JPH07121444A - 補助記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】データ書き込み中に電源障害が発生した場合
に、特定のデータを書き込み保証することができ、かつ
高速なアクセスが可能なキャッシュメモリの容量を十分
に保持できる補助記憶装置を低コストで提供すること。 【構成】バッファメモリ１３に記憶したデータをディス
ク１４に記憶する際に電源障害が生じた場合には、電源
障害が復旧した後に不揮発性メモリ１３ａに一時的に記
憶したデータのみをディスク１４に書き込む復旧処理を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッファメモリとして
揮発性メモリ及び不揮発性メモリを備えた補助記憶装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディスク装置に代表される補助記
憶装置に対するアクセスを高速化するために、ＣＰＵと
ディスク装置との橋渡し役を担うバッファメモリを用い
ることが多い。

【０００３】このバッファメモリは、ＣＰＵがディスク
装置から読み込むデータを一時的に蓄えておき、再読み
込みする際にはこのバッファメモリから読み出すように
動作するキャッシュメモリ（cashe memory）として一般
的に知られている。なお、この場合には、スタティック
ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）のように高速なアクセス可能なメモ
リチップが用いられる。

【０００４】また、このバッファメモリは、上記キャッ
シュメモリとしてアクセスの高速化を図るだけでなく、
データ書き込み時のライトバッファ（write buffer）と
しても用いられている。

【０００５】例えば、特開昭６４−６６７２７号公報に
は、ディスク装置にライトバッファの役割を持つ不揮発
性メモリを設け、電源異常が発生して書き込み未完に終
わったデータについては、電源回復後に不揮発性メモリ
を用いた再書き込みを行うことによりデータの書き込み
を保証するディスクアクセス制御方式が開示されてい
る。

【０００６】しかしながら、上記従来技術によると、再
書き込み時に必要となるデータ等を全て不揮発性メモリ
上に保持する必要があるため、大量の不揮発性メモリが
必要となり、また書き込み未完であると認識された全て
のデータがディスク装置に再書き込みされるため、電源
異常回復後の再書き込みに長時間を要するという問題が
ある。

【０００７】このため、特開平４−１３８５４０号公報
においては、メインメモリの一部を電池バックアップ付
きの揮発性メモリで構成することにより低コストで電源
異常に対応できるメモリバックアップ方法が開示されて
いる。

【０００８】しかし、上記従来技術は、あくまでも書き
込み時のデータ保護という観点からなされたものであ
り、キャッシュメモリとしての読み込み時の高速なアク
セスを考慮したものではない。このため、電池によりバ
ックアップがされない揮発性メモリ上の対象ファイルに
ついては、高速なアクセスができないことになる。

【０００９】したがって、上記従来技術を用いて高速ア
クセス可能な対象ファイルを多くするには、キャッシュ
メモリとして稼動する電池バックアップ付きの揮発性メ
モリ部分の容量を大きくする必要があるため、バックア
ップを行う電池が必要となってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
技術を用いたとしても、書き込み時の電源異常に伴うデ
ータ保護と、読み出し時の高速アクセス性という両者の
要求を同時に満足することができない。

【００１１】そこで、本発明では上記問題を解決し、デ
ータ書き込み中に電源障害が発生した場合に、特定のデ
ータを書き込み保証することができ、かつ高速なアクセ
スが可能なキャッシュメモリの容量を十分に保持できる
補助記憶装置を低コストで提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、データを記憶する主記憶部と、バッファ
メモリとを具備し、前記主記憶部にデータを書き込む際
及び前記主記憶部からデータを読み出す際に該データを
一時的に前記バッファメモリに記憶する補助記憶装置に
おいて、前記バッファメモリは、不揮発性メモリからな
る第１の記憶手段と、揮発性メモリからなる第２の記憶
手段とを具備し、前記主記憶部に対してデータを書き込
む際に、特定のデータは前記第１の記憶手段に選択的に
記憶するとともに、電源障害が生じた場合は前記第１の
記憶手段に記憶されたデータのみを該電源障害が復旧し
た後に前記主記憶部に書き込むことにより復旧処理を行
う制御手段を具備したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、バッファメモリに記憶したデ
ータを主記憶部に記憶する際に電源障害が生じた場合に
は、電源障害が復旧した後に第１の記憶手段に一時的に
記憶したデータのみを主記憶部に書き込む復旧処理を行
う。これにより、特定のデータを選択的に書き込み保証
するとともに、迅速な復旧処理を行うことができる。

