缓存装置、通信设备以及计算机程序产品的制作方法

专利名称：缓存装置、通信设备以及计算机程序产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及缓存装置、通信设备以及计算机程序产品。
背景技术：
为了更全面地描述本发明所属技术领域的状态，在本申请的下文中将引用或确定的所有专利、专利申请、专利公开、科技论文等将以全文方式通过引用并入本文中。通常，为了在厂房、工厂等中实现高水平自动操作，已实现了分布式控制系统(DCS)，在该分布式控制系统中，被称为现场装置的现场装备(测量仪器和致动器)经由通信总线连接到管理和控制现场装置的装置管理设备。在这种分布式控制系统中，通常使用缓存装置将数据传输的延迟缓解到最小可能，从而提高传输效率。分布式控制系统中使用的缓存装置将从现场装置获得的装置特性信息和从使用DDS (数据描述规范)创建的DD (装置描述)文件中获得的参数特性信息作为缓存数据保存在例如RAM (随机存取存储器)等的存储器中。在此情况下，上述装置特性信息为指示现场装置的ID (识别符)或名称的标记、内部现场装置计算时段、以及指示现场装置的其他特征的信息。上述参数特性信息为现场装置中使用的参数(例如，存储测量结果的参数、或计算的参数)，例如数据长度、符号、别称和指示其他特征的信息。具体地说，在存在从主机装置(例如，装置管理设备)向现场装置的参数读取或写入请求时，上述缓存装置响应于来自现场装置和DD文件的请求来获得执行处理所需的装置特性信息和参数特性信息并且作为缓存数据保存，并且响应于该请求执行处理。随后，如果再次接收相同请求，通过使用保存为缓存数据的装置特性信息和参数特性信息响应于该请求执行处理，消除了从现场装置获得装置特性信息所需的时间以及分析DD文件来获得参数特性信息所需的时间。日本未审查专利申请、首次公开N0.2003-333121披露了一种现场装置通信设备，其设置在主机装置和控制现场装置的控制器之间，其与主机装置的GUI装置完全异步通信并且经由控制器与现场装置通信。另外，日本未审查专利申请、首次公开N0.2006-91961披露了一种通信接口，其具有其中登记了来自主机应用程序的请求的请求缓存和其中存储了来自现场装置的响应的响应缓存。如所披露的，例如，在日本未审查专利申请、首次公开N0.2006-91961中，来自主机装置的请求和来自现场装置的响应无一例外地按照惯例全都作为缓存数据保存在存储器中。基于此，甚至不存在再次参考期望的信息也作为缓存数据保存在存储器，这导致存储容量的不必要的使用。近年来，可与上千种现场装置连接的通信设备已经投入应用，对于这种通信设备，需要巨大的存储器量以保存缓存数据。
另外，因为来自上述现场装置的响应等通常全都作为缓存数据保存在存储器中，所以根据存储器的容量可连接的现场装置的最大数量受到限制。尽管可以设想，如果用于缓存的存储器扩展是可行的，则现场装置的最大数量的增加是可行的，但是如果不能扩展存储器，则现场装置的最大数量不可能增加。

发明内容
一种缓存装置，可以包括:第一存储单元，其配置成存储第一缓存数据；第二存储单元，其配置成存储缓存文件，该缓存文件将第一缓存数据的副本存储成第二缓存数据；读取单元，其配置成响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在第一存储单元中的第一缓存数据和已存储在第二存储单元中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一；以及指令单元,其配置成基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率(probabilityof expecting futurereferencing request),所述指令单兀配置成基于该概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据。指令单元可以配置成计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率。指令单元可以配置成计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率，并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来 指令所述读取单元选择和读取第一缓存数据和
