用于管理将数据转移入和转移出磁盘驱动器中缓冲器的缓冲器管理系统技术方案

本发明专利技术揭示了用于管理将数据转移入和转移出磁盘驱动器中的缓冲器的方法和系统。定向缓冲器管理（ＶＢＭ）系统的操作由基于软件的控制模块来管理。控制模块通过将缓冲器表格分成各缓冲器扇区来创建和保存缓冲器表格。缓冲器扇区被进一步安排到缓冲器片段或划分缓冲器表格的循环链接列表。控制模块通过使应用程序模块穿越缓冲器表格，来执行转移。一旦应用程序模块被控制模块任意地安置在索引扇区处，那么当应用程序模块漫游由索引扇区识别的特定缓冲器片段时，就可实现数据转移。通过主机与磁盘地址指示器来管理对应用程序模块穿越缓冲器片段的特殊控制，主机与磁盘地址指示器分别耦合到主机与磁盘下一指示器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该申请一般涉及磁盘驱动器高速缓存技术，尤其涉及用于控制主计算机与磁盘驱动器的磁盘之间数据转移的缓冲器管理系统。
技术介绍
在磁盘驱动器中，数据被存储在覆盖有磁化介质的一个或多个磁盘上。数据由换能器阵列写到磁盘，这些换能器通常被称作“读/写磁头”，它们被安装在径向致动器上，使磁头相对于磁盘移动。信息存储在磁盘上的多个同心的圆形磁道上，直到读/写磁头从磁盘读取数据。每个同心磁道一般都被分成多个可分开寻址的数据扇区。磁头用于在理想的磁道与外部环境之间转移数据，外部环境包括一台主计算机等许多部件。在读操作期间，磁头感知以前被写在磁盘磁道上的数据，并将信息转移到外部环境。在写操作期间，数据被写到磁盘磁道上。一旦数据被写到磁盘，每个扇区就保存一块数据，该数据是在一次写操作期间可以被写到磁盘的绝对最小量。邻近的块(通常被称作“块”或“簇”)通常在一次写操作(被称作“一个命令”)期间被写到磁盘。对这些读取和写入操作都至关重要的是准确地将磁头定位在理想磁道的中心上。通常，致动器音圈马达将磁头相对于磁盘表面定位。该音圈马达负责使致动器主体围绕枢轴旋转，从而使磁头横跨磁盘表面移动。这样，致动器允许磁头在磁盘的内半径与外半径之间准确地来回移动。致动器臂由馈送到致动器臂末端处音圈马达的控制信号驱动。伺服控制系统通过利用从磁盘驱动器的磁盘表面读取的伺服信号来感知致动器的位置并控制磁头在磁盘上的移动。伺服控制系统依靠存储在磁盘上的伺服信息。来自该信息的信号通常指出磁头相对于磁盘的目前位置(即当前的磁道位置)。伺服控制系统使用感知信息来维持磁头位置或确定如何最佳地将磁头移到理想磁道上居中的新位置。然后，伺服控制系统将一个控制信号传递到音控马达，以便将磁头定位在理想的新磁道上或维持理想的当前磁道上的位置。用特征是双层转移方案的多层设置来控制文件在主计算机与磁盘之间的转移。在宏观层次，选择磁道扇区来包含文件被分割成的数据扇区。尤其是，从微观上来说，沿磁道的单元被磁化，以对应于文件的位结构，用于随后的读取。磁盘驱动器通常包括一个缓冲器，以执行这个双层转移方案。该缓冲器的用途是在数据在主计算机与磁盘之间转移的期间接受各个数据扇区，然后将数据转移到合适的部件一主计算机或磁盘。通常，系统微处理器所包含的编程被设计成将扇区定位在读取或写入数据的磁道上。微处理器也被编程为控制扇区处的文件转移或被编程为宏观层次。用逐个字符的方式来实现到/来自缓冲器的数据转移。在逐个字符环境中实现转移的传统方法是通过使用各种状态机，例如缓冲控制器、主机接口控制器和磁盘接口控制器。如在第5,276,662号美国专利中所述，文件在主机与磁盘之间的转移是在系统微处理器的总控制下和状态机控制器更精确的控制下执行的。例如，当文件将被写到磁盘时，主计算机用通用信息提示系统微处理器，该信息允许微处理器定义写入文件的磁道的各个扇区。然后，微处理器通过执行导致扇区层次处转移的各项操作来启动转移。这类操作包括命令伺服控制系统将磁头定位在将要接收文件的所选磁道上；识别用于转移的缓冲器的一个片段。微处理器命令主机接口控制器开始将数据转移到该缓冲器片段中。按照惯例，结合缓冲控制器和主计算机一起工作的主机接口控制器在文件字符转移到缓冲器片段的扇区块的过程中精确地控制缓冲器。一旦读/写磁头被定位在将接收文件的磁道上，磁盘接口控制器就按照系统微处理器发出的命令来控制各数据块从缓冲器片段到磁盘上合适扇区的转移。然后，被连接到读/写磁头的读/写电路沿数据磁道磁化单元。按照惯例，计数器和中断信号与缓冲器结合使用，来“监视”到缓冲器的数据转移。通常位于主机和磁盘接口控制器内的计数器计算发生在主机与缓冲器之间以及磁盘与缓冲器之间的转移次数。根据该计算，在发生了所选次数的到缓冲器的转移之后，中断发生器立即将一个中断信号提供给微处理器。