(57)【要約】【課題】  キャッシュメモリの動作モードに応じて最適な電源から給電を行うことができ、特に安定した給電経路の切り換えを行うことができるとともに、電圧変動が少ない電圧精度の高い給電を実現することができる記憶装置の給電技術を提供する。【解決手段】  ハードディスクドライブ１１、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュメモリ１４などを有するＲＡＩＤシステムにおける給電システム１であって、キャッシュメモリ１４に対してデータを書き込み／読み出しする通常動作モードの電圧をキャッシュメモリ１４に供給するＤＣ−ＤＣ電源（２）２３と、キャッシュメモリ１４に格納されているデータを保持するバックアップ動作モードの電圧をキャッシュメモリ１４に供給するＤＣ−ＤＣ電源（３）２４とを有し、キャッシュメモリ１４の動作モードに応じてこれらの電源を切り換えて給電する。【選択図】  図１
2005228254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記憶する記憶デバイスと、
前記記憶デバイスに対するデータの書き込み／読み出しを制御する記憶デバイス制御部と、
上位装置とのインタフェースを制御するチャネル制御部と、
前記上位装置と前記記憶デバイスとの間で書き込み／読み出しされるデータを一時的に格納するキャッシュメモリと、
前記キャッシュメモリに対してデータを書き込み／読み出しする通常動作モードの電圧を前記キャッシュメモリに供給する第１電源と、
前記キャッシュメモリに格納されているデータを保持するバックアップ動作モードの電圧を前記キャッシュメモリに供給する第２電源とを有することを特徴とする記憶装置。
【請求項２】
請求項１記載の記憶装置において、
前記第１電源および前記第２電源はそれぞれ、電源外部からの指令により出力電圧を変更可能な機能を持ち、
前記キャッシュメモリに対する前記第１電源による給電経路と前記第２電源による給電経路とを切り換え、この切り換えの際に、選択しようとする一方の前記第１電源または前記第２電源の出力電圧を、選択しない他方の前記第２電源または前記第１電源の出力電圧よりも高い値になるように電圧値を制御して前記キャッシュメモリへの給電経路を切り換える制御手段をさらに有することを特徴とする記憶装置。
【請求項３】
請求項２記載の記憶装置において、
前記制御手段は、前記第１電源による給電経路から前記第２電源による給電経路への切り換えの際に、前記第１電源の出力電圧を第１電圧値から前記第１電圧値よりも低い第２電圧値に変更することを特徴とする記憶装置。
【請求項４】
請求項２記載の記憶装置において、
前記制御手段は、前記第２電源による給電経路から前記第１電源による給電経路への切り換えの際に、前記第２電源の出力電圧を第３電圧値から前記第３電圧値よりも低い第４電圧値に変更することを特徴とする記憶装置。
【請求項５】
請求項２記載の記憶装置において、
前記制御手段は、前記第１電源による給電経路から前記第２電源による給電経路への切り換えの際に、前記第２電源の出力電圧を第５電圧値から前記第５電圧値よりも高い第６電圧値に変更することを特徴とする記憶装置。
【請求項６】
請求項２記載の記憶装置において、
前記制御手段は、前記第２電源による給電経路から前記第１電源による給電経路への切り換えの際に、前記第１電源の出力電圧を第７電圧値から前記第７電圧値よりも高い第８電圧値に変更することを特徴とする記憶装置。
【請求項７】
請求項１記載の記憶装置において、
前記第１電源の入力側に接続した第１接続手段をさらに有し、
前記第２電源から給電しているときに、前記第１接続手段をオフにすることを特徴とする記憶装置。
【請求項８】
請求項１記載の記憶装置において、
前記第２電源の出力端子と前記キャッシュメモリの給電端子との間に接続した第２接続手段と、
前記第２電源の出力電圧を監視する監視手段とをさらに有し、
前記第１電源から給電するときに、前記第２接続手段をオフにして前記監視手段により前記第２電源の出力電圧を監視することを特徴とする記憶装置。
【請求項９】
請求項１記載の記憶装置において、
前記第１電源は、高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、
前記第２電源は、高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータからなることを特徴とする記憶装置。
【請求項１０】
請求項１記載の記憶装置において、
前記記憶デバイスは複数からなり、前記複数の記憶デバイスが冗長性を持つように配置されていることを特徴とする記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記憶装置に関し、特に、記憶デバイスが冗長性を持つように配置されているＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  Ａｒｒａｙ  ｏｆ  Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ  Ｄｉｓｋｓ）システムの給電技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討したところによれば、従来のＲＡＩＤシステム、およびこのＲＡＩＤシステムの給電技術に関しては、以下のような技術が考えられる。
【０００３】
本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムは、データを記憶するハードディスクドライブ、ハードディスクドライブに対するデータの書き込み／読み出しを制御するディスクアダプタ、上位ＣＰＵとのインタフェースを制御するチャネルアダプタ、上位ＣＰＵとハードディスクドライブとの間で書き込み／読み出しされるデータを一時的に格納するキャッシュメモリ、キャッシュメモリに対するデータの書き込み／読み出しを切り換えるキャッシュスイッチ、装置全体の構成情報や動作の進行状況を管理する情報を記憶する共有メモリや、給電系のＡＣ−ＤＣ電源、ＤＣ−ＤＣ電源、バッテリなどから構成される。
【０００４】
この従来のＲＡＩＤシステムにおいては、上位ＣＰＵからの書き込みデータはキャッシュメモリに一旦書き込まれてからハードディスクドライブへ格納される。このとき、キャッシュメモリに格納されたデータはすぐにハードディスクドライブへ書き込み処理する必要は無く、ＲＡＩＤシステムの稼動状況に応じて処理を行えばよい。キャッシュメモリからハードディスクドライブへデータの書き込みが行われていなくても、上位ＣＰＵからはキャッシュメモリに一時的に格納されたデータをアクセスすればよく、さらには、キャッシュメモリはハードディスクドライブに比べてアクセス速度が速いために、上位ＣＰＵからは高速のデータアクセスが行える利点もある。ＲＡＩＤシステムにおいて、データアクセス性能的にはキャッシュメモリの記憶容量は大きいほど好ましい。
【０００５】
従って、従来のＲＡＩＤシステムでは、記憶容量が大きく、コスト的にも有利なＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を多数使用している。このキャッシュメモリに使用されるＤＲＡＭは、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に比べてアクセス速度は劣るが記憶容量的に有利であり、またフラッシュメモリに比べてコストと記憶容量の両面で有利である。その反面、ＤＲＡＭは揮発性メモリであることから、データ記憶（保持）のために常に電源電圧を供給し続ける必要があり、またＤＲＡＭ特有のリフレッシュ動作（内部キャパシタの定期的な再チャージ動作）をさせる必要がある。
【０００６】
このように、ＤＲＡＭは揮発性メモリであり、キャッシュメモリのデータがハードディスクドライブへ格納されていない状況下で停電などの電源障害が発生すると、キャッシュメモリへの給電停止によりキャッシュメモリのデータ（ハードディスクドライブへの未書き込みデータ）が揮発（データロスト）するため、ＲＡＩＤの電源給電システムでは、停電時においてはバッテリ給電に切り換えてキャッシュメモリへの給電を継続するなどの、キャッシュメモリのデータを揮発させないための機能が必要となっている。
【０００７】
たとえば、記録データの信頼性的な観点から言えば、停電などの電源障害が起きた場合においても、キャッシュメモリ内に存在するハードディスクドライブへの未書き込みデータをハードディスクドライブへ格納処理してからシステムを停止させるのが本質的には望ましいが、これを実現するにはＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔａｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）などの高コストの電力設備が必要となる。
【０００８】
このため、従来のシステムでは、低コストでデータロストを防止できる方法として、キャッシュメモリのデータのバッテリバックアップ方法を採用している。このバッテリバックアップ方法では、停電障害時においては、キャッシュメモリへの給電のみをバッテリで支えるだけでよく、キャッシュメモリ（ＤＲＡＭ）は一旦バックアップ動作モードに切り換えればデータアクセスが禁止されて自身の消費電流が減少するため、バッテリ性能および電力容量共に低コストの鉛蓄電池で十分まかなえる。また、装置搭載可能な実装スペースで対応できる。
【０００９】