【００１４】また、主記憶部にデータを書き込む際及び
主記憶部からデータを読み出す際には、第１の記憶手段
及び第２の記憶手段からなるバッファメモリに対して該
データを一時的に記憶するため、キャッシュメモリの容
量を十分に保持することができる。

【００１５】ここで、第１の記憶手段を使用するか第２
の記憶手段を使用するかの決定を選択情報を用いて行う
ことにより、ユーザが書き込みを保証するか否かをデー
タ毎に判断することができる。

【００１６】また、第１の記憶手段を使用するか第２の
記憶手段を使用するかの決定を主記憶部のアドレス情報
にしたがって決定することにより、ユーザがバッファメ
モリの選択を行なわなくても、特定のデータを書き込み
保証することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る補助記憶装置の一実施例
としてディスク装置を例にとり図面を参照して説明す
る。

【００１８】図１は、本発明に係るディスク装置の全体
構成を示すブロック図である。

【００１９】図１に示すように、このディスク装置１１
は、制御部１２とバッファメモリ１３とディスク装置１
４とデータバス１５とから構成される。

【００２０】制御部１２は、ディスク１４に対する書き
込み制御及びディスク１４からの読み出し制御を行うも
のであり、いずれの場合にもバッファメモリ１３を介し
て制御する。

【００２１】具体的には、データバス１５からディスク
１４に書き込みを行うライトデータを受信したならば、
該ライトデータに付与されたディスク１４の格納場所に
関するアドレス情報を参照して、該ライトデータは不揮
発性メモリ（以下「ＮＶＲＡＭ」と言う。）をバッファ
メモリとして用いる書き込み保証付きデータか否かを判
断し、書き込み保証付きデータである場合にはＮＶＲＡ
Ｍを介してディスク１４の所定の位置にデータを格納す
るよう制御する。

【００２２】また、データの読み出し指示を受けたなら
ば、バッファメモリ１３上に存在するデータについては
該バッファメモリ１３から、バッファメモリ１３上にな
いデータについてはディスク１４からバッファメモリ１
３を介して該当データをデータバス１５に送出するよう
制御する。

【００２３】バッファメモリ１３は、同じデータを複数
回読み出す場合にはディスク１４の代わりに該バッファ
メモリ１３から読み出すことによりアクセスを高速化す
るとともに、ディスク１４にライトデータを格納する場
合には書き込み中のデータを保護するために使用される
ものであり、揮発性メモリ１３ｂ（以下「ＲＡＭ１３
ｂ」という）及びＮＶＲＡＭ１３ａから構成される。

【００２４】揮発性メモリ１３ｂは、電源停止に際して
メモリ内容がリフレッシュされるメモリであり、高速ア
クセス可能なＳＲＡＭや集積度が高く経済的なダイナミ
ックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）がメモリチップとして用いられ
る。

【００２５】ＮＶＲＡＭ１３ａは、電源停止に際しても
メモリ内容が保持できるメモリであり、ＳＲＡＭを電池
でバックアップしたもの等が用いられる。

【００２６】ディスク１４は、ディスク装置の主体をな
すものであり、ライトデータをディスク上に保持する。
ここで用いるディスクは、磁気ディスクや光ディスク等
各種のものが用いられる。

【００２７】次に、上記構成を持つディスク装置１１の
制御部１２が行う全体処理について図２を用いて説明す
る。

【００２８】図２に示すように、ディスク装置１１では
入出力要求の有無を確認し（Ｓ２０１）、入出力要求が
なければバッファメモリ１３に書き込み未完のデータが
存在するか否かを確認する（Ｓ２０２）。そして、書き
込み未完のデータが存在する場合には所定量の当該デー
タをディスク１４に掃き出す（Ｓ２０３）。

【００２９】以上の処理を入出力要求があるまで繰り返
し、バッファメモリ１３上に滞留する書き込み未完のデ
ータをディスク１４に掃き出す。

【００３０】なお、不揮発性メモリ１３ａからディスク
１４に書き込みを行っている間に電源障害が発生し、デ
ィスク１４に対する書き込みが正常に終了していない場
合にも、電源回復後上記処理によりディスク１４に再書
き込みされる。

【００３１】また、入出力要求待ち状態（Ｓ２０１）に
おいて、入出力要求が発生した場合には、書き込み要求
か読み出し要求かを確認し（Ｓ２０４）、読み出し要求
である場合には、後述するバッファメモリを介した読み
出し処理（Ｓ２０５）を行った後、入出力要求待ち状態
（Ｓ２０１）に移行する。

