JP3477689B2 - 磁気ディスク制御装置 - Google Patents

磁気ディスク制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部記憶装置とし
ての磁気ディスク装置、上位計算機の主記憶装置および
これらの２つの間でデータを高速転送するキャッシュメ
モリを備え、上記３つの記憶装置を制御する磁気ディス
ク制御機構を有する磁気ディスク制御装置のキャッシュ
メモリ内のデータ保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスクからの情報の読み出しおよ
び磁気ディスクへの情報の書き込み速度に比べ、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）によって構成されるキャッ
シュメモリに対する情報の読み書きは格段に早いため、
キャッシュメモリを付加することにより、上位計算機か
らのアクセス時間を大幅に減少することが出来る。
【０００３】したがって、磁気ディスク装置から主記憶
装置にデータを読み込む場合、磁気ディスク制御機構は
キャッシュメモリに前記データがある場合は直接キャッ
シュメモリからデータ転送し、無い場合は命令受領後に
一旦上位計算機とバスを開放し、磁気ディスクからキャ
ッシュメモリにデータを書き込んだ後、再び上位計算機
とバスを接続し、キャッシュメモリから主記憶装置にデ
ータを転送し、また、主記憶装置から磁気ディスク装置
に対しデータを書き込む場合、磁気ディスクに直接書き
込むのではなく一旦このキャッシュメモリに書き込み、
キャッシュメモリに書き込みが完了した時点で上位計算
機に対して書き込み完了を報告し、上位計算機とバスを
開放した後にデータを磁気ディスクに対し書き込むこと
により上位計算機とバスの占有時間を短縮している。
【０００４】しかし、後者の方法だとキャッシュメモリ
に書き込んだ時点で上位計算機に対して書き込み完了報
告をしているので実際に磁気ディスクには書き込みが完
了していないうちにブレーカが落とされたり、コンセン
トが抜かれてしまった場合、または停電などによる突然
の電源切断の場合などのときは、キャッシュメモリに使
われるＲＡＭは揮発性のため、キャッシュメモリ内のみ
に書かれているデータは、消失してしまうことになる。
【０００５】このような場合に備えて、このキャッシュ
メモリのバックアップ用にバッテリを装備し、このキャ
ッシュメモリにバッテリから直接電力を供給することに
より、データを保護する方式が取られているが、従来技
術では、キャッシュ内にデータがあるかないかをフラグ
より記憶し、バッテリバックアップをするかどうか判別
していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術によれば、
装置の電源をオフする場合にキャッシュメモリにデータ
が存在すれば、バッテリバックアップを行っていたが、
主電源スイッチにより電源をオフする場合（電源がオフ
されることがまえもって分かる場合）にも、データをデ
ィスクに書かずにバックアップ状態になってしまい、バ
ックアップバッテリーを使用し続けることになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】バッテリバックアップの
オンオフを電気的に切り替え可能とし、通常動作時はバ
ッテリバックアップオンとなるようにし、主電源スイッ
チによらない突然の電源切断の場合は常にバッテリバッ
クアップをおこなうようにしておく。
【０００８】そして、停電など主電源スイッチによらな
い電源オフの場合には、磁気ディスク制御機構は、バッ
テリにてキャッシュメモリ内のデータをその状態のまま
でバックアップする。
【０００９】また、キャッシュメモリバックアップ中に
放電によりバッテリ電圧が低下しキャッシュメモリ内の
データを保持することが不可能となった場合、バックア
ップを中断することにより、バッテリの過放電を防止
し、バッテリに再び充電して使用することが不可能にな
るのを防止することが出来る。
【００１０】本発明は以上のような構成を備えているの
で、従来の方式に比べてバックアップの回数を減らし、
バッテリの寿命を延ばすことが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態を示
