘッド作動機構
（図示せず）のタイプにより規定される円弧状経路ある
いは直線状経路のいずれかで、ディスク10の略々径方向
に運動するように取付けてある。
このインデックス・マークをヘッド11で読出すことに
より、ディスク・ドライブ・コントローラ（図示せず）
は、ディスク10の各回転中、現在どのトラックをヘッド
11がアクセス（即ち、読出しあるいは書込み）している
かに拘わらず、そのディスクの位置を判定することがで
きる。このインデックス・マークの連続する発生の間の
時間の測定値が、ディスク10の回転速度の測定値を与え
るようになっている。
明らかとなるように、ディスク・スピンドルの各回転
中１回生じるインデックス・マークあるいはインデック
ス信号は、本発明に従って使用して、（１）多数のディ
スク・ドライブ・スピンドル間の速度の同期、および
（２）これらディスク・ドライブ・スピンドル間の位置
同期、を行うようにする。
各記録トラックの各セクタは、その他のいくつかの部
分を含んでおり、その内の部分13は、ディスク・ドライ
ブ・コントローラが識別あるいはアドレス指定したその
特定のスピンドル・ディスク、トラックおよびセクタに
て記録されたデータ処理システムの可変データを構成し
ている。
本発明は、第１図のクラスタ21、クラスタ22、クラス
タ23あるいはクラスタ24の如き多スピンドル・ディスク
・ファイル・クラスタ内にある個々のディスク支持用ス
ピンドルの同期（即ち相対的なスピンドル位置）を制御
する際に、最大限の柔軟性を提供するものである。本発
明のこの特徴は、各ディスク・ファイル・クラスタ内の
それら個々のスピンドルに対し設けたスピンドル運動制
御装置間のプログラマブルな相互作用を必要とする。
第３図は、本発明の一実施例による１つのそのような
スピンドル運動制御装置（この細部に限定するものでは
ない）を示している。同図においては、参照番号40が、
第１図に示したディスク・ドライブの１つ、例えば大形
状ファクタのDASDユニット21内の小形状ファクタのディ
スク・ドライブA1のヘッド／ディスク／スピンドル組立
体を指している。この組立体40は、導体41にインデック
ス信号を与える。例えば、ディスク・ドライブA1内のデ
ィスク支持スピンドルの各回転毎に、１つの信号パルス
41が発生する。
このスピンドルの回転速度は、基準カウント入力47の
大きさが決定するようになっている。一定周波数の発振
器又はクロック42からの出力パルスは、ADNゲート44に
よりカウンタ43に与える。ディジタル・コンパレータ45
は、カウンタ43内の出力カウント46が組立体40が導体41
に生成するインデックス信号の各々の発生時に存在して
いるので、その出力カウント46を基準カウント47と比較
する。カウント47は、組立体40内に配置したスピンドル
駆動モータが維持すべきスピンドル速度を表わしてい
る。このスピンドル・モータ速度は、当業者には周知の
ように、ディジタル・コンパレータ45の出力が与える比
例誤差出力信号48で制御して、各インデックス信号の発
生時にカウンタ43に存在するそのカウントを、基準カウ
ント47と実質的に等しくなるように維持する。
ANDゲート44は、フリップフロップ装置49の状態によ
りイネーブル／ディスエーブルするようになっている。
機能的には、ADNゲート44は、ORゲート50と、これによ
り生ずる各インデックス・パルス41を受取った直後のフ
リッップフロッム49のセット状態によりイネーブルとな
る。このイネーブルされた時、カウンタ43は、スピンド
ルの回転中、発振器42により与えられるパルスをカウン
トし始める。その後、そのスピンドルの360°の回転終
了時、従ってその結果生じる次のインデックス・パルス
41の発生時に、フリップフロップ49が導体51上のインデ
ックス信号でリセットすると、ANDゲート44はディスエ
ーブルとなる。この時、カウンタ43内に含まれたカウン
トは、その360°の回転運動中のスピンドルの実際の速
度の測定値となっている。このカウントは、基準カウン
ト47と比較し、そしてこれに従ってスピンドル・モータ
へのエネルギ付与を制御するようにする。
より詳しくはフリップフリップ49は、（１）（ANDゲ
ート53により）遅延リセット線52上の出力パルスの発生
時、あるいは（２）（ADNゲート55による）導体54上の
外部セット信号の発生時に、ORゲート50の出力によりセ
ットする（これにより、発振器42がカウンタ43を駆動す