以上の背景より、本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システムでは、たとえば特許文献１に記載されるような給電経路となっている。すなわち、特許文献１には、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し、この変換された直流電圧をキャッシュメモリの通常動作に必要な電圧に変換してキャッシュメモリに供給する通常給電系と、停電などの電源障害が起きた場合に対応し、バッテリの電圧をキャッシュメモリのバックアップ動作に必要な最小限の電圧に変換してキャッシュメモリに供給するバッテリ給電系との２系統を設ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２９０６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記のような本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システムに関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００１１】
たとえば、本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システムは、図９に示すような構成となっている。図９を用いて、本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成および動作の一例を説明する。
【００１２】
本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システム６１は、図９に示すように、上位ＣＰＵ２、商用電源３に接続され、キャッシュメモリ（ＣＡＣＨＥ）６２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１、ディスクアダプタ（ＤＫＡ）１２、チャネルアダプタ（ＣＨＡ）１３、キャッシュスイッチ（ＣＳＷ）１５や、ＡＣ−ＤＣ電源（１）６３〜（４）６６、バッテリ６７、ＤＣ−ＤＣ電源（１）６８，（２）６９などから構成される。
【００１３】
この給電システム６１の構成において、キャッシュメモリ６２に対しては、ＡＣ−ＤＣ電源（２）６４→スイッチ（ＳＷ１）→メモリ７１への経路と、バッテリ６７→ＤＣ−ＤＣ電源（２）６９→スイッチ（ＳＷ２）→メモリ７１への経路とが設けられ、前者は通常動作モードの給電系であり、後者はバックアップ動作モードの給電系である。また、ＡＣ−ＤＣ電源（１）６３から、キャッシュメモリ６２、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５にそれぞれ給電され、ＡＣ−ＤＣ電源（４）６６からハードディスクドライブ１１に給電されている。なお、バッテリ６７は、通常、ＡＣ−ＤＣ電源（３）６５→ＤＣ−ＤＣ電源（１）６８を介して常に充電が行われている。
【００１４】
このような給電システム６１において、通常、ＲＡＩＤシステム全体の給電はＡＣ−ＤＣ電源（１）６３〜（４）６６で行われ、キャッシュメモリ６２への給電はＡＣ−ＤＣ電源（２）６４が担っている。このとき、スイッチ（ＳＷ１）はオン状態である。このような状態において、停電が生じたとき、ＡＣ−ＤＣ電源（１）６３〜（４）６６は停止するが、キャッシュメモリ６２の給電についてはＡＣ−ＤＣ電源（２）６４の出力電圧の低下を検知すると同時に、給電切換制御回路７２がスイッチ（ＳＷ２）をオンにして、一時的にバッテリ６７（ＤＣ−ＤＣ電源（２）６９）とＡＣ−ＤＣ電源（２）６４の両者から給電を行った後にスイッチ（ＳＷ１）をオフにして、最終的にバッテリ６７からの給電経路に完全に切り換える。このため、キャッシュメモリ６２への給電は継続されて、ハードディスクドライブ１１への未書き込みデータのロストは生じない。
【００１５】
しかしながら、前記のような給電システム６１において、キャッシュメモリ６２に使用しているメモリ７１のＤＲＡＭの動作電圧は、一例として３．３Ｖ±１０％であるので、ＡＣ−ＤＣ電源（２）６４の出力電圧が一例として３．３Ｖ−７％に低下したときに前述の給電経路の切り換えを開始する。この給電経路の切り換えにおいて、キャッシュメモリ６２は、給電電圧が−７％から−１０％に低下する短時間（μＳオーダー）に自身の動作をバックアップ動作モードに移行して消費電流を下げ、バッテリ６７の給電能力でまかなえるようにする必要がある。このため、従来の給電システム６１では、上記の給電電圧の監視から給電経路の切り換えを行う一連の制御回路は非常に感度の高い回路構成を採用せざるお得ず、たとえばノイズなどの外的要素に対して実装の工夫などの対処が必要となっていた。
【００１６】
また、従来の給電システム６１では、ＡＣ−ＤＣ電源（１）６３〜（４）６６の耐力を超える瞬時停電が生じた場合は、必ずキャッシュメモリ６２がバックアップ動作状態（当該キャッシュメモリ６２は使用できない状態）に陥るため、データロストは無いものの、実質装置の稼動が停止する。この復旧には保守員の介在が必要となる。このように、従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システム６１は停電耐力に改善の余地がある。
【００１７】
以上の問題点は、根本的に給電システムの瞬時停電耐力を高めることで解決でき、また瞬時停電耐力が高くなれば停電または瞬時停電時においても、キャッシュメモリのデータをハードディスクドライブへ格納処理（ディステージ処理）することも可能になり、より信頼性の高いＲＡＩＤシステムを構築できる。ただし、停電耐力が向上してディステージ処理が可能になっても、キャッシュメモリのデータバックアップは必要と考えられている。この理由は、ディステージ処理中にハードディスクドライブの障害などによりデータ格納処理が繰り返される場合においては、停電耐力の許容範囲を超えてしまう可能性があるためである。従って、このようなケースにおいては、ディステージ処理からキャッシュメモリのデータバックアップ処理に移行させる必要がある。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、キャッシュメモリの動作モードに応じて最適な電源から給電を行うことができ、特に安定した給電経路の切り換えを行うことができるとともに、電圧変動が少ない電圧精度の高い給電を実現することができる、ＲＡＩＤシステムなどのような記憶装置の給電技術を提供することにある。
【００１９】
具体的には、キャッシュメモリの通常動作モード専用の電源による給電経路とバックアップ動作モード専用の電源による給電経路とを切り換えて給電することで、安価で一般的な電源を使用しながら、プリバイアス現象を回避し、ダイオードＯＲ回路を使用しない給電経路の切り換え方法を実現することができるシステム構成を提供するものである。
【００２０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２２】
本発明は、データを記憶する記憶デバイスと、記憶デバイスに対するデータの書き込み／読み出しを制御する記憶デバイス制御部と、上位装置とのインタフェースを制御するチャネル制御部と、上位装置と記憶デバイスとの間で書き込み／読み出しされるデータを一時的に格納するキャッシュメモリなどを有する記憶装置に適用され、以下のような特徴を有するものである。
【００２３】
（１）キャッシュメモリに対してデータを書き込み／読み出しする通常動作モードの電圧をキャッシュメモリに供給する第１電源と、キャッシュメモリに格納されているデータを保持するバックアップ動作モードの電圧をキャッシュメモリに供給する第２電源とを有するものである。すなわち、通常動作モードのときはメモリ通常動作モード専用の電源から給電し、バックアップ動作モードのときはメモリバックアップ動作モード専用の電源から給電することで、キャッシュメモリの動作モードに応じて最適な電源から給電を行うことができるようになる。
【００２４】
（２）第１電源および第２電源はそれぞれ、電源外部からの指令により出力電圧を変更可能な機能を持ち、キャッシュメモリに対する第１電源による給電経路と第２電源による給電経路とを切り換え、この切り換えの際に、選択しようとする一方の第１電源または第２電源の出力電圧を、選択しない他方の第２電源または第１電源の出力電圧よりも高い値になるように電圧値を制御してキャッシュメモリへの給電経路を切り換える制御手段を有するものである。すなわち、選択しようとする電源の出力電圧を、選択しない電源の出力電圧よりも相対的に高い値になるように電圧可変操作して、選択側の電源の動作が停止しないようにすることで、安定した給電経路の切り換えを行うことができるとともに、電圧変動が少ない電圧精度の高い給電を実現することができるようになる。
【００２５】
（３）第１電源の入力側に接続した第１接続手段をさらに有し、第２電源から給電しているときに、第１接続手段をオフにするものである。すなわち、メモリバックアップ動作モード専用の電源から給電しているとき、メモリ通常動作モード専用の電源の入力側に設けたスイッチをオフにして、メモリ通常動作モード専用の電源の動作を停止することで、バックアップ動作モード時のバッテリ消費電流を削減することができ、またバッテリ容量も少なくすることができるようになる。
【００２６】