す。１は主記憶装置、２は中央処理装置であり、主記憶
装置１と中央処理装置２によって計算機本体３を構成し
ている。Ｄ１，Ｄ２・・・Ｄｎはそれぞれ磁気ディスク
装置、４はキャッシュメモリであり、５は主電源切断時
用のバッテリである。６はこれらの磁気ディスク装置と
主記憶装置１およびキャッシュメモリ４、との間の情報
の転送を制御する磁気ディスク制御機構で、この磁気デ
ィスク制御機構６とキャッシュメモリ４およびバッテリ
５によって磁気ディスク制御装置７を構成している。ま
た、このバッテリの電圧は磁気ディスク制御機構６によ
り監視され、電圧低下時には充電される。
【００１２】磁気ディスク制御機構６は計算機３から磁
気ディスクへの書き込み命令に対してその書き込みデー
タを磁気ディスク装置に対して高速に書き込むことの出
来るキャッシュメモリ４に書き込み、キャッシュメモリ
４に書き込みが完了した時点で計算機３に対して書き込
み完了報告を行なうが、この時点ではまだ磁気ディスク
装置にはデータは書かれていない。この状態のときのた
めに、停電などで主電源スイッチによらない主電源の切
断があった場合、バッテリにてキャッシュメモリのデー
タをバックアップする。
【００１３】キャッシュメモリ内に磁気ディスクに書き
込んでいないデータが未だ存在する場合に、主電源の切
断が主電源スイッチにより行なわれた場合、磁気ディス
ク制御機構６はすぐには電源を落とさずにキャッシュメ
モリ４内のデータを全て磁気ディスク装置に書き込んで
から電源を落とす。この場合、キャッシュメモリから磁
気ディスク装置へのデータ書き込みが完了しているの
で、バッテリによるキャッシュメモリのバックアップは
する必要が無い。このときにキャッシュメモリのバック
アップをすることは、バッテリを無駄に消費することに
なる。
【００１４】また、この状態が長時間続くとバッテリが
過放電状態となり、再び充電して使用することが不可能
になってしまう場合もある。したがって、このような場
合には、磁気ディスク制御機構６は、キャッシュメモリ
内のデータを全て磁気ディスクに書き込んだ後、バッテ
リのバックアップをオフにし、磁気ディスク装置および
磁気ディスク制御装置の主電源をオフにする。
【００１５】図２は本発明のキャッシュメモリと磁気デ
ィスク制御機構の一実施形態を示す。メモリモジュール
３０，４０は一般のＤＲＡＭメモリモジュールであり、
ＤＲＡＭをバッテリバックアップするための回路とし
て、リフレッシュ回路２６と、セレクタ２３と、バッテ
リバックアップ管理メモリ２２と、ＲＡＳ・ＣＡＳ信号
１６，１７，１８，１９をバッテリバックアップしない
ときにスタンバイ状態にするＮＡＮＤゲート２１と、を
備えており、各回路がバッテリバックアップされてい
る。
【００１６】主電源投入時はメモリ制御回路２０でＤＲ
ＡＭのリードおよびライトを実施しており、メモリモジ
ュールにライトキャッシュデータを書き込んだ場合にバ
ッテリバックアップするようにバッテリバックアップ管
理メモリ２２をセットし、ライトキャッシュデータを磁
気ディスク装置に書き込んだ場合に前記バッテリバック
アップ管理メモリ２２をリセットする。
【００１７】主電源オフ時はリフレッシュ回路２６でＣ
ＢＲリフレッシュのパルスを発生し、セレクタ２３がリ
フレッシュ回路２６の出力を選択し、バッテリバックア
ップ管理メモリの信号２４，２５が１の場合にＮＡＮＤ
ゲート２１がリフレッシュ信号をメモリモジュール３
０，４０へ伝搬し、０の場合にＲＡＳ・ＣＡＳ信号１
６，１７，１８，１９をＨｉｇｈレベルにしてメモリモ
ジュール３０，４０をスタンバイ状態にしてリフレッシ
ュしないこととなる。
【００１８】ここにおいて、バッテリバックアップ管理
メモリの信号２４，２５は主電源が入っている場合は１
で、主電源がオフの場合はメモリの内容によって左右さ
れ、ライトデータであれば１、データ無しまたはリード
データであれば０が出力される。これにより、ライトキ
ャッシュデータが書き込まれているＤＲＡＭモジュール
のみリフレッシュされ、残りのモジュールはスタンバイ
状態となるため消費電力が少なくなり、バッテリの消費
が少なくなる。また、本発明では電源ラインに余分な回
路がなくＤＲＡＭのようにリフレッシュ等の瞬間に大き
な電源電流が流れるメモリでは電源変動が少なくなる効
果がある。
【００１９】図３は本発明のキャッシュメモリと磁気デ
