(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置との間でデータの転送制御を行う制御回路と、
該制御回路に転送されたデータを記録する磁気ディスク装置と、
前記制御回路と前記磁気ディスク装置との間で転送されるデータを一時記憶するキャッシュメモリと、
前記キャッシュメモリへライトキャッシュすると同時に同じデータが書き込まれる揮発性のバックアップ用キャッシュメモリと、
前記バックアップ用キャッシュメモリのデータを電源消失時に保持するためのフラッシュメモリと、
電源消失の検出を行う電圧検出回路と、
該電圧検出回路から電源消失の通知を受けると、前記バックアップ用キャッシュメモリと前記フラッシュメモリとの間でデータ転送を行い、また電源投入時に前記フラッシュメモリのデータを前記磁気ディスク装置にライトバックする制御を行うバックアップ制御回路と、
電源消失時に前記バックアップ用キャッシュメモリと前記フラッシュメモリと前記バックアップ制御回路の電源となるバックアップ用電源回路とを設け、
前記バックアップ用キャッシュメモリは前記キャッシュメモリをデータ処理単位のブロックにｍ等分した各ブロックと同じ容量のブロックｎ個（ｍ＞ｎ）で構成されたことを特徴とするキャッシュメモリ・バックアップシステム。
【請求項２】
前記キャッシュメモリと前記バックアップ用キャッシュメモリへ同時に書き込まれたデータを、前記キャッシュメモリから前記磁気ディスク装置へライトバックすると、前記制御回路は前記バックアップ用キャッシュメモリのデータを無効にすることを特徴とする請求項１記載のキャッシュメモリ・バックアップシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャッシュメモリ・バックアップシステムに関し、特にディスク装置、その他電子装置のキャッシュメモリの電源消失時におけるバックアップシステムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ処理システムでは、一般的に、データ処理の途中で電源が切れてもデータをバックアップし、データの消失を阻止することが要求される。しかし、キャッシュメモリは電源が切れると保持しているデータを消失する揮発性メモリで構成されるため、その対策が必要である。この要請に応えるために、例えば、特開平０９−３３０２７７号公報には、停電が発生した場合にキャッシュメモリからディスク装置へデータを書き込むライトバックなどの処理を効率的に行うとともに、停電時におけるバックアップ用電源の省電力化を図るディスク制御装置が提案されている。
【０００３】
この公開公報に開示されたディスク制御装置は、図６に示すように、ディスク制御装置１００は、キャッシュメモリ１４に記憶されるデータの属性を管理し、フラッシュメモリ１５へのデータ待避処理を行うリソースマネージャ１３と、バッテリーユニット１８の残電力量を監視するとともに停電時におけるキャッシュメモリ１４上のライトデータ属性のデータの数量に基づいてデータ待避処理の実行に必要な待避電力量を求める電圧チェック回路１６と、電圧チェック回路１６からの指示を受けリソースマネージャ１３及びフラッシュメモリ１５へバッテリーユニット１８からの給電を制御するスイッチ回路１７とを有し、停電時においてバッテリーユニット１８の残電力量が待避電力量以下となった時点でライトデータ属性のデータのみのデータ待避処理を開始する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、バッテリーユニットの残電力量が待避電力量以下になると、キャッシュメモリからフラッシュメモリへのデータ待避処理を行うため、バックアップ用の電源を必要とするという第１の問題点がある。また、バックアップ用の電力の残量を計算し、それに応じてデータ処理を行っているので回路の量が増大してしまうという第２の問題点がある。
【０００５】
このような問題を解消する従来技術として、例えば、特開平５−２２５０７４号公報に記載された「メモリシステム及びデータ記憶装置」や特開平５−１５１０９４号公報に記載された「ファイル高速書き込み機構におけるバックアップ制御方法」が知られている。これらの技術は、キャッシュにデータを書き込むときに、不揮発性メモリにも同じデータを書き込むことによって、バックアップ用電源の削減を図ったものである。
【０００６】
