提升多任务作业环境下数据储存装置整体工作效率的方法

摘要

本发明公开了一种提升多任务作业环境下数据储存装置整体工作效率的方法，是将该数据储存装置的目标目录或文件视为一对象，并依据该对象的工作需要计算机主机尽可能立即响应执行、或是可允许计算机主机置于后台作业的工作项目而予以分类。然后将所有与该数据储存装置存取相关的工作项目建立一个执行队列，并依据该对象的作业类别将各个工作项目以节点连结形成一主要执行队列及子执行队列，再依据工作项目执行优先权的高低，以节点逐一串接该子执行队列中的工作项目，最后即可依据该建立的主要执行队列及子执行队列来进行各个工作项目的多任务作业，提升其整体磁盘装置的数据存取效率，加快计算机系统中的多任务作业效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提升计算机系统整体工作效率的方法，特别是指一种在多任务作业环境下提升数据储存装置整体工作效率的方法。

背景技术

在多任务作业环境中，涉及了工作交换(Task Switch)，其主要特点是让多项工作可以同时分享中央处理单元的硬件资源。在这种操作环境下，每一个工作均各自拥有一段中央处理单元的执行时间，若在该预定时间之内，仍无法完成整个动作，则必须暂时释放中央处理单元的控制权，以使中央处理单元能够执行其它工作。这种在一个工作执行时间超过预定时间时，即必须释放中央处理单元的控制权而改由另外一个工作取得该中央处理单元控制权的交换动作，即为工作交换。在进行该工作交换时，必须前一个尚未执行完成的工作的所有处理状态都储存起来，以确保其下一次回复该工作的执行时，能接续前次尚未完成的动作，且亦必须将欲执行的工作的所有处理状态，取回并且回存至中央处理单元的缓存器中。

虽然多任务作业环境提供了同时处理多项工作的工作模式，但实际上，其总体工作执行效率在某些状况中并不一定高。例如以数据储存装置(如硬式磁盘驱动器或光驱)的文件目录复制为例，在微软窗口Microsoft Windows2000操作系统环境下及使用目前商用个人计算机系统的状况下，针对某一大小为数百MB的目录或文件夹(Directory or File Folder)在磁盘储存装置之间作目录复制的作业，所得到的实验数据如下：

1.在只进行单一目录复制作业的情况下(例如将该目录由数据储存装置复制到另一数据储存装置)，所需时间约为7分钟。

2.同时进行两个大小均为数百MB的目录复制作业时，处于前台(Foreground)的复制作业在经过19分钟后完成，而处于后台(Background)的复制作业在经过22分钟之后才完成。

由上列的实际数据分析，很显然地，就数据储存装置的整体效能而言，以MS Windows 2000的多任务处理方式，在多任务作业环境下比起连续执行两次单一复制作业整体所需时间多了一半，多任务作业方式下处于前台的复制作业比起单工作业方式第一个完成的复制作业晚了12分钟，甚至也比单工作业的第二个复制作业晚了5分钟才完成，更不必说多任务作业方式下处于后台的复制作业。

上述工作效率的差异还只是针对两个同时进行的复制作业而已。倘若，同时进行多个目录或文件复制作业，并执行多个应用程序软件时，整个目录或文件夹的复制作业完成的时间更将大幅倍增，而使用者感受到应用程序软件执行进度的缓慢，也不难预期。

对于上述文件目录或文件夹复制作业总体效率不佳的状况，究其原因，乃是因为窗口操作系统MS Windows的多任务作业分时处理(Time Sharing)方式，仅是一味地在多任务作业环境下顾及各个工作之间的执行公平性，反而造成了总体工作执行效率的降低。亦即，在现有的多任务操作系统架构下，其多任务作业的模式，并未针对不同的硬件装置(例如数据储存装置)的存取特性作各别考虑与处理，也因此尽管顾及了各个工作之间的公平性，但却牺牲了整体的执行效率。

现以一个磁盘储存装置为例，其数据存取步骤大致上可归纳如下：

1.主机选择磁盘装置，并发出存取指令。

2.指令被传送到磁盘装置。

3.磁盘装置令音圈或步进马达移动读写头，并定位于所要存取的磁道。

4.藉由轴心马达(Spindle Motor)的旋转，磁盘装置读写头找到所要存取的扇区。

5.磁盘装置读取扇区内的数据，并将其传送到主机、或由主机接收数据，并将其写入扇区。

6.磁盘装置与主机间互相交换状态信息。

其中，影响该磁盘储存装置的数据存取速度较大者如音圈或步进马达在不同磁道间移动读写头所需的询轨时间(Seek Time)、以及轴心马达转动时所需的旋转滞延时间(Rotational latency Time)，另外则是主机与磁盘装置两者间在进行数据传输时所需的数据转移时间(Data Transfer Time)。