【００３２】一方、書き込み要求である場合には、該デ
ータが書き込まれるディスク１４のアドレスを参照して
書き込み保証を行うか否かを確認する（Ｓ２０６）。

【００３３】この書き込み保証とは、受信データを蓄え
たバッファメモリ１３からディスク１４に書き込み中に
電源異常が発生した場合においても、電源回復後に該バ
ッファメモリに蓄えた内容を再書き込みすることによ
り、ディスク１４に対するデータの書き込みを保証する
ことを言う。

【００３４】この書き込み保証を行う場合には、ＮＶＲ
ＡＭ１３ａを用いた保証付き書き込み処理（Ｓ２０７）
を行った後、入出力要求待ち状態（Ｓ２０１）に移行す
る。一方、書き込み保証を行わない場合には、ＲＡＭ１
３ｂ又はＮＶＲＡＭ１３ａの空きエリアを用いた保証な
し書き込み処理（Ｓ２０８）を行った後、入出力要求待
ち状態（Ｓ２０１）に移行する。

【００３５】上記一連の処理を行うことにより、入出力
要求がない場合にはキャッシュ１３上のデータをディス
ク１４に掃き出すとともに、読み出し要求があった場合
には高速アクセス可能なバッファメモリとして動作し、
書き込み要求があった場合には所定のデータについてデ
ータ保護を行うライトバッファとして機能することがで
きる。

【００３６】次に、上記各処理のうち、ディスク１４に
対する書き込み処理（Ｓ２０３）、読み出し処理（Ｓ２
０５）、保証付き書き込み処理（Ｓ２０７）及び保証な
し書き込み処理（Ｓ２０８）について、詳細に説明す
る。

【００３７】図３は、ディスク１４に対する掃き出し処
理（Ｓ２０３）の流れを示すフローチャートである。

【００３８】図３に示すように、データバス１５から書
き込みデータを受信したならば、まずディスク１４に対
する書き込みデータがＮＶＲＡＭ１３ａ上にあるか否か
を確認し（Ｓ３０１）、書き込みデータが存在する場合
にはディスク１４に当該データを格納する（Ｓ３０
３）。

【００３９】次に、ＲＡＭ１３ｂ上に書き込みデータが
存在するか否かを確認し（Ｓ３０２）、書き込みデータ
存在する場合には、ディスク１４に当該データを格納す
る（Ｓ３０３）。

【００４０】そして、書き込みを完了したデータについ
ては、読み込み時に高速アクセス可能なキャッシュデー
タの役割を果たすため、データの属性を読み込みデータ
に変更して書き込み未完のデータと区別する（Ｓ３０
４）。なお、データの属性を変更する代わりに、従来法
で一般に用いられるフラグ等を用いることもできる。

【００４１】以上の処理を行うことにより、ＮＶＲＡＭ
１３ａ及びＲＡＭ１３ｂ上の書き込みデータをディスク
１４に掃き出すことができる。

【００４２】なお、ディスク１４に対して書き込み途中
に電源異常が発生し、書き込み未完に終わったデータの
うちＮＶＲＡＭ上のものについては保持されるため、上
記処理により、再書き込みが実行できることになる。

【００４３】図４は、読み出し処理の流れを示すフロー
チャートである。

【００４４】図４に示すように、ディスク装置１１に対
して読み出し要求が行われたならば、読み出す対象とな
るデータがバッファメモリ１３上に存在するか否かを確
認し（Ｓ４０１）、バッファメモリ１３上に存在する場
合には該バッファメモリ１３から該当するデータを読み
出し（Ｓ４０９）てデータバス１５に送出する。

【００４５】一方、バッファメモリ上に当該データがな
い場合には、ディスク１４上のデータを読み出すことに
なるが、このデータをキャッシュできるエリアがバッフ
ァメモリ１３上に確保できるか否かを調べる必要があ
る。

【００４６】そこで、まずＲＡＭ１３ｂに空きエリアが
存在するか否かを調べ（Ｓ４０２）、空きエリアがある
場合にはＲＡＭ１３ｂをバッファメモリとして採用し、
ディスク１４から該当データを読み込んだ後（Ｓ４０
３）に該データをデータバス１５に送出する（Ｓ４０
９）。

【００４７】これに対して、ＲＡＭ１３ｂに空きがない
場合には、さらにＮＶＲＡＭ１３ａにおける空きエリア
の有無を調べ（Ｓ４０４）、ＮＶＲＡＭ１３ａにも空き
エリアが存在しない場合には、バッファメモリ１３上に
読み込みデータが存在するか否かを調べる（Ｓ４０
５）。