るようイネーブルする）ことができる。フリップフロッ
プ49に対するそれらの２つのセット条件は、有効となる
べきセット信号52,54を導体56上に在る制御信号のハイ
／ロー状態で制御する、という点で相互に排他的であ
る。
尚、導体41のインデックス信号は、コンパレータ45、
カウンタ43およびフリップフロップ49をリセットするよ
う作用することに注意されたい。しかし、コンパレータ
45の出力48は、当業者には周知のように、スピンドル・
モータの速度制御を達成するために、そのリセットが生
じてからある期間保持するようになっている。
第４図は、各ドライブがディスク支持スピンドルを持
つ該ディスク・ドライブから成るクラスタを示してお
り、これにおいては、そのクラスタ内のディスク・ドラ
イブおよびスピンドルの数はＮに等しい。例えば、第４
図を第１図と比較した場合、Ｎは４個のディスク・ドラ
イブに等しくなる。
この第４図に60で指し示したディスク・ドライブある
いはディスク・スピンドルは、このクラスタのマスター
・ディスク・ドライブであり、このディスク・ドライブ
の遅延インデックス信号61（即ち、第３図の遅延リセッ
ト信号52）は制御パラメータとして働き、各ディスク・
ドライブの制御信号56のハイ／ロー状態に応じて、その
他のスピンドルの回転位置がこの制御パラメータに同期
させられる。第４図に示した全ディスク・ドライブのス
ピンドル運動制御装置は、第３図に示したものと実質上
同じものである。
マスター・ディスク・ドライブ60に対しては、このデ
ィスク・ドライブ60のスピンドル位置により発生するそ
の遅延リセット信号61は、このディスク・ドライブ用の
外部セット信号導体54に直接接続してある（第３図の点
線57参照）。しかし、第４図のクラスタの諸ディスク・
ドライブのその他全部に対しては、マスター・ディスク
・ドライブ60が生成するその遅延リセット信号61は、調
節可の遅延ネットワーク62の形態の制御可能なプログラ
マブル装置の制御の下でのみ、また導体56の上記ディス
ク・ドライブ制御信号のハイ／ロー状態の制御の下での
み、それら他のディスク・ドライブ用の外部セット信号
54となる。
第３図において、導体56の制御信号がハイの状態にあ
るものとすれば、この場合、このディスク・ドライブ運
動制御装置のANDゲート55は、インバータ58の作動によ
りディスエーブルとなり、そしてANDゲート53はイネー
ブルとなる。この結果、このディスク・ドライブの諸ス
ピンドルは、先に述べた方法で個々に速度制御を受ける
ことになる。マスター・ディスク・ドライブに関して
は、プログラム式のスピンドル位置は与えない。従っ
て、このディスク・ドライブ用のディスク・ドライブ運
動制御装置は独立して機能するものである。
次に、あるディスク・ドライブの導体56のその制御信
号がローの状態にあるものと仮定する。この場合、その
ディスク・ドライブ運動制御装置のANDゲート55は、イ
ネーブルとなり、またこの運動制御装置のANDゲート53
はディスエーブルとなる。この時、そのディスク・ドラ
イブはマスタ・ディスク・ドライブのスピンドル位置に
対し、インデックス信号で同期させる。即ち、当該運動
制御装置のフリップフロップ49は、この時、遅延リセッ
ト信号61がマスター・ディスク・ドライブのインデック
ス信号41により生成されると、そのリセット信号61でセ
ットとなる。
本発明によれば、第４図のクラスタの種々のディスク
・ドライブに対する各スピンドル位置（即ち、各スピン
ドルのインデックス信号の各発生時点）のプログラマブ
ル性は、各個別ディスク・ドライブ用の制御導体63上に
在るプログラミング信号により実現している。
第４図のディスク・ドライブ数Ｎが３に等しく、また
鏡映形データ・ファイルをそれら３つのディスク・ドラ
イブに対して書込む本発明のある１つの例示的実施例に
おいては、ディスク・ドライブA2用の遅延ネットワーク
62は、ディスク・ドライブA2用のインデックス信号の発
生に120°の遅れをもたらすようにセットし、そしてま
たディスク・ドライブA3（即ち、第４図のディスク・ド
ライブＮ）用の遅延ネットワーク62は、ディスク・ドラ
イブA3用のインデックス信号の発生に240°の遅れ（即
ち、更に120°の遅れ）をもたらすようにセットした。
上記の鏡映形ファイルに対するデータ・アクセス指令
が、ディスク・ドライブA1のスピンドルの90°の回転時