（４）第２電源の出力端子とキャッシュメモリの給電端子との間に接続した第２接続手段と、第２電源の出力電圧を監視する監視手段とを有し、第１電源から給電するときに、第２接続手段をオフにして監視手段により第２電源の出力電圧を監視するものである。すなわち、メモリ通常動作モード専用の電源から給電するとき、メモリバックアップ動作モード専用の電源の出力とキャッシュメモリの給電端子との間に設けたスイッチをオフにして、メモリバックアップ動作モード専用の電源の出力電圧を監視回路により監視することで、事前にキャッシュメモリのデータロストを防止することができるため、データの信頼性を向上させることができるようになる。
【００２７】
（５）第１電源は高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、第２電源は高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータからなるものである。すなわち、メモリ通常動作モード専用の電源には高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用し、メモリバックアップ動作モード専用の電源には高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用することにより、通常動作モードにおけるセルフリフレッシュ、集中リフレッシュ時の大電流かつ急峻な電流変化に対しては、高速応答型のメモリ通常動作モード専用の電源が給電するため、キャッシュメモリへの給電を電圧変動が少なく安定にすることができ、またバックアップ動作モードにおける小電流供給時は、高電力効率のメモリバックアップ動作モード専用の電源が給電をまかなうことで、より一層、バッテリの電力消費を減らすことができるようになる。
【００２８】
（６）記憶デバイスは複数からなり、複数の記憶デバイスが冗長性を持つように配置されているものである。すなわち、記憶装置を、複数の記憶デバイスが冗長性を持つように配置されているＲＡＩＤシステムに適用することで、キャッシュメモリの通常動作モードにおいても、また停電時のバックアップ動作モードにおいても、安定したメモリ給電を行うことができるので、データ格納の信頼性が高いＲＡＩＤシステムを構築することができるようになる。
【００２９】
具体的に、本発明においては、メモリ通常動作モード専用に使用する電源とメモリバックアップ動作モード専用に使用する電源を設けて、それぞれの出力端子同士をコモン接続し、各電源をキャッシュメモリの動作モードに応じて切り換えて給電する。このとき、各電源の切り換えにおいて、選択側の電源の出力電圧を他方の電源より相対的に高くなるように電圧制御することで、選択側の電源の動作が停止しないようにするものである。これにより、安価で一般的な電源を使用しながら、プリバイアス現象を回避し、ダイオードＯＲ回路を使用しない給電経路の切り換え方法を実現することができるようになる。
【発明の効果】
【００３０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３１】
本発明によれば、キャッシュメモリの動作モードに応じて最適な電源から給電を行うことができ、特に安定した給電経路の切り換えを行うことができるとともに、電圧変動が少ない電圧精度の高い給電を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態、および本発明の実施の形態に対する比較例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態、および実施の形態に対する比較例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３３】
（実施の形態に対する比較例）
まず、図７を用いて、本発明の記憶装置を適用した実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成の一例を説明する。図７は、本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。
【００３４】
本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システムは、発明が解決しようとする課題において前述したように、ディステージ処理中にハードディスクドライブの障害などによりデータ格納処理が繰り返される場合において、停電耐力の許容範囲を超えてしまう可能性があるようなケースにおいては、ディステージ処理からキャッシュメモリのデータバックアップ処理に移行させる必要があるため、これに対応した給電システムである。
【００３５】
すなわち、本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１は、図７に示すように、上位ＣＰＵ２、商用電源３に接続され、キャッシュメモリ（ＣＡＣＨＥ）５２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１、ディスクアダプタ（ＤＫＡ）１２、チャネルアダプタ（ＣＨＡ）１３、キャッシュスイッチ（ＣＳＷ）１５や、ＡＣ−ＤＣ電源１６、バッテリ１７などから構成される。キャッシュメモリ５２には、メモリ５３、ＤＣ−ＤＣ電源（１）５４〜（３）５６、スイッチ５７，５８などが備えられている。
【００３６】
この給電システム５１の構成において、商用電源３が停電し、ＡＣ−ＤＣ電源１６の出力電圧の低下が始まると、ＡＣ−ＤＣ電源１６と冗長接続されたバッテリ１７から給電が始まり、給電電圧が一例として５４Ｖ以下となった後、所定時間状態監視を続けてからディステージを開始する。チャネルアダプタ１３が上位ＣＰＵ２の切り離しを行った後、キャッシュメモリ５２上のメモリ（ＤＲＡＭ）５３内のデータのハードディスクドライブ１１への書き込み終了を待ってディステージ処理が完了する。この一連のディステージ処理中において、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５などの各パッケージはそれぞれ自身の処理が終了した時点で、スタンバイ電力の削減のために順次スイッチをオフにして給電経路から切り離し、最終的に給電経路にはキャッシュメモリ５２だけが残るように制御を行い、ディステージ終了後はキャッシュメモリ５２のデータバックアップを行う。
【００３７】
たとえば、ＲＡＩＤシステムにおける給電システムでは、給電電流で生じる給電経路の損失（銅損）を考慮すると、給電電圧は高い方が有利なため、通信機器関係で一般的な４８Ｖの給電系の電源システムを採用している。受電する電圧の最低〜最大電圧を３６Ｖ〜６０Ｖと定め、バッテリの充電最大電圧など、諸要素を検討して最終的にＡＣ−ＤＣ電源の出力は５６Ｖ、バッテリ電圧は５４Ｖに決定している。しかしながら、この例はあくまで一例である。
【００３８】
なお、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５などの各パッケージ内のスイッチは活線挿抜時のスロースタート用のスイッチであるが、上記ディステージ処理中の各パッケージ切り離しの際にも使用する。ただし、キャッシュメモリ５２のパッケージ内のメモリ５３への給電経路のスイッチのみはメモリバックアップを行うためにオフにしない。
【００３９】
しかしながら、本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１でも、以下に示すような課題がある。
【００４０】
（１）メモリのバックアップモードにおける給電システムの課題
従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システム（図９）では、停電が生じた場合、キャッシュメモリのみバッテリで給電を継続させていたが、本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１では、停電が生じた場合、バッテリ１７からの給電によってＲＡＩＤシステム全体をディステージ処理に必要な所要時間支えた後、キャッシュメモリ５２のデータバックアップを行う。このため、バッテリ１７には給電能力に優れ、またコンパクトなニッケル水素バッテリを選択するが、コスト面や装置実装スペース的にバッテリの搭載能力は限られているため、負荷消費電力の削減と同時に、給電システム５１においては高い電力効率特性が求められている。
【００４１】
特に、キャッシュメモリ５２の給電に使用されるＤＣ−ＤＣ電源（１）５４およびＤＣ−ＤＣ電源（２）５５においては、通常動作モードにおける大電流供給時だけではなく、バックアップ動作モードにおける小電流供給時においても電力効率が高くなければならない。この理由は、限られたバッテリ容量の中で、ディステージ処理に使用されるバッテリ電力が大きく、残バッテリ容量でキャッシュメモリ５２のデータバックアップを長時間（たとえば２４時間）行う必要があるためである。
【００４２】
（２）メモリの通常動作モードにおける給電システムの課題
本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１では、キャッシュメモリ５２内のメモリ５３に転送レートが速いＤＤＲメモリ（デュアル・データ・レート・メモリと呼ばれるＤＲＡＭの一種）が使用されるとすれば、ＤＤＲメモリの動作電圧範囲は２．５Ｖ±８％であり、従来使用のメモリに比べて高い精度の給電を要求されている。また、キャッシュメモリ５２は必要に応じて増設されることから、メモリ給電においては、小電流〜大電流域の広範囲でロードレギュレーションの良い給電システムにする必要がある。
【００４３】