しかし、このような技術では、不揮発性メモリの容量がキャッシュメモリの容量と同じであるため、大容量の不揮発性メモリを必要とし極めて不経済であるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、データ処理中に電源が切断されたときのキャッシュメモリ内にあるデータを小電力でバックアップすることができるキャッシュメモリ・バックアップシステムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、バックアップ用の不揮発性メモリの容量を削減したキャッシュメモリ・バックアップシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明のキャッシュメモリ・バックアップシステムは、上位装置との間でデータの転送制御を行う制御回路と、該制御回路に転送されたデータを記録する磁気ディスク装置と、前記制御回路と前記磁気ディスク装置との間で転送されるデータを一時記憶するキャッシュメモリと、前記キャッシュメモリへライトキャッシュすると同時に同じデータが書き込まれる不揮発性メモリとを設け、該不揮発性メモリは前記キャッシュメモリをデータ処理単位のブロックにｍ等分した各ブロックと同じ容量のブロックｎ個（ｍ＞ｎ）で構成されたことを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明のキャッシュメモリ・バックアップシステムは、上位装置との間でデータの転送制御を行う制御回路と、該制御回路に転送されたデータを記録する磁気ディスク装置と、前記制御回路と前記磁気ディスク装置との間で転送されるデータを一時記憶するキャッシュメモリと、前記キャッシュメモリへライトキャッシュすると同時に同じデータが書き込まれる揮発性のバックアップ用キャッシュメモリと、前記バックアップ用キャッシュメモリのデータを電源消失時に保持するためのフラッシュメモリと、電源消失の検出を行う電圧検出回路と、該電圧検出回路から電源消失の通知を受けると、前記バックアップ用キャッシュメモリと前記フラッシュメモリとの間でデータ転送を行い、また電源投入時に前記フラッシュメモリのデータを前記磁気ディスク装置にライトバックする制御を行うバックアップ制御回路と、電源消失時に前記バックアップ用キャッシュメモリと前記フラッシュメモリと前記バックアップ制御回路の電源となるバックアップ用電源回路とを設け、前記バックアップ用キャッシュメモリは前記キャッシュメモリをデータ処理単位のブロックにｍ等分した各ブロックと同じ容量のブロックｎ個（ｍ＞ｎ）で構成されたことを特徴とする。
【００１１】
詳しくは、本発明のキャッシュメモリ・バックアップシステムは、キャッシュメモリから磁気ディスク装置へライトバックすると、制御回路は、不揮発性メモリ、あるいはバックアップ用キャッシュメモリの当該ブロックを無効にすることを特徴とする。
【００１２】
本発明のキャッシュメモリ・バックアップシステムは、キャッシュメモリへの書き込みをブロック単位で行うようにし、そのブロックの内の複数個分の容量の不揮発性メモリを設け、ライトキャッシュ時にキャッシュメモリに書き込むデータと同じデータを不揮発性メモリにも同時に書き込むことを特徴としている。
【００１３】
不揮発性メモリに書き込まれたデータは、キャッシュメモリからのライトバックが終了すると無効とされ、新たなライトキャッシュを可能とする。停電等の電源が消失した場合はそのまま不揮発性メモリを保持し、再び電源が投入された場合はライトバックが未終了のブロックについて不揮発性メモリからライトバックを行う。従って、バックアップのためのバッテリを必要とせず、また、小容量の不揮発性メモリのみでデータを保持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、キャッシュメモリの一般的な動作について図３のブロック図を用いて説明する。
【００１５】