【００４８】ここで、読み込みデータを調べる理由は、
バッファメモリ１３上に存在する書き込みデータは、書
き込み未完のデータであり破棄できないためである。

【００４９】このバッファメモリ１３上に読み込みデー
タが存在する場合には、利用度が最も低いと考えられる
最も古い読み込みデータを無効にする（Ｓ４０７）とと
もに、該エリアにデータを読み込んだ後（Ｓ４０８）デ
ータバス１５に送出する（Ｓ４０９）。

【００５０】ところで、バッファメモリ１３上に読み込
みデータがない場合には、この時点でバッファメモリ１
３が満杯状態であることを意味するため、図３において
説明した掃き出し処理（Ｓ４０６）を行って空きエリア
を確保した後に、Ｓ４０２に移行する。

【００５１】上記処理を行うことにより、読み込みデー
タは必ずバッファメモリ１３上にキャッシュされること
になる。

【００５２】図５は、保証付き書き込み処理（Ｓ２０
７）の流れを示すフローチャートである。

【００５３】図５に示すように、データ書き込みアドレ
スがＮＶＲＡＭ１３ａに対応するものである場合には、
ＮＶＲＡＭ１３ａにデータをキャッシュすることにな
る。

【００５４】具体的には、まず同じデータ名を持つもの
が複数存在すると錯誤が生じるため、該データがバッフ
ァメモリ１３上にキャッシュされているか否かを確認し
（Ｓ５０１）、存在する場合にはバッファメモリ上の当
該データを無効にする（Ｓ５０２）。

【００５５】次に、ＮＶＲＡＭ１３ａ上に当該データを
キャッシュできる空きエリアが存在するか否かを確認し
（Ｓ５０３）、空きエリアが存在する場合にはＮＶＲＡ
Ｍ１３ａにデータを読み込む（Ｓ５０７）。

【００５６】これに対して、ＮＶＲＡＭ１３ａ上に空き
エリアがない場合には、図４に示す読み出し処理と同様
に、ＮＶＲＡＭ１３ａ上に読み込みデータがあるか否か
を確認し（Ｓ５０４）、読み込みデータがあるならば最
も古い読み込みデータを無効にして（Ｓ５０６）該当箇
所にデータを書き込む（Ｓ５０７）。

【００５７】また、ＮＶＲＡＭ１３ａ上に読み込みデー
タがない場合には、この時点でＮＶＲＡＭ１３ａ、図３
において説明したディスク１４に対する掃き出し処理
（Ｓ５０５）を行って空きエリアを確保した後に、Ｓ５
０３に移行する。

【００５８】上記処理を行うことにより、特定のアドレ
ス情報を持つデータは必ずＮＶＲＡＭ１３ａ上にキャッ
シュされることになる。

【００５９】図６は、保証なし書き込み処理（Ｓ２０
８）の流れを示すフローチャートである。

【００６０】図６に示すように、書き込み保証を行わな
い場合には、ＮＶＲＡＭ１３ａ及びＲＡＭ１３ｂを区別
する必要がないため、図５に示すＮＶＲＡＭ１３ａに対
する処理をバッファメモリ１３を用いた処理に代替えす
ることにより実現することができる。

【００６１】この保証なし書き込み処理（Ｓ２０８）及
び保証付き書き込み処理（Ｓ２０７）を行うことによ
り、全ての書き込みデータがバッファメモリ１３上にキ
ャッシュされるため、書き込みを完了した後は該データ
を高速にアクセスすることが可能となる。

【００６２】上述してきた一連の処理を行うことによ
り、データ書き込み中に電源障害が発生した場合でも、
特定のアドレス情報を有するデータについては書き込み
を保証することができ、かつバッファメモリとしての高
速なアクセスを保持することが可能となる。

【００６３】なお、上記実施例においては、特定のアド
レス情報を持つデータについて書き込み保証を行うこと
としたが、データにＮＶＲＡＭ１３ａ又はＲＡＭ１３ｂ
のいずれかを選択したかを示す選択情報を用いることに
より、特定の情報について書き込み保証を行うことも可
能である。

【００６４】また、上記実施例においては、ＮＶＲＡＭ
１３ａとＲＡＭ１３ｂとを同様に取り扱うこととした
が、ＲＡＭ１３ｂとして集積度が高く低価格なダイナミ
ックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）を用いることもできるため、十
分なＲＡＭを装着したことを前提とすることもできる。
この場合には、図４に示す読み出し処理において、Ｓ４
０４において行うＮＶＲＡＭ１３ａの空きエリアの確認
処理等が不要となる。