さらに、メモリ５３の集中的なリフレッシュ動作が行われる際は、過渡的な消費電流変化が大きい。この過渡的な電流は高スルーレート（速い傾き）で変化するため、メモリ給電に使用されるＤＣ−ＤＣ電源（２）５５においては、メモリ５３の通常動作モードにおける大電流の高スルーレート変化に対応して出力電圧の変動が少ない特性・能力が要求されている。たとえば、図８に示すように、通常動作時には、（ａ）のように負荷電流の傾きは緩やかで、この場合には（ｂ）のように出力電圧の変動が小さい。しかし、集中的なリフレッシュ動作時には、（ｃ）のように負荷電流の傾きは急峻となり、この場合に、通常は（ｄ）のように出力電圧の変動が大きくなるが、ここで使用する電源には、このような負荷電流の急峻な傾きに対しても、（ｅ）のように出力電圧の変動が少ないものが必要となる。
【００４４】
すなわち、本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１では、以下に示すような問題点がある。
【００４５】
図７に示す本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１では、ＤＣ−ＤＣ電源（１）５４とＤＣ−ＤＣ電源（２）５５をシリーズ接続した構成としており、ＤＣ−ＤＣ電源（２）５５については、上記（１）の課題を解決する方法として高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータを適用している。この高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータは、マイクロプロセッサなどの用途にも使用される電源であり、特に過渡負荷変化に対して電圧変動が非常に少ないなどの優れた特徴がある。ただし、１２Ｖ入力アーキテクチャのため、今回のアプリケーションのように５６Ｖ入力アーキテクチャの場合、同図に示すように一旦１２Ｖへ電圧を変換するＤＣ−ＤＣ電源（１）５４が必要になっている。
【００４６】
しかし、ＤＣ−ＤＣ電源（１）５４のＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、自身の制御回路が消費する固定損失があるため、小電流供給域のメモリバックアップ動作においては電力効率が低下するのが一般的であり、さらには上記（２）の課題に対応すべくＤＣ−ＤＣコンバータを２段にするシリーズ接続が必須になっていることから、図７の給電システム５１の構成は電力効率が低いという問題点がある。
【００４７】
一方、上記（１）の課題の電力効率の問題を解決する方法として、図７のＤＣ−ＤＣ電源（２）５５を削除してＤＣ−ＤＣ電源（１）５４を２．５Ｖ出力にしたメモリ給電、すなわちＤＣ−ＤＣ電源をシリーズ接続しない給電方法についても検討したが、この給電方法では、入力電圧からの制限でＤＣ−ＤＣ電源に高速応答型を適用できないことから、上記（２）の課題に対してはＤＣ−ＤＣ電源の出力端子にコンデンサを増設することで対処する方法がある。この方法を、実験にて検討した結果、大容量（数万μＦ）のアルミ電解コンデンサの取り付けが必須であり、部品実装エリアとコストの両面で実現は困難と判明した。
【００４８】
以上のように、図７に示す本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１では、キャッシュメモリ５２の通常動作モードにおいて要求される電圧安定特性とバックアップ動作モードにおいて要求される高い電力効率とが両立しないという問題があり、その解決の方法として、通常動作モード専用の電源とバックアップ動作モード専用の電源を用意して、キャッシュメモリの動作モードに応じて給電経路を切り換えて給電する方法を考案した。
【００４９】
この電源の給電経路の切り換え方法においては、従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システム（図９）のようにダイオードＯＲ回路を用いたり、これを応用するのが一般的であるが、上記（２）の課題で述べた通りＤＤＲメモリの給電においては高い電圧精度を要求されており、ダイオードＯＲ回路方式ではダイオード自身に流れる電流によって生じる電圧ドロップ（ＶＦ）がロードレギュレーションの悪化や過渡負荷変動を増長させてしまうなど、電圧精度を損なうために好ましくない。
【００５０】
しかしながら、ダイオードＯＲ回路のような接続をせずに、２台の電源の出力端子同士をコモン接続した場合は、一般的に電源のプリバイアス現象によって出力電圧が不安定になるケースがあるため、これを解決する方法が必要である。すなわち、電源は、一般的に出力端子電圧をフィードバック制御して自身の出力電圧を一定に制御するが、複数の電源の出力端子同士がコモン接続されるなど、電源出力端子に外部から電圧が与えられてしまうアプリケーションにおいては、電源の電圧制御が休止（スイッチング停止）してしまう現象が生じる。これは、一般的にプリバイアス現象と呼ばれている。
【００５１】
このようなプリバイアス現象にて電圧制御が停止している電源が運転状態に移行する際には、電圧制御の応答遅れが生じるために出力電圧が落ち込むなどの不具合が生じることになる。なお、プリバイアス現象が生じない特殊な電源は存在するが、一般的ではない。
【００５２】
そこで、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムは、前述した本実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システム５１の問題点を解決し、安価で一般的な電源を使用しながら、前述のプリバイアス現象を回避し、ダイオードＯＲ回路を使用しない給電経路の切り換え方法を実現し、キャッシュメモリの通常動作モード専用の給電経路とバックアップ動作モード専用の給電経路とを切り換えて給電できるシステム構成を提供するものである。
【００５３】
以下において、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムについて詳細に説明する。
【００５４】
（実施の形態１）
図１および図２，３により、本発明の記憶装置を適用した実施の形態１のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成および動作の一例を説明する。図１は、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。図２，３は、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を示すタイミングチャートである。
【００５５】
まず、図１により、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成を説明する。
【００５６】
本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システム１は、上位ＣＰＵ（上位装置）２、商用電源３に接続され、データを記憶する複数のハードディスクドライブ（ＨＤＤ；記憶デバイス）１１、ハードディスクドライブ１１に対するデータの書き込み／読み出しを制御するディスクアダプタ（ＤＫＡ；記憶デバイス制御部）１２、上位ＣＰＵ２とのインタフェースを制御するチャネルアダプタ（ＣＨＡ；チャネル制御部）１３、上位ＣＰＵ２とハードディスクドライブ１１との間で書き込み／読み出しされるデータを一時的に格納するキャッシュメモリ（ＣＡＣＨＥ）１４、キャッシュメモリ１４に対するデータの書き込み／読み出しを切り換えるキャッシュスイッチ（ＣＳＷ）１５や、ＡＣ−ＤＣ電源１６、バッテリ１７などから構成される。
【００５７】
この給電システム１における電圧給電経路は、外部の商用電源３がＡＣ−ＤＣ電源１６の入力端子に接続され、このＡＣ−ＤＣ電源１６の出力端子がダイオード１８を介して、ハードディスクドライブ１１、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュメモリ１４、キャッシュスイッチ１５のそれぞれの受電端子に接続されている。また、バッテリ１７の出力端子が、ダイオード１９を介して、前述のダイオード１８のカソード側とコモン接続されている。キャッシュメモリ１４内については後述する。
【００５８】
また、この給電システム１における書き込み／読み出しデータの流れの経路は、外部の上位ＣＰＵ２の入出力端子がチャネルアダプタ１３の入出力端子に接続され、このチャネルアダプタ１３の入出力端子がキャッシュスイッチ１５の入出力端子を通じてキャッシュメモリ１４（メモリ２１）の入出力端子に接続されている。さらに、キャッシュメモリ１４（メモリ２１）の入出力端子がキャッシュスイッチ１５の入出力端子を通じてディスクアダプタ１２の入出力端子に接続され、このディスクアダプタ１２の入出力端子がハードディスクドライブ１１の入出力端子に接続されている。
【００５９】
キャッシュメモリ１４には、データを一時的に格納するメモリ（ＤＲＡＭ）２１の他に、ＤＣ電圧を所定のＤＣ電圧に変換するＤＣ−ＤＣ電源（１）２２，ＤＣ−ＤＣ電源（２）（第１電源）２３，ＤＣ−ＤＣ電源（３）（第２電源）２４，ＤＣ−ＤＣ電源（４）２５，ＤＣ−ＤＣ電源（５）２６、給電経路をオン／オフするスイッチ（ＳＷ１）（第１接続手段）２７，スイッチ（ＳＷ２）２８、これらのＤＣ−ＤＣ電源２２〜２６の動作およびスイッチ２７，２８のオン／オフを制御するバックアップ制御回路（制御手段）２９などが備えられている。バックアップ制御回路２９には、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３およびＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の電圧をマイナス側に可変するための指令を発生する電圧可変制御回路３０が設けられている。