ィスク制御機構の他の実施形態のブロック図を示す。本
実施形態では、メモリモジュールをバッテリバックアッ
プするメモリモジュール３０と、メモリ制御回路２０で
バッテリバックアップを制御できるメモリモジュール４
０と、バッテリバックアップしないメモリモジュール５
０と、に分けており、電源監視回路６１と時計６２を設
けている。ここにおいて、ライトキャッシュデータが書
き込まれているモジュールに対してはバッテリバックア
ップし、リードキャッシュデータが書き込まれているモ
ジュールに対してはバッテリバックアップする必要がな
いことを前提としている。
【００２０】メモリ制御回路２０は電源監視回路が正常
な電源電圧である場合は時計６２の値を見てバッテリバ
ックアップを要するライトキャッシュの使用比率を決め
る。また、夜間および休日は使用比率が低く、停電時の
復旧に時間を要するアプリケーションではライトキャッ
シュの使用比率を夜間および休日で低くするように自動
的にまたは入力手段を介して手動的に設定する。この設
定により、夜間および休日にメモリ制御回路２０はメモ
リモジュール４０をライトキャッシュとして使用せず、
使用中に停電が発生した場合は消費電流が少ないためデ
ータの消失を防ぐことができる。
【００２１】また、通常の動作ではメモリモジュール４
０をライトキャッシュで使用できるので性能を維持でき
る。尚、本実施形態では必要なメモリモジュールだけバ
ッテリバックアップの制御を可能にしているため全て同
等のメモリモジュールを使用するよりバッテリバックア
ップの消費電力が少なく、ハード量が少なくなる効果が
ある。
【００２２】図４は本発明のキャッシュメモリと磁気デ
ィスク制御機構の他の実施形態のブロック図を示し、図
５は図４のメモリのメモリマップを示す。本実施形態で
はメモリモジュールをバッテリバックアップするメモリ
モジュール３０，７０とバッテリバックアップしないメ
モリモジュール５０，８０に分ける。バッテリバックア
ップするメモリモジュールはライトキャッシュに使用
し、バッテリバックアップしないメモリモジュールはリ
ードキャッシュに使用する。
【００２３】すなわち、図５のメモリマップのアドレス
ｂからアドレスｄをライトキャッシュとして使用し、ア
ドレスｄからアドレスｅをリードキャッシュとして使用
する。これにより、バッテリバックアップの消費電流が
少ないキャッシュメモリが構成できる。
【００２４】しかしながら、リードデータが多い場合に
は、キャッシュ能力が不足して性能がでない問題がある
ので図６に示すフローで処理する。即ち、図６のフロー
処理によれば、キャッシュメモリへの書き込みデータを
受け取ると、このデータがライトキャッシュデータかリ
ードキャッシュデータかのデータの判断をし（第１ステ
ップ）、仮りにリードデータであればまず一般電源メモ
リ（バッテリバックアップしないメモリ）が一杯か否か
を判断し、一杯であれば次にバッテリバックアップメモ
リが一杯か否かを判断し、一杯でなければ前記バッテリ
バックアップメモリの一部をリードキャッシュメモリと
して使用するものであり、更に、第１ステップで仮りに
ライトデータであればバッテリバックアップメモリが一
杯か否かを判断し、一杯であったとしても、図５のアド
レスｂｄ間にリードデータが存在するか否かを判断し、
存在すればそのリードデータのアドレスメモリ上に前記
ライトデータを上書きするものである。
【００２５】これにより、バッテリバックアップするメ
モリがライトキャッシュとして使用していないときにリ
ードキャッシュとして使用する。即ち、図５のメモリマ
ップのアドレスｂからアドレスｃをライトキャッシュと
して使用し、アドレスｃからアドレスｅをリードキャッ
シュとして使用する。これにより、リードキャッシュを
増やすことができ、性能を確保することが可能である。
特に、登載しているメモリモジュールのアドレスを隣接
させることによりアドレス空間を連続にできるので制御
を容易する効果がある。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バッテリ
によるキャッシュメモリのバックアップのオンオフを必
要なときに確実に行なうことが出来、消費電力の節約、
バックアップ期間の長期化、バッテリの過放電防止等の
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明のキャッシュメモリと磁気ディスク制御