第二缓存数据之一。读取单元可以配置成:如果所述读取单元基于来自所述指令单元的指令从读取存储在第一存储单元中的第一缓存数据切换到读取存储在第二存储单元中的缓存文件中的第二缓存数据，则所述读取单元删除已存储在第一存储单元中的对应的第一缓存数据。指令单元可以配置成基于下式(I):P (t) =l_exp (_ λ X t)…(I)来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P (t)，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。缓存装置可以进一步包括:参考计数器，其配置成对参考事件在单位时间内的数量进行计数；以及事件计数器，其配置成对设立为比单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数。一种与现场装置通信的通信设备可以包括:DD文件保存单元，配置成保存指示了在现场装置中使用的参数的特征的参数特性信息；以及缓存装置，包括:第一存储单元，配置成将从现场装置获得并且指示了现场装置的特征的装置特性信息以及从DD文件保存单元获得的参数特性信息存储为第一缓存数据；第二存储单元，配置成存储缓存文件，该缓存文件将第一缓存数据的副本存储为第二缓存数据；读取单元，配置成响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在第一存储单元中的第一缓存数据和已存储在第二存储单元中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一；以及指令单元，其配置成基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率，所述指令单元配置成基于该概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据。指令单元可以配置成计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率。
指令单元可以配置成计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率，并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来指令所述读取单元选择和读取第一缓存数据和
第二缓存数据之一。读取单元配置成:如果所述读取单元基于来自所述指令单元的指令从读取存储在第一存储单元中的第一缓存数据切换到读取存储在第二存储单元中的缓存文件中的第二缓存数据，则所述读取单元删除已存储在第一存储单元中的对应的第一缓存数据。指令单元可以配置成基于下式(I):P (t) =l_exp (_ λ X t)...(I)来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P (t)，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。该缓存装置可以进一步包括:参考计数器，其配置成对参考事件在单位时间内的数量进行计数；以及事件计数器，其配置成 对设立为比单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数。通信设备可以进一步包括:队列处理器，包括FIFO存储器。所述指令单元可以配置成将参数单位时间设置为如下时间:在该时间期间，一旦从终端装置发送用于参考现场装置的参数的读取请求或写入请求，该读取请求或写入请求就被保存在FIFO存储器中。通信设备可以进一步包括:通信处理器。如果存在来自外部的读取或写入现场装置的参数的请求，则所述通信处理器可以分别从现场装置和DD文件保存单元获得响应于所述请求执行处理所需的各个装置特性信息和参数特性信息，并且执行将装置特性信息和参数特性信息作为缓存数据写入缓存装置的处理。如果再次出现相同的请求，则所述通信处理器可以执行读取作为缓存数据保存在缓存装置中的装置特性信息和参数特性信息的处理。一种在非瞬时性计算机可读介质上实施的计算机程序产品可以包括:将第一缓存数据存储在第一存储装置中的指令；将缓存文件存储在第二存储装置中的指令，该缓存文件把第一缓存数据的副本存储成第二缓存数据；响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在第一存储装置中的第一缓存数据和已存储在第二存储装置中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一的指令；以及基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率并且基于该概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据的指令。