【００６０】
このキャッシュメモリ１４における電圧給電経路は、ＡＣ−ＤＣ電源１６、バッテリ１７から各ダイオード１８，１９を介したカソード側のコモン接続ノードが、スイッチ２７，２８にそれぞれ接続されている。一方のスイッチ２７は、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２、ＤＣ−ＤＣ電源（４）２５の入力端子に並列に接続され、一方のＤＣ−ＤＣ電源（１）２２の出力端子はＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の入力端子に接続され、そしてこのＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力端子がメモリ２１に接続され、このメモリ２１に対して所定の電圧が供給される。他方のＤＣ−ＤＣ電源（４）２５からの所定の電圧は周辺回路に供給される。他方のスイッチ２８は、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の入力端子に接続され、そしてこのＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力端子がメモリ２１に接続され、このメモリ２１に対して所定の電圧が供給される。また、スイッチ２８の入力側に接続されたＤＣ−ＤＣ電源（５）２６からの所定の電圧はバックアップ制御回路２９に供給される。
【００６１】
ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２〜（５）２６のうち、特にＤＣ−ＤＣ電源（２）２３は、メモリ２１に対してデータを書き込み／読み出しする通常動作モードの電圧をメモリ２１に供給する電源、いわゆるメモリ通常動作モード専用の電源であり、大電流・高スルーレートの過渡負荷変化に対応した高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータが使用される。また、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４は、メモリ２１に格納されているデータを保持するバックアップ動作モードの電圧をメモリ２１に供給する電源、いわゆるメモリバックアップ動作モード専用の電源であり、データバックアップ時の低消費電流に合わせて電力効率が高い高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータが使用される。
【００６２】
さらに、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３およびＤＣ−ＤＣ電源（３）２４は、それぞれ個別に、電源外部のバックアップ制御回路２９内の電圧可変制御回路３０からの指令により出力電圧を低い電圧に変更可能な機能、すなわちマイナス側に可変できる機能を有している。ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３，（３）２４の各出力電圧は、「通常出力」時においては同電圧に設定しておけばよい。一方、各出力電圧の「マイナス可変」時においては、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３のマイナス可変時の出力電圧が、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４のマイナス可変時の出力電圧より相対的に高くなるように設定しておけばよい。また、メモリ２１が通常動作モードで動作しているときは、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧は「マイナス可変」にしておく。なお、各ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３，（３）２４のマイナス可変の電圧値はメモリ２１の動作保証範囲内に設定されている。このような電圧可変については、一般的にＤＣ−ＤＣコンバータは出力電圧を上下調整するための専用端子を有しているので、この端子を利用すれば簡単な構成で出力電圧の上下可変機能は達成できる。
【００６３】
キャッシュメモリ１４内のスイッチ２７およびスイッチ２８は、このキャッシュメモリ１４のパッケージを給電システム１に活線挿抜する保守の際に使用する電源投入用のスイッチ（スロースタート機能付き）であるが、特にＤＣ−ＤＣ電源（１）２２，（２）２３の入力側に接続したスイッチ２７についてはスタンバイ電力を削減のために給電経路から切り離すスイッチとしても使用する。なお、これらのスイッチ２７およびスイッチ２８は、バックアップ動作モードにおいてはバックアップ制御回路２９により制御されるが、通常動作モードにおいては図示しない動作制御回路により制御されている。
【００６４】
また、給電システム１を構成する、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５などの各パッケージについても、給電システム１に活線挿抜する保守の際に使用する電源投入用のスイッチ（ＳＷ：スロースタート機能付き）が入力側に接続され、各パッケージの内部に設けられたＤＣ−ＤＣ電源を通じて必要な電圧に変換され、周辺回路に供給される。なお、これらのパッケージにおいても、各スイッチは、通常動作モード、バックアップ動作モードにおいては、図示しないパッケージ内の動作制御回路により制御されている。
【００６５】
このような給電システム１においては、たとえば電圧値の一例として、商用電源から交流の２００Ｖの電圧が供給され、ＡＣ−ＤＣ電源１６により直流の５６Ｖに変換される。また、バッテリ１７からは直流の５４Ｖが供給される。これらのＡＣ−ＤＣ電源１６あるいはバッテリ１７の出力電圧は、それぞれダイオード１８，１９を介して、ハードディスクドライブ１１、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュメモリ１４、キャッシュスイッチ１５にそれぞれ供給される。
【００６６】
そして、キャッシュメモリ１４に供給されたＡＣ−ＤＣ電源１６あるいはバッテリ１７の出力電圧は、スイッチ２７を介して、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２に供給され、このＤＣ−ＤＣ電源（１）２２により１２Ｖの電圧に変換される。さらに、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２の出力電圧は、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３に供給され、このＤＣ−ＤＣ電源（２）２３により２．５Ｖの電圧に変換され、そしてメモリ２１に供給される。また、キャッシュメモリ１４に供給されたＡＣ−ＤＣ電源１６あるいはバッテリ１７の出力電圧は、別の経路で、スイッチ２８を介して、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４に供給され、このＤＣ−ＤＣ電源（３）２４により２．５Ｖの電圧に変換され、そしてメモリ２１に供給される。このメモリ２１に供給される電圧は変更可能であり、たとえば電圧値の一例として、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３のマイナス可変時の出力電圧は２．５Ｖ−３％、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４のマイナス可変時の出力電圧は２．５Ｖ−５％に設定される。
【００６７】
また、キャッシュメモリ１４内において、スイッチ２７を介してＤＣ−ＤＣ電源（４）２５に供給された電圧は、このＤＣ−ＤＣ電源（４）２５により１２Ｖに変換され、内部の周辺回路に供給される。また、ＤＣ−ＤＣ電源（５）２６に供給された電圧は、このＤＣ−ＤＣ電源（５）２６により３．３Ｖに変換され、バックアップ制御回路２９に供給される。
【００６８】
次に、図２，３により、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を説明する。なお、図２は状態Ｓ１〜Ｓ６のタイミングチャートを示し、図３は図２に続く状態Ｓ７〜Ｓ１２のタイミングチャートを示す。
【００６９】
まず、給電システム１の商用電源３が停電して障害が発生すると、ＲＡＩＤシステムではＡＣ−ＤＣ電源１６の出力電圧（Ｖ１）の低下により、このＡＣ−ＤＣ電源１６に冗長接続されたバッテリ１７から給電が始まり、給電電圧がバッテリ１７の電圧（Ｖ２）以下となった時点で所定時間だけ状態監視を続けて、停電の状態を見極めてからディステージ処理を開始する（状態Ｓ１〜Ｓ２）。このとき、給電電圧が所定時間内にＡＣ−ＤＣ電源１６の出力電圧値に復帰すればディステージ処理へは移行しない。このディステージ処理とは、停電時においても、キャッシュメモリ１４のデータをハードディスクドライブ１１へ格納する処理のことである。
【００７０】