に生じるものと仮定すれば、このデータ・アクセス指令
に対するその鏡映形ファイル・データの最も近い位置の
ものは、ディスク・ファイルA2のディスク（１つまたは
複数）に格納してあるファイルである。従って、この仮
定例においては、そのファイルには、スピンドルが更に
30°回転してからアクセスすることになる。もし万一、
このディスク・ドライブA2へのアクセスに失敗した場合
には、スピンドルが更に120°回転した後、ディスク・
ドライブA3からそのデータにアクセスすることになる。
第５図は本発明の別の実施例を示しており、これで
は、１つの大データ容量のディスク・ファイル・クラス
タが、２つの小データ容量のディスク・ドライブ70,71
から成っている。これらディスク・ドライブ70,71の各
々は、少なくとも１つのディスク73を支持するスピンド
ル72を備えている。同図の関連する点線で示すように、
その各スピンドルは、そのようなディスク73のスタック
を支持するようにすることができる。各スピンドル72
は、モータ74およびモータ・サーボ装置85によってその
直立軸で回転するようになっている。
本発明のこの実施例（これに限定するものではない）
においては、それらディスク・ドライブ・スピンドル72
は、同じ回転速度となるように運動サーボ装置85で駆動
する。これは、導体75に在る共通速度指令信号により行
うようになっている。図中の説明で示すように、この導
体75上の信号は、両ディスク73および両スピンドル72が
１回転をすべき基準期間を提供する。
ディスク・ドライブ70,71は各々、導体76に速度／位
置のフィードバック信号を供するようになっている。先
に述べたように、このフィードバック信号76は、インデ
ックス信号又はインデックス・パルスから成るものであ
って、その内の２つの時間的に近接したパルスを77,78
で示してある。ディスク・ドライブ70に関する図中の説
明により示すように、パルス77とパルス78との間の時間
間隔79は、ドライブ70のディスクおよびスピンドルが１
回転するのに要した実際の時間の測定値となる。図面に
は示していないが、ディスク・ドライブ71のフィードバ
ック導体76も、77,78に類似のフィードバック信号を供
するようになっており、このフィードバック信号がこの
ディスク・ドライブ・スピンドルの速度および位置を表
わすことになる。
ここで、上記の信号75,76はディスクおよびスピンド
ルの１回転に関して説明したが、本発明の精神および範
囲を越えずに、それら信号は、ディスクおよびスピンド
ルの１回転の一部あるいは多数の回転を定めるようにす
ることができる。
この第５図の実施例においては、ディスク・ドライブ
70はマスター・ディスク・ドライブである。即ち、その
フィードバック信号76が、ドライブ71に関係したプログ
ラマブル遅延ネットワーク80に入力して接続している。
先に述べたように、遅延ネットワーク80は、ドライブ71
のディスクの位置をドライブ70のディスクに同期させる
ように作用するが、しかし、これは、入力導体81がAND
ゲート84にハイの状態を送っている時だけである。
導体81のこのプログラム式同期イネーブル信号は、２
つのディスク・ドライブ70,71のプログラムした位置同
期を可能にするように働くが、このような位置同期中実
現する位置の位相シフト量、例えば180°は、その時導
体82上に在るプログラム式遅延制御信号が定めるように
なっている。
前のように、同期信号81がそのローの状態にある時、
ANDゲート83がイネーブルとなる。ディスク・ドライブ7
1はこの時、ディスク・ドライブ70と同じ速度となるよ
うに速度制御を受けるが、これら２つのドライブ70,71
のディスクおよびスピンドルの間には予め定めた位置関
係は存在しない。しかし、その同期信号81がそのハイの
状態にある時、ADNゲート84がイネーブル状態になり、
従って、ディスク・ドライブ71がディスク・ドライブ70
と同じ速度に速度制御されるばかりでなく、この時これ
ら２つのドライブのディスクおよびスピンドルの間には
予め定めた位相関係が存するようになり、しかも、ドラ
イブ70のスピンドルに対するドライブ71のスピンドルの
その位相シフト即ち遅れは、その時導体82上に在るプロ
グラム式遅延制御信号によって定められたものである。
この本発明は、非常に様々なデータ処理需要に適用し
得るものである。第６図は、本発明、特にその第１図の