该计算机程序产品可以进一步包括:计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率的指令。该计算机程序产品可以进一步包括:计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率，并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来指令所述读取单元选择和读取第一缓存数据和第二缓存数据之一的指令。该计算机程序产品可以进一步包括:如果读取单元基于来自指令单元的指令从读取存储在第一存储装置中的第一缓存数据切换到读取存储在第二存储装置中的缓存文件中的第二缓存数据，则删除已存储在第一存储装置中的对应的第一缓存数据的指令。该计算机程序产品可以进一步包括:基于下式(I):P (t) =l_exp (_ λ X t)...(I)来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P(t)的指令，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。该计算机程序产品可以进一步包括:对参考事件在单位时间内的数量进行计数的指令；以及对设立为比单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数的指令。


根据结合附图的某些优选实施例的以下描述，本发明的以上特征和优点将更加明显，在附图中:图1为示出了根据本发明的第一优选实施例的通信设备的构成的主要部分的框图；图2是示出了根据本发明的第一优选实施例的缓存装置的构成的主要部分的框图；图3是示出了根据本发明的第一优选实施例的缓存装置的缓存监测单元的操作的流程图；以及图4是描述了在根据本发明的第一优选实施例的缓存装置的缓存监测单元处执行的操作的定时图。
具体实施例方式现在将参考示例性优选实施例描述本发明。本领域技术人员将认识到，可以利用本发明的教导完成许多替代优选实施例并且本发明不限于本文用于说明目的所例举的优选实施例。将参考附图具体描述根据本发明的第一优选实施例的缓存装置、缓存程序和通信设备。图1是示出了根据本发明的第一优选实施例的通信设备的构成的主要部分的框图。如图1所示，作为根据第一优选实施例的通信设备，现场装置通信设备I连接到网络NI和现场总线BI。现场装置通信设备I可以与连接到网络NI的终端装置2以及连接到现场总线BI的现场装置31、32和33通信。尽管，为了简化描述，现场装置31、32和33将直接连接到现场总线BI，但是，可替代地，现场装置31、32和33可以经由控制现场装置的控制器连接到现场总线BI。另外，尽管在这种情况下，一个终端装置2直接连接到连接了现场装置通信设备I的网络NI，但是连接现场装置通信设备I和终端装置2的网络的构成是任意的，同样连接到网络NI的终端装置2的数量也是任意的。现场装置通信设备I具有完全异步接口单元11、队列处理器12、通信处理器13、现场通信接口单元14、DD文件保存单元15和缓存模块16。DD文件保存单元15保存利用DDS (数据描述规范)创建的DD (装置描述)文件。DD文件存储指示现场装置31、32和33中使用的参数的特征的参数特性信息。缓存模块16在下文中可以称为缓存装置。完全异步接口单元11连接到网络NI，并且与终端装置2经由两者之间的网络NI异步通信。队列处理器12具有FIFO (先进先出)存储器17。队列处理器12借助完全异步接口单元11执行数据的输入/输出处理，从而平滑地执行与完全异步接口单元11的异步通信。通信处理器13控制经由网络NI与终端装置2执行的通信以及经由现场总线BI与现场装置31、32和33执行的通信。通信处理器13还把要存储为缓存数据的数据写入缓存模块16，并且在必要时执行处理以获得保存在缓存模块16中的缓存数据。具体地说，在存在用于从终端装置2发布给现场装置31、32和33的读取或写入参数的请求时，通信处理器13分别从现场装置31、32和33以及DD文件保存单元15获得响应于该请求执行处理所需的各个装置特性信息和参数特性信息，并且执行用于将其作为缓存数据写入缓存模块16中的处理。如果再次出现相同的请求，则通信处理器执行用于读取作为缓存数据保存在缓存模块16中的装置特性信息和参数特性信息的处理。在此情况下，上述装置特性信息为指示现场装置的ID (识别符)或名称的标记、内部现场装置计算时段、以及指示现场装置的其他特征的信息。上述参数特性信息为指示现场装置中使用的数据长度、符号、别称和其他参数特征的信息(例如，存储测量结果的参数、或计算的参数)。