さらに、ディステージ処理が開始されて、チャネルアダプタ１３が上位ＣＰＵ２の切り離しを行った後、キャッシュメモリ１４内のメモリ２１のデータがハードディスクドライブ１１へ格納された時点でディステージ処理が完了する。このディステージ処理中において、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５などの各パッケージは、それぞれ自身の処理が終了した時点で、スタンバイ電力の削減のために順次、それぞれのスイッチをオフにして給電経路から切り離し、最終的に給電経路にはキャッシュメモリ１４だけが残るように制御して、ディステージ処理終了後はキャッシュメモリ１４の動作モードをバックアップ動作モードに切り換える（状態Ｓ３）。このバックアップ動作モードとは、停電時においても、キャッシュメモリ１４内のメモリ２１のデータが揮発しないように、バッテリ１７からの給電により電圧を供給し続けてデータを保持することである。
【００７１】
一方、キャッシュメモリ１４内のメモリ２１へ給電においては、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧が通常の出力電圧に設定されているのに対し、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４は出力電圧がマイナス可変されているため、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２およびＤＣ−ＤＣ電源（２）２３からなる経路でメモリ２１へ給電が行われ、停電発生→ディステージ処理完了→メモリのバックアップ動作モード切り換えまでの状態遷移においても、メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の経路から給電を継続する（状態Ｓ１〜Ｓ３）。このとき、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４はプリバイアス現象によりスイッチング動作が停止している。このプリバイアス現象とは、電源出力端子に外部から電圧が与えられてしまうようなアプリケーションにおいて、出力端子の電圧をフィードバック制御して自身の出力電圧を一定に制御する電圧制御が休止（スイッチング停止）してしまう現象である。
【００７２】
そして、キャッシュメモリ１４のバックアップ動作モード切り換え終了後、メモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４からの給電経路への切り換え操作に移る。以下に、そのＤＣ−ＤＣ電源（３）２４からの給電経路への切り換え操作手順を示す。
【００７３】
まず、最初の操作手順として、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧設定を通常設定からマイナス可変して出力電圧設定値を下げるが、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧設定はＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧設定よりも高いため、メモリ２１への給電はＤＣ−ＤＣ電源（２）２３側から継続して行われ、メモリ２１の給電電圧はＤＣ−ＤＣ電源（２）２３のマイナス可変電圧値になる（状態Ｓ４）。
【００７４】
続いて、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧設定をマイナス可変状態から通常設定へ切り換える。これにより、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の電圧制御のターゲットはＤＣ−ＤＣ電源（２）２３のマイナス可変の電圧設定よりも高い値にセットされるため、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４はスイッチング停止状態からスイッチングが再開して、メモリ２１への給電電圧はＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の通常出力電圧値になり、このとき、給電経路はＤＣ−ＤＣ電源（２）２３からメモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４に切り換わる（状態Ｓ５）。この際に、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電流には、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３への流出電流が現れる。
【００７５】
最後に、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２の入力側のスイッチ２７をオフにして、不要なメモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３による電源系のスタンバイ電力をカットし、バッテリ１７の消費電流を限界まで低減してバックアップ動作モードへの切り換え操作を完了する（状態Ｓ６）。
【００７６】
そして、バッテリ１７の消費電流がゼロになる前に商用電源３を復帰させ、ＡＣ−ＤＣ電源１６を再起動させ、このＡＣ−ＤＣ電源１６の再起動後に、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２の入力側のスイッチ２７をオンにしてメモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３を起動させる（状態Ｓ７〜Ｓ９）。
【００７７】
以降は、前記と同様の動作により、メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３からの給電経路への切り換え操作に移り、まず、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧設定を通常設定からマイナス可変して出力電圧設定値を下げてメモリ２１への給電をＤＣ−ＤＣ電源（２）２３から継続して行い、続いて、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧設定をマイナス可変状態から通常設定へ切り換えてメモリ２１への給電経路をＤＣ−ＤＣ電源（３）２４からメモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３に切り換える（状態Ｓ１０〜Ｓ１１）。
【００７８】
さらに、ディスクアダプタ１２、チャネルアダプタ１３、キャッシュスイッチ１５などの各パッケージは、それぞれのスイッチをオンにして給電経路に接続し、キャッシュメモリ１４の動作モードをメモリ通常動作モードに切り換える（状態Ｓ１２）。
【００７９】
このメモリ通常動作モードにおける基本的な動作は、以下の通りである。たとえば、基本的な書き込み動作は、まず上位ＣＰＵ２からの命令をチャネルアダプタ１３が受け取り、そのことを図示しない共有メモリに登録する。さらに、上位ＣＰＵ２からの書き込みデータをキャッシュメモリ１４内のメモリ２１に格納する。そして、チャネルアダプタ１３は、書き込みデータの格納が終わると、上位ＣＰＵ２に対して命令実行の終了を報告する。この時点で、書き込みデータはハードディスクドライブ１１には記録されていない。
【００８０】
また、ディスクアダプタ１２は、常時、共有メモリの内容を監視しており、現在、ハードディスクドライブ１１に対して仕事を持っていないディスクアダプタ１２が、チャネルアダプタ１３が先に共有メモリに登録した、書き込み命令を発見して実行に入る。そして、ディスクアダプタ１２は、共有メモリの登録内容に従ってキャッシュメモリ１４内のメモリ２１から書き込みデータを取り出し、ハードディスクドライブ１１に書き込む。
【００８１】
一方、基本的な読み出し動作は、まず上位ＣＰＵ２からの命令をチャネルアダプタ１３が受け取り、そのことを共有メモリに登録する。さらに、ディスクアダプタ１２は、常時、共有メモリの内容を監視しており、現在、ハードディスクドライブ１１に対して仕事を持っていないディスクアダプタ１２が、チャネルアダプタ１３が先に共有メモリに登録した、読み出し命令を発見して実行に入る。そして、ディスクアダプタ１２は、共有メモリの登録内容に従ってハードディスクドライブ１１からデータを読み出し、キャッシュメモリ１４内のメモリ２１に格納する。
【００８２】
また、チャネルアダプタ１３は、共有メモリの監視により、目的のデータがキャッシュメモリ１４内のメモリ２１に格納されたことを確認し、データをキャッシュメモリ１４内のメモリ２１から取り出して上位ＣＰＵ２に転送する。
【００８３】
このように、上位ＣＰＵ２からの書き込みデータは、キャッシュメモリ１４に一旦書き込まれてからハードディスクドライブ１１へ格納される。このとき、キャッシュメモリ１４に格納されたデータはすぐにハードディスクドライブ１１へ書き込み処理する必要はなく、ＲＡＩＤシステムの稼動状況に応じて処理を行えばよい。また、キャッシュメモリ１４からハードディスクドライブ１１へデータの書き込みが行われてなくても、上位ＣＰＵ２からはキャッシュメモリ１４に一時的に格納されたデータをアクセスして読み出せばよく、さらには、キャッシュメモリ１４はハードディスクドライブ１１に比べてアクセス速度が速いために、上位ＣＰＵ２からは高速のデータアクセスが行える利点もある。
【００８４】
このような給電システム１の動作においては、たとえば各状態間の時間の一例として、Ｓ１とＳ２の間は６０ｓ、Ｓ２とＳ３の間は６００ｓ、Ｓ３とＳ４の間は１０ｍｓ、Ｓ４とＳ５の間は１０ｍｓ、Ｓ５とＳ６の間は１０ｍｓ、にそれぞれ設定され、この状態Ｓ１から状態Ｓ７までは停電時間となる。また、停電復帰後の状態Ｓ７以降は、Ｓ７とＳ８の間は１０ｓ、Ｓ８とＳ９の間は１５００ｍｓ、Ｓ９とＳ１０の間は３００ｍｓ、Ｓ１０とＳ１１の間は１０ｍｓ、Ｓ１１とＳ１２の間は１０ｍｓ、にそれぞれ設定される。このように、一連の状態遷移は比較的ゆっくりとした時間で実現できるため、感度の高い制御回路は不要である。