尽管主机与磁盘装置间的数据传输速度已通过某些接口技术的使用(例如应用于ATA/ATAPI装置的Ultra DMA周期)，已有相当大幅度的进展，磁盘装置轴心马达的转速也有某种程度的提升，但是移动读写头所需的询轨时间则仍然无可避免的占据了磁盘装置存取数据所需的相当大比例的时间。也因此，如何尽量避免磁盘读写头在不同磁道间来回移动的次数，便成为磁盘装置整体存取效率能否提升的一个重要关键。例如磁盘高速缓存器(DiskCache)或预测缓冲器(Look Ahead Buffer)的技术便是着眼于此所发展出来的技术。

而以目前MS Windows操作系统对磁盘装置的多任务分时处理方式，非但未能减少读写头的移动次数，反而还因轮流服务执行各个与磁盘装置相关工作之故，使读写头在各个工作所属的磁道间移动的次数更为频繁。当操作系统同时处理的工作愈多、各个工作存取的磁盘数据量愈大(远大于磁盘高速缓存或前导缓冲器的容量时)，会致使该磁盘高速缓存一直处于快取失败的状态，且数据量的大小愈接近(亦即同时执行的各个工作之间的重叠时间愈多)时，该磁盘装置的读写头来回移动的次数也就愈多，对整体磁盘存取效率的影响也就愈大。

因此，在一个支持多任务(Multi-tasking)作业的操作系统环境下，要衡量某一个硬件装置的效能，应针对所有执行的任务(Task)或步骤(Process)作整体效能评估，而不适宜只针对单一工作的效率作衡量。否则，非但无法提升整体的工作效率，反而造成系统的工作负担。

因此，本发明特提出执行队列(Execution Queue)的概念与方法，来提升多任务作业环境下数据储存装置的整体工作效率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种提升多任务作业环境下的数据储存装置工作效率的方法，以使一支持多任务作业的计算机系统在执行数据储存装置的数据存取作业时，使磁盘装置的读写头在不同磁道间移动的次数尽量缩减，以加快计算机系统中的多任务作业效率。

本发明的另一目的是提供一种提升多任务作业环境下的数据储存装置整体工作效率的方法，其利用对于同时执行的数据目录或文件复制或转移作业数目的限制，使磁盘装置的读写头在不同磁道间移动的次数尽量缩减，加快了该计算机系统在多任务作业环境下的数据目录或文件的个别复制或转移作业的执行时效。

本发明的另一目的是提供一种可提升采用分时作业方式进行多任务作业的计算机系统的数据储存装置整体工作效率的方法，其一方面利用对于同时执行的数据目录或文件复制或转移作业数目的限制，使磁盘装置的读写头在不同磁道间移动的次数尽量缩减，加快了个别复制或转移作业的执行时效，在另一方面，应用程序软件的执行也因为每次参与分时作业的工作数目的缩减，而加快了程序执行与响应速度，该方法对于使用分时作业方式进行多任务作业的计算机操作系统而言可大幅提升其整体磁盘装置的数据存取效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种提升多任务作业环境下数据储存装置整体工作效率的方法，包括下列步骤：将该数据储存装置的目标目录或文件视为一对象，并依据该目录或文件的处理方式分类成复数种作业类别；将所有与该数据储存装置存取相关的工作项目建立一个执行队列，并依据该对象的作业类别将各个工作项目以节点连结形成一主要执行队列及子执行队列；依据工作项目执行优先权的高低，以节点逐一串接该子执行队列中的子工作项目；依据该主要执行队列及子执行队列来进行各个工作项目的多任务作业。

也就是说，为了实现上述的本发明目的，本发明的具体实施例中是将一支持多任务作业的计算机系统中数据储存装置的目标目录或文件视为一对象，并依据该对象的工作需要计算机主机尽可能立即响应执行、或是可允许计算机主机置于后台作业的工作项目而予以分类成第一及第二作业类别。然后将所有与该数据储存装置存取相关的工作项目建立一个执行队列，并依据该对象的作业类别将各个工作项目以节点连结形成一主要执行队列及子执行队列，再依据工作项目执行优先权的高低，以节点逐一串接该子执行队列中的工作项目。该第一类作业类别的工作项目在主要执行队列中均拥有一个节点，而属于第二类作业类别的所有工作项目在该主要执行队列中最多只拥有一个节点，以使每一轮的多任务作业，该第二类作业类别的工作项目中只有拥有最高执行优先权者可被执行，而该执行优先权的决定方式，是以该目标对象的工作剩余数据量的大小而决定该对象的执行优先权高低，工作剩余数据量愈小者，其执行优先权愈高。