キャッシュライト動作時には、上位装置（１）からのデータを制御回路（２）で受け取ると、そのデータを磁気ディスク装置（３）よりもアクセススピードの速いキャッシュメモリ（４）に書き込む。このデータをキャッシュメモリ（４）に書き込む動作をライトキャッシュと呼ぶ。キャッシュメモリ（４）に書き込まれたデータは、ライトキャッシュを行っていないときバックグラウンドの処理で磁気ディスク装置（３）に書き込まれる。このキャッシュメモリ（４）から磁気ディスク装置（３）へデータを書き込む動作をライトバックと呼ぶ。また、キャッシュリード動作時においてキャッシュがヒットした場合は、キャッシュメモリ（４）上にあるデータを読み、制御回路（２）に転送し、上位装置（１）に転送される。キャッシュメモリ（４）を利用するのは磁気ディスク装置（３）よりアクセススピードが速いからである。以上が基本動作である。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態につき図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の一実施の形態としてのキャッシュメモリ・バックアップシステム（以下、「バックアップシステムと記す。」）が示されている。本バックアップシステムは、上位装置（１）とのデータの転送制御を行う制御回路（２）と、制御回路（２）に転送されたデータを記録する磁気ディスク装置（３）と、制御回路（２）と磁気ディスク装置（３）との間で転送されるデータを一時記憶するキャッシュメモリ（４）と、キャッシュメモリ（４）をｍ個のブロックに分け、このブロックと容量が同じであるブロックをｎ個（ｍ＞ｎ）有する不揮発性メモリ（５）から成る。
【００１８】
次に、本実施の形態の動作を図１および図２を用いて説明する。図１は本実施の形態のブロック図であり、図２は図１におけるキャッシュメモリ（４）と不揮発性メモリ（５）との関係図である。
【００１９】
まず、キャッシュメモリ（４）および不揮発性メモリ（５）の記憶領域を同一容量のブロックの単位に分割しておく。図２に示すように、キャッシュメモリ（４）はｍ個のブロック、不揮発性メモリ（５）はｎ個のブロックに分割し、ｍ＞ｎとする。そして、１ブロックのデータを制御回路（２）からキャッシュメモリ（４）へライトキャッシュするとき、不揮発性メモリ（５）にも同時に同じデータを書き込む。次に、別の１ブロックのデータを制御回路（２）からキャッシュメモリ（４）へライトキャッシュする時、不揮発性メモリ（５）にも同じデータを別のブロックに書き込む。キャッシュメモリ（４）から磁気ディスク装置（３）へのライトバック処理を行い、その処理が完了すると不揮発性メモリ（５）に書き込まれた該当するブロックのデータを無効とし、そのブロックへの新たなライトキャッシュを可能とする。
【００２０】
この動作例を図２の不揮発性メモリ（５）のブロック数を２ブロックとして説明すると、最初の１ブロックのデータをキャッシュメモリ（４）のブロック２へライトキャッシュするとき不揮発性メモリ（５）のブロック１にも同じデータを書き込む。次に、別の１ブロックのデータをキャッシュメモリ（４）のブロック７へライトキャッシュするとき不揮発性メモリ（５）のブロック２にも同じデータを書き込む。キャッシュメモリ（４）に書き込まれたブロック２のデータを磁気ディスク装置（３）へライトバックすると、不揮発性メモリ（５）のブロック１のデータを無効とする。次に、別の１ブロックのデータをキャッシュメモリ（４）のブロック５に書き込むときには、上述のデータを無効とした不揮発性メモリ（５）のブロック１に同じデータを書き込む。
【００２１】
停電等で電源が消失した場合は、不揮発性メモリ（５）に書き込まれたデータをそのまま保持する。したがって、再び電源が投入された場合に、不揮発性メモリ（５）に保持されているライトバックされていないデータを不揮発性メモリ（５）から磁気ディスク装置（３）にライトバックすればデータの消失を防ぐことができる。
【００２２】
本発明の他の実施の形態として、その基本的構成は上記の通りであるが、図１に示した第１の実施の形態における不揮発性メモリ（５）についてさらに工夫している例について説明する。図４はそのブロック図であり、図５は図４におけるキャッシュメモリ（４）とバックアップ用キャッシュメモリ（６）とフラッシュメモリ（８）との関係図である。
【００２３】
図４を参照すると、本実施の形態は、上位装置（１）とのデータの転送制御を行う制御回路（２）と、制御回路（２）に転送されたデータを記録する磁気ディスク装置（３）と、制御回路（２）と磁気ディスク装置（３）との間で転送されるデータを一時記憶するキャッシュメモリ（４）と、キャッシュメモリ（４）へライトキャッシュすると同時に同じデータを記録するバックアップ用キャッシュメモリ（６）と、バックアップ用キャッシュメモリ（６）のデータを電源消失時に保持するフラッシュメモリ（８）と、バックアップ用キャッシュメモリ（６）とフラッシュメモリ（８）とのデータ転送を行い電源投入時にフラッシュメモリ（８）のデータを磁気ディスク装置（３）にライトバックするための制御を行うバックアップ制御回路（７）と、電源消失の検出を行いバックアップ制御回路（７）に知らせる電圧検出回路（９）と、電源消失時にバックアップ用キャッシュメモリ（６）とフラッシュメモリ（８）とバックアップ制御回路（７）の電源となるバックアップ用電源（１０）とから成る。