実施例を以下のものを与えるのに使用できる方法を示し
ている。そのものとは、（１）ディスク・ドライブA3お
よびB3内に記憶する鏡映形データ・ファイル（これによ
り２つの論理ファイルを提供）、（２）ディスク・ドラ
イブC2およびP2内に記憶するインターリーブ形データ・
ファイル（これにより１つの別の論理ファイルを提
供）、（３）ディスク・ドライブA4,B4,C4,P4内に記憶
するパリティ付きのインターリーブ形データ・ファイル
（これにより１つの別の論理ファイルを提供）、（４）
ディスク・ドライブA1,B1,C1,P1内に記憶するチェック
サム形データ・ファイル（これにより３つの別の論理フ
ァイルを提供）、および（５）ディスク・ドライブA2,B
2,C3,P3内に記憶するノーマル・データ・ファイル（こ
れにより４つの別の論理ファイルを提供）、である。
上記の如く、本例の場合には、それら16基の現実のデ
ィスク・ドライブは、11基のアドレス指定可能な論理デ
ィスク・ドライブが関連のデータ処理システムに利用可
能となるように、割振っている。
（効果） 本発明を利用できる色々な潜在した方法があるが、上
記の例のデータ・インターリーブ方式は、大きなデータ
・ブロックを格納しそして続いてそれにアクセスする場
合に有利である。グラフィックス・アプリケーションは
その一例である。本発明においては、このパッケージ形
ディスク・ドライブ形態が、多数の個々のディスク・ド
ライブ間でデータを共有あるいはインターリーブするこ
とにより、それら大きなデータ・ファイルに対し高速デ
ータ・レートを提供している。
鏡映形データ・ファイルの場合、即ち、全く同じデー
タを全く同じ論理的場所（即ち、同一のトラック、セク
タおよびヘッド）に格納させた２つ以上のデータ・ファ
イルの場合、そのデータへのアクセスをデータ処理シス
テムが要求した時にヘッドがそのデータ・ファイルに最
も近いディスク・ドライブを選択することにより、アク
セス時間は、本発明に従って向上する。第６図の例で
は、２つのディスク・ドライブA3およびB3を、鏡映形デ
ータ・ファイルを記憶するのに使用している。この場
合、本発明に従って、それら２つのドライブの位置は同
期させて、両ドライブが供するインデックス・マークの
位相を180°ずらす。この結果、第６図のディスク・ド
ライブ・サブシステムの待ち時間は、鏡映形データ・フ
ァイルへのアクセス時には、そのファイルに対して最短
時間のディスク・ドライブがそのデータのアクセスに使
用するドライブとなるため、50％短縮する。
以上の本発明の諸実施例の記述において、パッケージ
式DASDサブシステム内の種々のディスク・ドライブの速
度および（または）回転位置の同期により、如何にし
て、特定のデータ処理アプリケーション（第６図にその
一例を示した）のデータ記憶需要の関数として、向上し
た性能が提供されるかについて説明した。本発明の精神
および範囲内にある更に別の実施例については、当業者
であればすぐに想到できるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、小データ容量の４つのディスク・ドライブを
１つのハウジング内で組合わせるかあるいは集めて大デ
ータ容量の４つのディスク・ファイルの各々を形成し
た、本発明によるDASD記憶サブシステムを示す図。 第２図は、第１図の各小データ容量ディスク・ドライブ
の１つのディスク又は諸ディスクにデータを記憶すると
きの好ましいフォーマットを示す図。 第３図は、第１図の小データ容量ディスク・ドライブの
各々に対して設けたスピンドル運動制御装置を示す図。 第４図は、第１図の小データ容量ディスク・ドライブを
４つ（各ディスク・ドライブは第３図のスピンドル運動
制御装置を設けてある）含む大データ容量のディスク・
ファイル・クラスタに示す図。 第５図は、その大データ容量ディスク・ファイル・クラ
スタが２つの小データ容量ディスク・ドライブを含んだ
本発明の別の実施例を示す図。 第６図は、鏡映形データ・ファイル、インターリーブ形
データ・ファイル、パリティ付きのインターリーブ形デ
ータ・ファイル、チェックサム形データ・ファイル、お
よびノーマル・データ・ファイルを記憶するため、本発
明の第１図の実施例を使用できる方法を示す図である。 10……ディスク、11……ヘッド 14……スピンドル、20……ハウジング A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,P1〜P4……小形状ファクタのデ