【００６５】上述してきたように、本実施例では、不揮
発性メモリ（ＮＶＲＡＭ１３ａ）と揮発性メモリ（ＲＡ
Ｍ１３ｂ）とをバッファメモリ１３としてディスク装置
１１に装着して、データのアドレス情報を用いてキャッ
シュ制御するように構成したので、データ書き込み中に
電源障害が発生した場合には特定のアドレス情報を有す
るデータをＮＶＲＡＭ１３ａを用いて書き込み保証する
ことができる。

【００６６】なお、特定のアドレス情報を有するデータ
のみをＮＶＲＡＭ１３ａにキャッシュするように構成し
たため、電源回復時に掃き出し処理を迅速に行うことが
できる。

【００６７】また、バッファメモリ１３として、ＮＶＲ
ＡＭ１３ａのみならずＲＡＭ１３ｂについても使用でき
るため、十分なキャッシュ容量を保持することができ
る。

【００６８】さらに、バッファメモリ１３全てを不揮発
性メモリ１３ａで構成する場合に比して低コストでディ
スク装置１１を構成することができる。

【００６９】なお、本実施例においては、バッファメモ
リ１３をディスク装置１１内に組み込んだ場合について
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バ
ッファメモリ１３を計算機本体側及び外付けとして構成
することもできる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、不揮発性メモリ及び揮発性メモリをバッファメモ
リとして補助記憶装置に装着し、読み込み時には該バッ
ファメモリをキャッシュメモリとして、また書き込み時
にはライトバッファとして動作するように構成したので
下記に示す利点がある。

【００７１】１）データ書き込み中に電源障害が発生し
た場合には、不揮発性メモリ上に保持した特定のデータ
を書き込み保証することができ、かつキャッシュメモリ
の容量を十分に保持することが可能となる。

【００７２】２）不揮発性メモリのみでバッファメモリ
を構成する場合に比して、バッファメモリを安価に構成
することが可能となる。

【００７３】３）書き込み途中で電源異常が発生して書
き込み未完に終わったデータを、電源回復後に書き込む
際に、不揮発性メモリ上に保持した特定のデータのみを
書き込むため、復旧処理を迅速に行うことが可能とな
る。

【００７４】４）バッファメモリとして不揮発性メモリ
及び揮発性メモリを利用できるため、バッファメモリの
容量を十分に保持することが可能となる。

【００７５】５）第２の発明では、重要度及び機密性等
のデータ特性に応じて、使用するバッファメモリをデー
タ毎に選択することが可能となる。

【００７６】６）第３の発明では、データに付加したア
ドレス情報に基づいてバッファメモリを制御するため、
使用するバッファメモリをデータ毎に選択する動作を省
き、バッファメモリをトランスペアレントに構築するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるディスク装置の構成
を示すブロック図。

【図２】 図１に示す制御部が行う全体処理の流れを示
すフローチャート。

【図３】 図２に示す掃き出し処理の流れを示すフロー
チャート。

【図４】 図２に示す読み出し処理の流れを示すフロー
チャート。

【図５】 図２に示す保証付き書き込み処理の流れを示
すフローチャート。

【図６】 図２に示す保証なし書き込み処理の流れを示
すフローチャート。

【符号の説明】

１１ ディスク装置、 １２ 制御部、 １３ バッフ
ァメモリ、１３ａ 不揮発性メモリ、 １３ｂ 揮発性
メモリ、 １４ ディスク、１５ データバス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データを記憶する主記憶部と、バッファメ
   モリとを具備し、前記主記憶部にデータを書き込む際及
   び前記主記憶部からデータを読み出す際に該データを一
   時的に前記バッファメモリに記憶する補助記憶装置にお
   いて、 前記バッファメモリは、 不揮発性メモリからなる第１の記憶手段と、 揮発性メモリからなる第２の記憶手段とを具備し、 前記主記憶部に対してデータを書き込む際に、特定のデ
   ータは前記第１の記憶手段に選択的に記憶するととも
   に、電源障害が生じた場合は前記第１の記憶手段に記憶
   されたデータのみを該電源障害が復旧した後に前記主記
   憶部に書き込むことにより復旧処理を行う制御手段を具
   備したことを特徴とする補助記憶装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、データの書き込み時に与
   えられる選択情報にしたがって、該データを前記第１の
   記憶手段に書き込むか、前記第２の記憶手段に書き込む
   かを決定することを特徴とする請求項１記載の補助記憶
   装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、データの書き込み時に与
   えられる前記主記憶部のアドレス情報にしたがって、該
   データを前記第１の記憶手段に書き込むか、前記第２の
   記憶手段に書き込むかを決定することを特徴とする請求
   項１記載の補助記憶装置。