现场通信接口单元14连接到现场总线BI并且经由现场总线BI与现场装置31、32和33通信。现场通信接口单元14可以是这样的接口单元，该接口单元执行符合诸如下列的多个通用工业过程通信协议的通信=HART (可寻址远程传感器高速通道，注册商标)、基金会现场总线(注册商标)、PR0FIBUS (注册商标)或BRAIN通信协议。DD文件保存单元15存储使用DDS (数据描述规范)创建的并且其中对上述参数特性信息进行编码的DD (装置描述)文件。缓存模块16为将上述装置特性信息和参数特性信息保存为缓存数据的模块。图2是示出了根据本发明的第一优选实施例的缓存模块16的构成的主要部分的框图。如图2所示，作为第一优选实施例的缓存装置，缓存模块16具有接口单元21、RAM22、盘设备23、缓存数据选择器单元24、缓存监测单元25、参考计数器26和事件计数器27。RAM22在下文中可以称为第一存储单元或第一存储装置。盘设备23在下文中可以称为第二存储单元或第二存储装置。缓存数据选择器单元24在下文中可以称为读取单元或读取装置。缓存监测单元25在下文中可以称为指令单元或指令装置。接口单元21借助在现场装置通信设备I中提供的通信处理器13来执行作为缓存数据的装置特性信息和参数特性信息的输入/输出处理。RAM22为易失性存储器，例如DRAM (动态随机存取存储器)，其在缓存数据选择器单元24的控制下将来自通信处理器13的装置特性信息和参数特性信息存储为缓存数据Dl到Dn。盘设备23例如为硬盘设备。盘设备23在缓存数据选择器单元24的控制下将作为缓存数据Dl到Dn的副本的数据存储在对应的缓存文件Fl到Fn中。具体地说，缓存数据Dl的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件Fl中，缓存数据D2的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件F2中，以及缓存数据Dn的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件Fn中。缓存数据选择器单元24基于来自缓存监测单元25的指令将数据写入RAM22和盘设备23，并且还从RAM22和盘设备23中读取数据。具体地说，在经由接口单元21从通信处理器13输入装置特性信息和参数特性信息时，缓存数据选择器单元24使得RAM22将该信息存储为缓存数据Dl到Dn并且还使得盘设备23中存储的缓存文件Fl到Fn存储对应的缓存数据Dl到Dn的副本。具体地说，缓存数据Dl的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件Fl中，缓存数据D2的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件F2中，以及缓存数据Dn的副本存储在盘设备23中存储的缓存文件Fn中。在从通信处理器13输入下文称为参考事件的针对保存在缓存模块16中的缓存数据的参考请求时，缓存数据选择器单元24将该事件的通知，下文称为参考事件通知，告知缓存监测单元25。而且，在从通信处理器13输入参考事件时，缓存数据选择器单元24基于来自缓存监测单元25的指令来选择并读取存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn以及存储在盘设备23的缓存文件Fl到Fn中的一个。在缓存数据选择器单元24基于来自缓存监测单元25的指令从读取RAM22中存储的缓存数据切换到读取盘设备23中存储的缓存文件中的缓存数据时，执行控制从而删除已存储在RAM22中的对应的缓存 数据。进行这种控制从而有效地利用RAM22。缓存监测单元25监测对存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn进行参考的频率，并且使用该监测结果来指令选择和读取存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn以及存储在盘设备23中的缓存文件Fl到Fn中的一个。在缓存监测单元25中，执行与存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn的每一个对应的缓存监测处理Pl到Pn，从而单独地监测缓存数据Dl到Dn0具体地说，缓存监测单元25计算每单位时间内的对于存储在RAM22中的各个缓存数据Dl到Dn的过去参考事件的平均数，并且基于将每个缓存数据的平均次数作为参数的指数分布来确定针对每个缓存数据Dl到Dn的未来参考事件的概率。