ィスク・ドライブ 21〜24……大形状ファクタのディスク・ドライブ（クラ
スタ） 25〜28……マルチプレクサ 29〜30……ディスク・ドライブ・アダプタ 31〜32……コントローラ 40……ヘッド／ディスク／スピンドル組立体 41……インデックス・パルス 42……発振器、43……カウンタ 44……ANDゲート 45……ディジタル・コンパレータ 46……出力カウント、47……基準カウント 48……比例誤差出力信号 49……フリップフロップ装置 50……ORゲート、52……遅延リセット信号 53……ANDゲート、54……外部セット信号 55……ANDゲート 56……ディスク・ドライブ制御信号 58……インバータ 60……マスター・ディスク・ドライブ 61……遅延リセット信号 62……調節可遅延ネットワーク 70,71……小データ容量ディスク・ドライブ 72……スピンドル、73……ディスク 74……モータ、76……フィードバック信号 77,78……インデックス・パルス 80……プログラマブル遅延ネットワーク 81……プログラム式同期イネーブル信号 83,84……ANDゲート 85……モータ・サーボ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・グリーンバーグ アメリカ合衆国ミネソタ州55904，ロチ ェスター，ノーザン・ヒルズ・ドライ ブ・ノース・イースト 748 (72)発明者 ハジャルマー・ホルムボウ・オッテセン アメリカ合衆国ミネソタ州55901，ロチ ェスター，シャトー・ロード 5905 (56)参考文献 特開 昭55−150161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−36920（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】データ処理システムで用いるためのディス
    ク・ファイル・メモリ・サブシステムを構成するための
    方法において、 少なくとも１つのディスクを含むディスクの組が装着さ
    れている１本のスピンドルを各々有する複数Ｎ個の個別
    のディスク・ドライブを設け、 前記Ｎ個のディスク・ドライブ内のディスクの組に同期
    的位置関係を与え、 前記Ｎ個のディスク・ドライブの各々内のディスクの組
    に鏡映形データ・ファイルを与え、 前記Ｎ個のディスク・ドライブの各々の前記鏡映形デー
    タ・ファイル内に貯蔵されているデータをディスク回転
    の360/N度だけ位置的にずらし、 前記Ｎ個のディスク・ドライブの１つ内の１つのディス
    クの１回転毎にインデックス信号を与え、 前記インデックス信号を前記位置的ずれを決定する基準
    信号として前記Ｎ個のディスク・ドライブの他の全てに
    与える、 ステップを有する方法。
  2. 【請求項２】鏡映形データ・ファイルを書き込み次いで
    読み取るためのデータ記録方法において、 Ｎ個のスピンドル手段および前記スピンドルの各々によ
    り回転可能に支持された少なくとも１つの記録ディスク
    を設け、 前記スピンドル手段の各々に個別の回転制御手段を設
    け、 前記スピンドル手段の各々に１つづつ計Ｎ個の書き込み
    ／読み取り変換手段を設け、 前記スピンドル手段の１つに対して他のスピンドル手段
    を所定の位置的位相に設定しかつ維持するために前記個
    別の回転制御手段を制御する位相制御手段を設け、 前記Ｎ個の書き込み／読み取り変換手段を用いて前記Ｎ
    個のスピンドル手段の各々における前記記録ディスク上
    にデータ・ファイルの鏡像形コピーを書き込み、 次いで個別の書き込み／読み取り変換手段を用いて１つ
    のスピンドル手段のディスクにアクセスして前記データ
    ・ファイルを読み取る、 ステップよりなり、 前記Ｎ個のスピンドル手段の各々は前記スピンドル手段
    の回転の360/N度だけずれた位置に少なくとも１つのデ
    ィスクを支持しており、 前記アクセスがなされる前記１つのスピンドル手段のデ
    ィスクは、前記鏡像形データ・ファイルを読み取る必要
    がある時点で前記データ・ファイルのコピーを前記１つ
    のスピンドル手段に対する個別の書き込み／読み取り変
    換手段に隣接した回転位置に有するディスクであること