本发明的其它目的及其设计，将藉由以下的较佳实施例及附图作进一步的说明，如下：

附图说明

图1显示本发明以执行队列来执行多任务作业的控制流程图；

图2显示本发明中将目录或文件的复制或转移作业与数个应用程序建立一执行队列的示意图；

图3显示在一目录或文件的复制或转移作业串行中，以文件数据量来决定执行优先权次序的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3、4、N          工作项目

11、12                 子工作项目

51、52、53、54...5N    复制或转移作业

具体实施方式

首先参阅图1所示，其显示本发明以执行队列来执行多任务作业的控制流程图，而图2显示本发明中将目录或文件的复制或转移作业与数个应用程序建立一执行队列的示意图。在此实施例中，是以磁盘装置在进行文件复制或转移的作业作一较佳实施例说明，凡本领域的普通技术人员当可理解本发明的技术应可应用于其它的领域。

在本发明的实施例中，首先将磁盘装置的目标目录或文件视为一个对象(Object)(步骤101)，然后依据该对象的处理方式予以分类(步骤102)，例如可针对该目标目录或文件分为建立、开启、读取、写入、关闭、复制、转移、删除等。而从使用者对于该对象的使用感受着眼，将磁盘装置的目录及文件的动作分成以下两个作业类别：

1.需要计算机主机尽可能立即响应者：例如执行某应用程序软件过程中对目录或文件所作的建立、开启、读取、写入、关闭等动作。

2.可允许计算机置于后台(Background)作业者：例如对目录或文件的删除、复制、转移等。

按照上列作业类别的分类方式，计算机主机的操作系统在步骤103中，将所有与磁盘装置相关的工作建立一个执行队列(Execution Queue)，并以节点连结成一主要执行队列(步骤104)。接着是将该第二类子工作项目的执行优先权的高低，以节点逐一串接为子执行队列(步骤105)。最后，即可依据该主要执行队列及子执行队列来进行各个工作项目的多任务作业(步骤106)。参阅图2所示，该主要执行队列中包括第一个工作项目1，其用来执行目录或文件的复制或转移作业。在该第一个工作项目1之后，则由数个工作项目2～N等应用软件的执行，组合形成该主要执行队列。

在该执行队列中，每一个属于前述第一类作业类别的工作项目(即需要计算机主机尽可能立即响应执行的工作)，在该执行队列中均拥有一个节点(Node)，亦即每一个属于前述第一类作业类别的工作项目乃组合成一主要执行队列。而属于上述第二类作业类别的工作项目(即可允许计算机置于后台作业的工作)乃形成子执行队列(例如子工作项目11、12)，在该主要执行队列中最多只拥有一个节点，亦即每一轮的多任务作业，就第二类作业类别工作而言，只有拥有最高执行优先权(Priority)者可被执行。

所有的第二作业类别的工作项目依照执行优先权的高低逐一串接为另一个子执行队列，当最高执行优先权的工作已全部执行完毕，该工作在主要执行队列中的地位即由次高执行优先权的工作取而代之。例如工作项目1、及子工作项目11、12所组成的执行队列中，当最高执行优先权的工作项目1执行完毕后，该工作在主要执行队列中的地位即由次高执行优先权的子工作项目11取而代之。

而前述第二类作业类别的工作项目的执行优先权的决定方式，则可采用工作剩余数据量的大小为判断依据，数据量愈小者，执行优先权愈高(LSF，Least Size First)。图3显示在一目录或文件的复制或转移作业串行中，以文件数据量来决定执行优先权次序的示意图。在该图式中所示，欲作复制或转移的目标目录或文件的剩余数据量是由小至大，故目标目录或文件的复制或转移作业51、52、53、54...5N的执行优先权次序即是由高至低。

藉由上述方式进行磁盘装置相关的多任务作业，一方面利用对于同时执行的目录或文件复制或转移作业数目的限制，使磁盘装置的读写头在不同磁道间移动的次数尽量缩减，加快了个别复制或转移作业的执行时效，而另一方面应用程序软件的执行也因为每次参与分时作业(Time Sharing)的工作数目的缩减，而让使用者体验到较快的程序执行与响应速度。对于使用分时作业方式进行多任务作业的计算机操作系统而言(如MS Window、或其它OS例如LINUX)，此方法可大幅提升其整体磁盘装置的数据存取效率。

综上所述，本发明所提供的在多任务作业环境下提升数据储存装置整体工作效率的方法确具很高的产业利用价值。上述实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，任何本领域的普通技术人员可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明所保护的专利范围内。