在此情况下，如果每单位时间内的过去参考事件的平均数为λ，则从当前时间点开始在未来时刻t处所期望的参考事件的概率P (t)由下式(I)给出。P (t) =l_exp (_ λ X t)…(I)缓存监测单元25利用式(I)确定直到多个时间点的对未来参考事件的期望的各个概率，并且根据确定的概率的增加/减少趋势来指令选择和读取存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn以及存储在盘设备23中的缓存文件Fl到Fn中之一。例如，如果确定的概率为增加趋势，则发出指令从而选择和读取存储在RAM22中的缓存数据Dl到Dn，而如果确定的概率为减小趋势，则发出指令以便选择和读取存储在盘设备23中的缓存文件Fl到Fn中的缓存数据。接下来，将描述具有上述构成的现场装置通信设备I的操作。在此情况下，将描述从终端装置2向连接到现场总线BI的现场装置31、32和33输出参数读取请求的情况下的操作。为了简化描述，假定在初始条件下，在缓存模块16中未保存缓存数据。在从终端装置2输出针对现场装置31、32和33的参数读取请求时，读取请求经由网络NI发送到现场装置通信设备1，并且在现场装置通信设备I的完全异步接口单元11处被接收。在完全异步接口单元11处接收的读取请求经由队列处理器12输入到通信处理器13。在发生这种情况时，通信处理器13控制现场通信接口单元14，与现场装置31、32和33通信从而获得装置特性信息并且还解释存储在DD文件保存单元15中的DD文件从而获得参数特性信息。接下来，通信处理器13将获得的装置特性信息和参数特性信息作为缓存数据输出到缓存模块16，并且响应于来自终端装置2的读取请求对终端装置2做出响应。该响应经由队列处理器12和完全异步接口单元11被发送到终端装置2。从通信处理器13输出的缓存数据经由缓存模块16的接口单元21输入到缓存数据选择器单元24，并且作为缓存数据Dl存储在RAM22中，在盘设备23中创建缓存文件Fl从而存储缓存数据Dl的副本。在发生这种情况时，指示已存储了缓存数据Dl的信息从缓存数据选择器单元24输出到缓存监测单元25，并且在缓存监测单元25处执行缓存监测处理P1。借助于此，开始图3所示的处理。图3是示出了根据本发明的第一优选实施例的缓存装置16的缓存监测单元25的操作的流程图。图4是描述了在根据本发明的第一优选实施例的缓存装置16的缓存监测单元25处执行的操作的定时图。在此情况下，为了针对存储在RAM22中的缓存数据Dl来计算每单位时间内的过去参考事件的平均数，缓存监测单元25使用参考计数器26和事件计数器27两个计数器。参考计数器26在上述单位时间内对参考事件的数量计数。事件计数器27在被建立为比上述单位时间短的、下文中被称为参数单位时间的时间内对参考事件的数量计数。上述单位时间为图4所示的时间Tl (例如，从时刻tlO到时刻til的时间)，例如，该时间被设置为I秒。上述参数单位时间为图4所示的时间T2(例如，从时刻tlO到时刻tlOl的时间)，例如，该时间被设置为0.1秒。缓存监测单元25例如将上述参数单位时间T2设置为这样的时间:在该时间期间，一旦用于参考现场装置31、32和33的参数的读取请求或写入请求从终端装置2发出，就被保存在现场装置通信设备I的队列处理器12中提供的FIFO存储器17中。这种参数单位时间T2的设置和对该参数单位时间T2期间发生的参考事件的数量进行计数的事件计数器的使用被执行为使得即使在参数单位事件T2内发生多个参考事件，因为利用基于指数分布的式(I)计算概率，所以参考单位时间T2内参考事件的出现数量也限制于I。在开始图3的处理时，缓存监测单元25首先初始化参考计数器(步骤Sll)并且随后初始化事件计数器(步骤S12)。在完成该初始化时，缓存监测单元25判断是否存在来自缓存数据选择器单元24的参考事件通知(步骤S13)。如果判断存在参考事件通知(“是”判断结果)，则缓存监测单元25将事件计数器递增(步骤S14)并且再次判断是否存在参考事件通知(步骤S13)。然而，如果判断不存在参考事件通知(步骤S13中的“否”判断结果)，则缓存监测单元25判断参数单位时间T2是否已过去(步骤S15)。例如，判断是否已到达比图4所示的时刻tlO晚参数单位时间T2的时刻tlOl。如果判断参数单位时间T2没有过去(“否”判断结果)，则再次判断是否存在参考事件通知(步骤S13)。然而，如果判断参数单位时间T2已经过去(步骤S15处的“是”判断结果)，则判断事件计数器的值是否为O (步骤S16)。如果判断事件计数器值不为O (“否”判断结果)，则缓存监测单元25将参考计数器递增(步骤S17)并且判断单位时间Tl是否已过去(步骤S18)。