    を特徴とする方法。
  3. 【請求項３】プログラム可能な大データ容量ディスク・
    ドライブ・サブシステムにおいて、 １つのマスタ・ドライブと少なくとも１つのスレーブ・
    ドライブを含む個別にアドレス可能な小データ容量ディ
    スク・ドライブよりなり、 前記ディスク・ドライブの各々は少なくとも１つのディ
    スクを支持するスピンドルと、前記スピンドルを回転さ
    せるモータ手段と、前記モータ手段を制御するモータ・
    サーボ手段を含み、 前記サブシステムは更に、 全てのディスク・ドライブのスピンドルをほぼ同一速度
    で回転させるよう前記ディスク・ドライブの各々のモー
    タ・サーボ手段につながれた共通スピンドル速度指令信
    号と、 前記ディスク・ドライブの各々のスピンドルの回転速度
    および回転位置を定めるスピンドル速度／位置フィード
    バック信号を前記ディスク・ドライブの各々に個別に与
    える手段と、 前記マスタ・ドライブの基準信号に応答して該基準信号
    に対するスレーブ・ドライブのスピンドルの個別の位置
    を限定するための、前記スレーブ・ドライブの少なくと
    もいくつかに対する個別のプログラム可能な遅延信号手
    段と、 前記少なくともいくつかのスレーブ・ドライブにつなが
    れた個別のプログラム・イネーブル手段と、 よりなり、 前記プログラム・イネーブル手段の各々は、前記マスタ
    ・ドライブおよび個別の遅延信号手段からの基準信号が
    前記少なくともいくつかのスレーブ・ドライブの１つを
    前記マスタ・ドライブの基準信号に位相同期させるよう
    に作動する第１状態と、前記少なくともいくつかのスレ
    ーブ・ドライブの前記１つのスレーブ・ドライブのスピ
    ンドル速度／位置フィードバック信号が前記少なくとも
    いくつかのスレーブ・デバイスの前記少なくとも１つを
    前記マスタ・ドライブの基準信号に対して位相同期する
    ことなく作動させる第２状態を有することを特徴とす
    る、 ディスク・ドライブ・サブシステム。
  4. 【請求項４】複数個の個別のディスク・ドライブを有す
    るディスク・ドライブ・サブシステムであって、前記デ
    ィスク・ドライブは前記ディスク・ドライブ・サブシス
    テムのマスタ・ディスク・ドライブと、前記マスタ・ド
    ライブのディスク位置に対して所定のディスク位置で作
    動するよう選択的にスレーブされる他のディスク・ドラ
    イブとを有するごときディスク・ドライブ・サブシステ
    ムを構成する方法において、 前記マスタ・ドライブのディスクの位置に対して関連す
    るスレーブ・ドライブのディスクの位置を定める個別に
    選択可能なディスク位置信号を前記スレーブ・ドライブ
    の少なくともいくつかに対して与え、 前記少なくともいくつかのスレーブ・ドライブの各々に
    対して個別のイネーブル手段を設け、 関連するディスクが１回転の所定の部分を終えるに要す
    る基準期間として共通のディスク速度指令信号を与え、 関連するディスクが１回転の前記所定の部分を回転する
    のに実際に要する時間値を与える信号として個別のディ
    スク速度／位置フィードバック信号を与え、 Ｎ個のディスク・ドライブの各々内で鏡映形データ・フ
    ァイルを作り、 前記Ｎ個のディスク・ドライブの各々の前記鏡映形デー
    タ・ファイル内に貯蔵されたデータをディスク回転の36
    0/N度だけ位置的にずらす、 ステップよりなり、前記イネーブル手段の各々は前記マ
    スタードライブからの前記ディスク速度／位置フィード
    バック信号および前記ディスク位置信号の各々が関連す
    る１つのスレーブ・ドライブを前記マスタ・ドライブの
    ディスクの位置に位置的に同期して回転させるように作
    動するイネーブル状態と、関連するスレーブ・ドライブ
    の前記ディスク速度／位置フィードバック信号が関連す
    るスレーブ・ドライブ・ディスクを前記マスタ・ドライ
    ブのディスクの位置に位置的に同期することなく回転さ
    せるディスエーブル状態とを有することを特徴とする方
    法。
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