機構の一実施形態のブロック図である。
【図３】本発明のキャッシュメモリと磁気ディスク制御
機構の他の実施形態のブロック図である。
【図４】本発明のキャッシュメモリと磁気ディスク制御
機構の更に他の実施形態のブロック図である。
【図５】図４のキャッシュメモリのメモリマップ図であ
る。
【図６】図４のキャッシュメモリの動作フロー図であ
る。
【符号の説明】
１ 主記憶装置 ２ 中央処理装置 ３ 計算機 ４ キャッシュメモリ ５ バッテリ ６ 磁気ディスク制御機構 ７ 磁気ディスク制御装置 Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎ ディスク装置１，ディスク装置
２，…ディスク装置ｎ １０ バッテリバックアップ電源ライン １１ 電源ライン １２ メモリバス １６，１８ ＣＡＳ信号 １７，１９ ＲＡＳ信号 ２０ メモリ制御回路 ２１ ＮＡＮＤゲート ２２ バッテリバックアップ管理メモリ ２３ セレクタ ２４，２５ バッテリバックアップ制御信号 ２６ リフレッシュ回路 ３０，４０，５０，７０，８０ メモリモジュール ３５，３６，４５，４６ ＤＲＡＭ ６１ 電源監視回路 ６２ 時計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−337855（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−69723（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30012（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 1/26 G06F 3/06 G06F 12/08 G06F 12/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気ディスク装置と上位計算機の主記憶
    装置との間の情報転送を制御する磁気ディスク制御機構
    と、前記上位計算機からのデータの書き込み及び読み出
    しを行うキャッシュメモリと、前記キャッシュメモリに
    電力を供給するバッテリと、主電源を切断する主電源ス
    イッチと、を備えた磁気ディスク制御装置であって、 前記磁気ディスク制御機構は、通常の動作時に停電を一
    例とする突然の主電源切断があった場合に、前記バッテ
    リから前記キャッシュメモリに電力を供給するように制
    御するとともに、 前記主電源スイッチの操作によって主電源を切断する場
    合には、前記キャッシュメモリに格納された前記上位計
    算機から前記磁気ディスク装置への書き込みデータを前
    記磁気ディスク装置に書き込んだ後に前記バッテリから
    前記キャッシュメモリへの電力供給を止め、その後に前
    記主電源からの電力供給を遮断するように制御すること
    を特徴とする磁気ディスク制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記キャッシュメモリは、前記バッテリによってバック
    アップされる第１のメモリモジュールと、ライトデータ
    を書き込んだ場合に前記バッテリから電力供給されるよ
    うに前記磁気ディスク制御機構に制御される第２のメモ
    リモジュールと、前記主電源から電力供給される第３の
    メモリモジュールと、を有することを特徴とする磁気デ
    ィスク制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記キャッシュメモリは、前記バッテリによってバック
    アップされる第１のメモリモジュールと、前記主電源か
    ら電力供給される第２のメモリモジュールと、を有し、
    前記磁気ディスク制御機構は、ライトデータを前記第
    １のメモリモジュールに格納し、リードデータを前記第
    ２のメモリモジュールに格納し、前記第２のメモリモジ
    ュールが一杯になったときにリードデータを前記第１の
    メモリモジュールに格納するように制御することを特徴
    とする磁気ディスク制御装置。
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