【００８５】
従って、本実施の形態の給電システム１によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００８６】
（１）メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３と、メモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４とを有し、このＤＣ−ＤＣ電源（２）２３とＤＣ−ＤＣ電源（３）２４とを切り換えて、通常動作モードのときはＤＣ−ＤＣ電源（２）２３から給電し、バックアップ動作モードのときはＤＣ−ＤＣ電源（３）２４から給電することで、キャッシュメモリ１４の動作モードに応じて最適な電源から給電を行うことができる。
【００８７】
（２）メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３には高速応答型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用し、メモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４には高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用することにより、通常動作モードにおけるセルフリフレッシュ、集中リフレッシュ時の大電流かつ急峻な電流変化に対しては、高速応答型のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３が給電するため、キャッシュメモリ１４への給電を電圧変動が少なく安定にすることができ、またバックアップ動作モードにおける小電流供給時は、高電力効率型のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４が給電をまかなうことで、バッテリ１７の電力消費を減らすことができる。
【００８８】
さらに、通常動作モードには高速応答型のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３を使用しているため、従来の給電システムでは不可欠であった大容量コンデンサを必要とせず、コストを削減することができ、またバックアップ動作モードにおいてもバッテリ１７の消費電力が削減できるので、バッテリ１７の容量的にもコストの削減が可能となる。
【００８９】
（３）キャッシュメモリ１４のメモリ２１への給電経路の切り換えにおいて、選択しようとするＤＣ−ＤＣ電源の出力電圧を、選択しないＤＣ−ＤＣ電源の出力電圧よりも相対的に高い値になるように意図的に電圧可変操作することにより、選択しようとするＤＣ−ＤＣ電源の動作が停止しないようにすることで、選択側のＤＣ−ＤＣ電源においてはプリバイアス現象の影響がなく、安定した給電経路の切り換えを行うことができる。すなわち、通常動作モードからバックアップ動作モードへの切り換えにおいては、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧をＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧よりも高い値に設定し、またバックアップ動作モードから通常動作モードへの切り換えにおいては、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧をＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧よりも高い値に設定することで、プリバイアス現象の影響がなくなる。
【００９０】
なお、本実施の形態では、電圧可変操作をマイナス可変する方法で説明しているが、給電経路の切り換えにおいて、前述の選択される電源の出力電圧と選択されない電源の出力電圧の関係が守られていれば、プラス可変操作の方法でも同様に安定した給電経路の切り換えを行うことができる。すなわち、通常動作モードからバックアップ動作モードへの切り換えにおいては、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧をプラス可変してＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧よりも高い値に設定し、またバックアップ動作モードから通常動作モードへの切り換えにおいては、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の出力電圧をプラス可変してＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧よりも高い値に設定することで、プリバイアス現象の影響がない切り換えが実現できる。
【００９１】
さらに、上記の意図的なマイナス可変、プラス可変による電圧可変操作によって給電電圧が変化するものの、動作原理的には極わずかな電圧可変を行えばよいため、メモリ２１の動作保証電圧範囲を考慮すれば給電電圧精度は非常に良いものとなり、電圧変動が少ない電圧精度の高い給電を実現することができる。
【００９２】
（４）メモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４から給電しているとき、メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の入力側に設けたスイッチ２７をオフにして、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３の動作を停止することで、バックアップ動作モード時のバッテリ１７の消費電流を削減することができ、またバッテリ１７の容量も少なくすることができる。すなわち、不要なメモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３による電源系のスタンバイ電力をカットすることで、バッテリ１７の消費電流を低減することができるので、バッテリ１７のコスト削減が可能となる。
【００９３】
なお、本実施の形態では、ディステージ処理の終了後におけるキャッシュメモリ１４のデータバックアップ切り換えについて説明したが、データロストに関する対処として、ユーザがディステージ処理ではなく、キャッシュメモリ１４のデータバックアップのみを選択するならば、バッテリ電力容量（バッテリ搭載数）は大幅に減らすことが可能である。このように、キャッシュメモリ１４のデータバックアップだけであれば、図２，３において状態Ｓ１〜Ｓ３までのバッテリ消費電流（バッテリ電力容量）が不要になり、コスト削減が可能となる。
【００９４】
（５）ＲＡＩＤシステムにおける給電システムに適用することで、キャッシュメモリ１４の通常動作モードにおいても、また停電時のバックアップ動作モードにおいても、安定したメモリ給電を行うことができるので、データ格納の信頼性が高いＲＡＩＤシステムを構築することができる。
【００９５】
（実施の形態２）
図４および図５，６により、本発明の記憶装置を適用した実施の形態２のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成および動作の一例を説明する。図４は、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。図５，６は、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を示すタイミングチャートである。
【００９６】
まず、図４により、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの構成を説明する。
【００９７】
本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システム１ａは、前記実施の形態１と同様に、上位ＣＰＵ２、商用電源３に接続され、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１、ディスクアダプタ（ＤＫＡ）１２、チャネルアダプタ（ＣＨＡ）１３、キャッシュメモリ（ＣＡＣＨＥ）１４ａ、キャッシュスイッチ（ＣＳＷ）１５や、ＡＣ−ＤＣ電源１６、バッテリ１７などから構成され、前記実施の形態１との相違点は、キャッシュメモリ１４ａ内の構成が異なる点である。
【００９８】
すなわち、本実施の形態において、キャッシュメモリ１４ａには、前記実施の形態１と同様の、メモリ（ＤＲＡＭ）２１、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２，（３）２４〜（５）２６、スイッチ（ＳＷ１）２７，（ＳＷ２）２８に加えて、スイッチ（ＳＷ３）（第２接続手段）３１、電圧監視回路（監視手段）３２が備えられ、またＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａ、電圧可変制御回路３０ａを有するバックアップ制御回路２９ａは前記実施の形態１とは異なる機能を持っている。
【００９９】
すなわち、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａは、前記実施の形態１と同様の、メモリ通常モード動作専用の電源であり、大電流・高スルーレートの過渡負荷変化に対応した高速応答型であることに加えて、プリバイアス現象が生じない特殊なアーキテクチャを使用したＤＣ−ＤＣコンバータが用いられている。また、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４は、前記実施の形態１と同様の、メモリバックアップ動作モード専用の電源であり、データバックアップ時の低消費電流に合わせて電力効率が高い高電力効率型のＤＣ−ＤＣコンバータが使用される。