【００２４】
本バックアップシステムの動作は、図１における不揮発性メモリ（５）をバックアップ用キャッシュメモリ（６）と読み替えれば、不揮発性メモリ（５）を使用した第１の実施の形態と基本的には同じである。まず、キャッシュメモリ（４）およびバックアップ用キャッシュメモリ（６）の記憶領域をブロック単位に分割しておく。図５に示すように、図２と同様に、キャッシュメモリ（４）はｍ個のブロック、バックアップ用キャッシュメモリ（６）はｎ個のブロックに分割し、ｍ＞ｎとする。そして、１ブロックのデータを制御回路（２）からキャッシュメモリ（４）へライトキャッシュするとき、バックアップ用キャッシュメモリ（６）にも同時に同じデータを書き込む。
【００２５】
次に、別の１ブロックのデータを制御回路（２）からキャッシュメモリ（４）へライトキャッシュする時、バックアップ用キャッシュメモリ（６）にも同じデータを別のブロックに書き込む。キャッシュメモリ（４）から磁気ディスク装置（３）へのライトバック処理を行い、その処理が完了するとバックアップ用キャッシュメモリ（６）に書き込まれた該当するブロックのデータを無効とし、新たなライトキャッシュが可能となる。
【００２６】
停電等で電源が消失した場合は、電圧検出回路（９）によって電圧低下を検出しバックアップ制御回路（７）に知らせる。その知らせによってバックアップ制御回路（７）はバックアップ用キャッシュメモリ（６）のデータをフラッシュメモリ（８）に書き込み、データを保持する。バックアップ用キャッシュメモリ（６）からフラッシュメモリ（８）への転送時の電力は、バックアップ用電源回路（１０）を使用する。
【００２７】
次に、再び電源が投入された場合はバックアップ制御回路（７）がフラッシュメモリ（８）に保持されたデータを磁気ディスク装置（３）へライトバックし、電源消失時のデータ状態に戻す。
【００２８】
このように、本実施の形態では、バックアップ用キャッシュメモリ（６）にＳＲＡＭを用いた場合、電源消失時においてのみ、フラッシュメモリ（８）に書き込みが発生する構成となり、フラッシュメモリ（８）の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
なお、本発明が上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の第１の効果は、バックアップ用のバッテリが不要もしくは必要であっても小電力のバッテリで済むということである。このため、大電力を必要としないのでバッテリのスペースを小さくできるということである。
【００３１】
また、第２の効果は、バックアップ用不揮発性メモリの容量を削減できるということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図
【図２】
図１におけるキャッシュメモリと不揮発性メモリの関係図
【図３】
キャッシュメモリの基本動作を説明するためのブロック図
【図４】
本発明の第２の実施の形態のブロック図
【図５】
図４のキャッシュメモリ，バックアップ用キャッシュメモリとフラッシュメモリの関係図
【図６】
従来技術のブロック図
【符号の説明】
１，２０        上位装置
２              制御回路
３              磁気ディスク装置
４，１４        キャッシュメモリ
５              不揮発性メモリ
６              バックアップ用キャッシュメモリ
７              バックアップ制御回路
８，１５        フラッシュメモリ
９              電圧検出回路
１０            バックアップ用電源
１３            リソースマネージャ
１６            電圧チェック回路
１７            スイッチ回路
１８            バッテリーユニット
１００          ディスク制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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