使用计数器和中断是为了查明当将要发生转移时，缓冲器是否被充满。磁盘驱动器的最大缺点是启动读或写操作的时间与机械地完成该操作的时间之间有相对较长的延迟。该延迟包括寻道等待时间、读/写磁头被移到理想磁道的时间、旋转等待时间、在理想磁道扇区位于读/写磁头下面之前磁盘旋转的时间，以及对应于从磁盘表面读取数据块或将数据块写到磁盘表面上的时间的额外延迟。由于前述延迟，磁盘驱动器的操作速度通常比计算机系统的其他部件的操作速度慢。这种情况下，对于总的系统性能，对于转移希望写入缓冲器的数据的主机系统是有利的，于是允许驱动器之后将该数据提交给磁盘，这有利于驱动器执行将数据放在介质上的(机械)任务。这个概念(通常称作“写高速缓存”)常用于数据存储设备。用于减少与几乎任何软件应用程序关联的磁盘存取次数的众所周知的方法涉及使用一个单一公用高速缓存存储器。该高速缓存存储器(通常是易失性随机存取存储器(VRAM)设备)存储从磁盘读取的各数据块或将要写入磁盘的各数据块。一旦系统发出一项磁盘读取操作，高速缓冲存储器就首先被检查，以发现是否已具备所要求的数据块，从而避免了典型的物理磁盘读取。如果不具备数据块，则系统指示读/写磁头执行磁盘读取，数据从该磁盘被转移到高速缓冲存储器。如在第5,765,193号美国专利中所述，从磁盘要求数据通常具体到有关的数据(例如，数据文件)。数据文件将被写到并存储在磁道邻近扇区中的磁盘上。相应地，计算机程序设计员通常知道的参考原理说明“当数据被存储或将被存储在一个位置时，被存储或将被存储在物理上邻近位置的数据很可能将同时被存取或在前后不久被存取。”为了实现这个原理，将写到磁盘的数据通常在记录到磁盘上之前转移到写高速缓冲存储器。这个程序具有两个方面的优点。首先，它允许主机迅速存取数据，而无须对磁盘执行实际的读取操作。为了直接从写高速缓冲存储器进行读取，系统必须了解哪些数据块正被保存在高速缓冲存储器中，而不是磁盘中。其次，它为读/写磁头提供时间来赶上计算机的其他部件。一旦高速缓冲存储器被充满，系统微处理器就启动写操作，将高速缓冲存储器中的数据块转移到磁盘驱动器。如第5,765,193号美国专利中进一步所述，有几种方法用于管理数据从写高速缓冲存储器到磁盘的“有序”转移。用于管理写高速缓冲存储器的一项普通技术是用指令补充磁盘写操作，以便在写高速缓冲存储器中搜索邻近的数据块。至少要存在两个邻近的数据块，才能定义一个簇，系统将完全按照磁盘写操作来转移该簇。通过减少磁盘存取次数，该技术减少了耗时的寻道操作的总数。第二项已知技术涉及保持“最近使用”(LRU)队列，该队列包括按序使用的一列数据块。该技术使用一个虚拟块数字，即分配给数据块与其在磁盘上的预期存储位置有关的数字，以便按系统的最近使用顺序来为数据块分类。根据“与较早使用的数据块相比，越是最近使用的数据块越有可能被再次使用”这个理论，系统将较早使用的数据块转移到磁盘，同时将最近使用的数据块保留在写高速缓冲存储器中，用于由中央处理器迅速存取。第三项更过时的技术只是在先进先出的基础上从高速缓冲存储器移走块。虽然与数据从缓冲器到磁盘转移有关的所有这三项技术提供了执行存储和检索数据文件的有效方法，但伴随数据从有限数据空间的缓冲器转移到磁盘也产生了一些问题。特别是，如果来自缓冲器的数据不按先进先出的方式被转移到磁盘，那么直到比转移数据的缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理将数据从主计算机转移到磁盘驱动器中的可记录磁盘的缓冲器管理系统，在主计算机上操作磁盘驱动器，可记录磁盘被径向地分成多个相等的伺服片段并被环向地分成多个旋转磁道，其中，磁盘驱动器的类型是可以通过将被定义为选定数量数据块的文件转移到缓冲器供临时存储，来实行主计算机与磁盘之间的数据转移，其特征在于该系统包括：一个被分成多个相等缓冲器扇区的缓冲器表格，其中多个缓冲器扇区中的每个缓冲器扇区都是缓冲器片段中的一个扇区，该缓冲器片段被定义为划分缓冲器表格的多个循环链接列表中 的一个；一个应用程序模块，它可漫游特定缓冲器片段，其中当漫游缓冲器片段时，数据被转移；以及，一个控制模块，用于创建和保存缓冲器表格，控制模块与应用程序模块耦合，以便控制模块响应应用程序模块当前所在索引扇区中的下一扇区指令来管理应用程 序模块的漫游。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SS威廉姆斯，BA库克，GP莫勒，JW海因斯，
申请(专利权)人：西加特技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]