然而，如果判断事件计数器值为O (“是”判断结果)，则缓存监测单元25不将参考计数器递增并且判断单位时间Tl是否已过去(步骤S18)，在步骤S18，例如判断是否已到达比图4所示的时刻tlO晚单位时间Tl的时刻til。如果判断单位时间Tl没有过去(步骤S18的“否”判断结果)，则缓存监测单元25初始化事件计数器(步骤S12)，然后在随后的参数单位时间T2中(例如，在从时刻tlOl到时刻tl02的时间中)执行参考事件监测(步骤S13到S15)。然而，如果判断单位时间Tl已经过去(步骤S18的“是”判断结果)，则缓存监测单元25保存参考计数器值(步骤S19)并且判断在单位时间Tl内是否执行了所设立的次数的参考事件监测(步骤S20)。例如，判断在单位时间Tl内是否监测了 10次参考事件，从而针对从图4所示的时刻tlO到时刻t20的所有单位时间Tl执行参考事件监测。如果判断没有执行所设立次数的参考事件监测(步骤S20的“否”判断结果)，则缓存监测单元25初始化参考计数器和事件计数器(步骤Sll和S12)，并且随后在下一个单位时间Tl (例如，从时刻til到时刻tl2的时间)内监测参考事件(步骤S13到S18)。然而，如果判断已执行所设立次数的参考事件监测(步骤S20的“是”判断结果)，则缓存监测单元25计算参考计数器所计数的计数值的平均值(平均次数λ)(步骤S21)。具体地说，计算步骤S19保存的参考计数器的计数值的平均值。在计算过去已发生参考事件的单位时间内的平均次数λ时，缓存监测单元25使用上述式(I)来计算直至未来时间点的发生参考事件的概率(步骤S22)。例如，如果当前时间点为图4所示的时刻t20，则缓存监测单元25计算从时刻t20直到作为其后参考单位时间T2的时刻t201期望将会发生的参考事件的概率P (t201)，以及从时刻t201直到作为其后参数单位时间T2的时刻t202期望将会发生的参考事件的概率P (t202)。在此情况下，如果在步骤S21处计算的平均次数λ为5并且参数单位时间Τ2为
0.1 (秒)，则使用上述式(I)如下计算上述概率P(t201)和P(t202)。P (t201) =l-exp (_0.5) =0.39P(t202)=l-exp (-1)=0.63在此情况下，如果将计算的概率低于0.5 (50%)的情况认为是表明不存在参考事件发生的期望，而将计算的概率至少为0.5 (50%)的情况认为是表明存在参考事件发生的期望，则可以认为从时刻t20直到时刻t201不存在发生参考事件的期望，而从时刻t20直到时刻t202存在发生参考事件的期望。在完成以上处理时，缓存监测单元25基于计算的概率来指令缓存数据选择器单元24是选择和读取存储在RAM22中的缓存数据Dl，还是选择和读取存储在盘设备23中的缓存文件Fl中的缓存数据(步骤S23)。例如，在上述示例中，因为在从时刻t20直到时刻t201的时间内无发生参考事件的期望，但是在从时刻t20直到时刻t202的时间内有发生参考事件的期望，所以缓存监测单元25指令读取存储在RAM22中的缓存数据Dl。在此情况下，如果从图4所示的时刻t20直到时刻t203的时间内参考事件的期望概率P(t203)小于0.5 (50%)，则缓存监测单元25指令读取存储在盘设备23中的缓存文件Fl中的缓存数据。而且，如果将对存储在RAM22中的缓存数据Dl的读取切换到对存储在盘设备23中的缓存文件Fl中的缓存数据的读取，则缓存数据选择器单元24删除存储在RAM22中的缓存数据Dl。如果在上述切换之后参考事件概率再次上升到至少为0.5(50%)，则缓存监测单元25指令读取存储在RAM22中的缓存数据Dl。在完成该操作时，缓存数据选择器单元24将已存储在盘设备23中的缓存文件Fl中的缓存数据作为缓存数据Dl存储在RAM22中。如上所述，在第一优选实施例中，除了将缓存数据存储在RAM22中之外，还进行作为缓存文件中的缓存数据在盘设备23中的存储，根据对参考缓存数据的过去请求频率来确定未来参考请求的期望概率，并且基于该概率进行对RAM中的缓存数据或者盘设备中的缓存文件中的缓存数据的读取。为此，除了实现存储器的有效利用之外，可以在不扩展存储器的情况下增加可连接现场装置的数量。尽管上面根据本发明的第一优选实施例描述了缓存装置和通信设备，但是本发明不限于上述优选实施例，并且可以在本发明的范围内进行各种修改。例如，尽管在上述优选实施例中，针对作为缓存装置并入现场装置通信设备I中的缓存模块16进行了描述，但是可以将缓存模块16实现为独立装置。另外，可取的是，将作为缓存装置的缓存模块16中使用的信息(例如，表示单位时间Tl、参数单位时间T2等的信息)存储在设置文件中，并且通过编辑使得该设置文件的内容可变。而且，作为缓存装置的缓存模块16的功能可以由硬件或者以软件方式实现。