【０１００】
さらに、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａのみ、前記実施の形態１と同様に、電源外部のバックアップ制御回路２９ａ内の電圧可変制御回路３０ａからの指令により電圧をマイナス側に可変できる機能を有している。また、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の電圧可変機能は不要であり、出力電圧の設定はＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａの通常出力電圧と同じでよい。
【０１０１】
また、キャッシュメモリ１４ａ内には、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力とメモリ２１の給電端子との間にスイッチ３１が設けられており、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４から給電を行うときにのみ、このスイッチ３１をオンに制御する。このスイッチ３１のオン／オフは、バックアップ制御回路２９ａにより制御される。さらに、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧は、電圧監視回路３２により監視されている。
【０１０２】
なお、その他の構成および機能は、前記実施の形態１と同じであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０３】
次に、図５，６により、本実施の形態のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を説明する。なお、図５は状態Ｓ１〜Ｓ６のタイミングチャートを示し、図６は図５に続く状態Ｓ７〜Ｓ１２のタイミングチャートを示す。
【０１０４】
本実施の形態の動作遷移において、停電発生→メモリ動作モード切り換えまでの遷移は、前記実施の形態１の経過と同じであるので、以下、バックアップ動作モードへのメモリ給電経路の切り換え動作を説明する。
【０１０５】
まず、キャッシュメモリ１４ａが通常動作モードで動作している際は、メモリ２１に対しては通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａからの給電が行われている。このとき、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４は動作状態にあるものの、このＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力側のスイッチ３１がオフ状態にあるために給電は行われていない（状態Ｓ１〜Ｓ３）。
【０１０６】
続いて、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａの出力電圧設定を通常設定からマイナス可変してメモリ２１への給電電圧値を下げた後、スイッチ３１をオンにする。このとき、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧設定値は、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａのマイナス可変の出力電圧設定よりも高いため、メモリ２１への給電はメモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４から給電されることになり、その結果、メモリ２１への給電電圧はＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧値になる（状態Ｓ４〜Ｓ５）。この時、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａはプリバイアス動作になるが、特殊なアーキテクチャの電源のためにスイッチング動作（電源電圧制御）は停止しない。ただし、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａは、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４からの電流吸い込みモードで動作し、待機状態におかれる。
【０１０７】
最後に、ＤＣ−ＤＣ電源（１）２２の入力側のスイッチ２７をオフにして、不要なメモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａによる電源系のスタンバイ電力をカットし、バッテリ１７の消費電流を限界まで低減してバックアップ動作モードへの切り換え操作を完了する（状態Ｓ６）。
【０１０８】
そして、バックアップ動作モードから通常動作モードへの給電経路の切り換えはスイッチ３１をオフにすることで行われ、最終的にはＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａの出力電圧をマイナス可変状態から通常設定へ戻せばよい（状態Ｓ７〜Ｓ１２）。他の操作は、前記実施の形態１と同様である。
【０１０９】
従って、本実施の形態の給電システム１ａによれば、前記実施の形態１の（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
【０１１０】
（１）〜（５）前記実施の形態１と同様である。
【０１１１】
（６）メモリバックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧の電圧監視回路３２を設け、このＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力にスイッチ３１を接続しているので、メモリ通常動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（２）２３ａから給電するとき、スイッチ３１をオフにしてＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力電圧を電圧監視回路３２により監視することで、事前にキャッシュメモリ１４ａのデータロストを防止することができるため、データの信頼性を向上させることができる。すなわち、スイッチ３１のオフ状態による通常動作中において、ＤＣ−ＤＣ電源（３）２４のヘルスチェックが行えるため、キャッシュメモリ１４ａの使用を禁止してデータロストを事前に回避することも可能になり、信頼性の高いシステムを構築することができる。
【０１１２】
なお、前記実施の形態１では、ＤＣ−ＤＣ電源（２）２３とＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の出力端子同士が常にコモン接続されているため、バックアップ動作モード専用のＤＣ−ＤＣ電源（３）２４の動作状態はチェックできないが、本実施の形態のようにスイッチ３１を有する構成においてはそれが可能となる。
【０１１３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１１４】
たとえば、前記実施の形態１および２においては、キャッシュメモリ１４のデータバックアップについて説明しているが、本発明を用いて、図示していない共有メモリのデータバックアップを行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の記憶装置は、ハードディスクドライブなどのような記憶デバイスが冗長性を持つように配置されているＲＡＩＤシステムに適用され、このＲＡＩＤシステムにおける給電技術に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作（図２に続く）を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のＲＡＩＤシステムにおける給電システムの動作（図５に続く）を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態に対する比較例のＲＡＩＤシステムにおける給電システムにおいて、ＤＣ−ＤＣ電源の負荷電流に対する出力電圧の関係を示す波形図である。
【図９】本発明者が検討した従来のＲＡＩＤシステムにおける給電システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１ａ，５１，６１…給電システム、２…上位ＣＰＵ、３…商用電源、１１…ハードディスクドライブ、１２…ディスクアダプタ、１３…チャネルアダプタ、１４，１４ａ，５２，６２…キャッシュメモリ、１５…キャッシュスイッチ、１６，６３〜６６…ＡＣ−ＤＣ電源、１７，６７…バッテリ、１８，１９…ダイオード、２１，５３，７１…メモリ、２２〜２６，２３ａ，５４〜５６，６８，６９…ＤＣ−ＤＣ電源、２７，２８，３１，５７，５８…スイッチ、２９，２９ａ…バックアップ制御回路、３０，３０ａ…電圧可変制御回路、３２…電圧監視回路、７２…給電切換制御回路。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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