即，可以将实现缓存模块16的功能的程序安装到计算机中，从而实现缓存模块16的功能的软件实现。实现缓存模块16的功能的程序可以存储在例如CD-ROM的记录介质中，并且也可以从例如因特网的网络下载。本发明的优选实施例实现了存储器的有效利用，并且提供了能在无需存储器扩展的情况下使得连接的现场装置数量增加的缓存装置、缓存程序和通信设备。根据本发明的优选实施例，根据过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率，并且根据该概率，选择和读出存储在第一存储单元(RAM)中的缓存数据或者存储在第二存储单元(盘设备)中的缓存文件中的缓存数据，从而实现存储器的有效利用。借助于此，可以在不增加存储器的情况下增加可连接现场装置的数量。如本文使用的，以下方向术语“向前、向后、向上、向下、右、左、垂直、7jC平、之下、横向、行和列”以及其他类似方向术语指的是以本发明来配备的设备的那些方向。因此，在用于描述本发明时，这些术语应当相对于以本发明来配备的设备来解释。术语“配置”用来描述包括被构造和/或编程来执行希望的功能的硬件和/或软件的装置的组件、单元或部件。而且，权利要求中表述为“装置+功能”的术语应当包括可以用来执行本发明的那个部分的功能的任何结构。使用术语“单元”来描述被构造和/或编程来执行希望的功能的硬件和/或软件的组件、单元或部件。硬件的典型示例可以包括但不限于装置和电路。尽管以上描述和图示了本发明的优选实施例，但是应当理解，这些是本发明的示例并且不应认为是限制。可以在不脱离本发明的范围的情况下进行添加、省略、替代和其他修改。因此，本发明不应当理解为由前述说明来限定，而仅由权利要求的范围来限定。
权利要求
1.一种缓存装置，包括: 第一存储单元，其配置成存储第一缓存数据； 第二存储单元，其配置成存储缓存文件，所述缓存文件将所述第一缓存数据的副本存储为第二缓存数据； 读取单元，其配置成响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在所述第一存储单元中的第一缓存数据和已存储在所述第二存储单元中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一；以及 指令单元，其配置成基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率，所述指令单元配置成基于所述未来参考请求的期望概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据。
2.根据权利要求1所述的缓存装置，其中所述指令单元配置成计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率。
3.根据权利要求1所述的缓存装置，其中所述指令单元配置成计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率，并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来指令所述读取单元选择和读取第一缓存数据和第二缓存数据之一。
4.根据权利要求1所述的缓存装置，其中所述读取单元配置成:如果所述读取单元基于来自所述指令单元的指令从读取存储在所述第一存储单元中的第一缓存数据切换到读取存储在所述第二存储单元中的缓存文件中的第二缓存数据，则所述读取单元删除已存储在所述第一存储单元中的对应的第一缓存数据。
5.根据权利要求1所述的缓存装置，其中所述指令单元配置成基于下式(I):P (t) =l_exp (_λ Xt)...(I) 来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P (t)，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。
6.根据权利要求1所述的缓存装置，进一步包括: 参考计数器，其配置成对参考事件在单位时间内的数量进行计数；以及 事件计数器，其配置成对设立为比所述单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数。
7.一种与现场装置通信的通信设备，所述通信设备包括: DD文件保存单元，其配置成保存指示了在现场装置中使用的参数的特征的参数特性信息；以及 缓存装置，包括: 第一存储单元，其配置成将从所述现场装置获得并且指示了现场装置的特征的装置特性信息、以及从所述DD文件保存单元获得的参数特性信息存储为第一缓存数据； 第二存储单元，其配置成存储缓存文件，所述缓存文件将所述第一缓存数据的副本存储为第二缓存数据； 读取单元，其配置成响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在所述第一存储单元中的第一缓存数据和已存储在所述第二存储单元中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一；以及指令单元，其配置成基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率，所述指令单元配置成基于所述未来参考请求的期望概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据。
8.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述指令单元配置成计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率。
9.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述指令单元配置成计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率，并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来指令所述读取单元选择和读取第一缓存数据和第二缓存数据之一。
10.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述读取单元配置成:如果所述读取单元基于来自所述指令单元的指令从读取存储在所述第一存储单元中的第一缓存数据切换到读取存储在所述第二存储单 元中的缓存文件中的第二缓存数据，则所述读取单元删除已存储在所述第一存储单元中的对应的第一缓存数据。
11.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述指令单元配置成基于下式(I):P (t) =l_exp (_λ Xt)...(I) 来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P (t)，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。
12.根据权利要求7所述的通信设备，进一步包括: 参考计数器，其配置成对参考事件在单位时间内的数量进行计数；以及 事件计数器，其配置成对设立为比所述单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数。
13.根据权利要求12所述的通信设备，进一步包括: 队列处理器，其包括FIFO存储器，并且其中 所述指令单元配置成将所述参数单位时间设置为如下时间:在该时间期间，一旦从终端装置发送用于参考现场装置的参数的读取请求或写入请求，就将所述读取请求或写入请求保存在FIFO存储器中。
14.根据权利要求7所述的通信设备，进一步包括: 通信处理器，其中 如果存在来自外部的读取或写入现场装置的参数的请求，则所述通信处理器分别从现场装置和DD文件保存单元获得响应于所述请求执行处理所需的装置特性信息和参数特性信息的每一个，并且执行用于将装置特性信息和参数特性信息作为缓存数据写入缓存装置的处理，以及 如果再次出现相同的请求，则所述通信处理器执行用于读取作为缓存数据保存在缓存装置中的装置特性信息和参数特性信息的处理。
15.一种在非瞬时性计算机可读介质上实施的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括: 将第一缓存数据存储在第一存储装置中的指令； 将缓存文件存储在第二存储装置中的指令，该缓存文件把第一缓存数据的副本存储成第二缓存数据；响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在第一存储装置中的第一缓存数据和已存储在第二存储装置中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一的指令；以及 基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率并且基于所述未来参考请求的期望概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据的指令。
16.根据权利要求15所述的计算机程序产品，进一步包括: 计算每单位时间内的过去参考请求的平均值，并且基于将所述平均值作为参数的指数分布来确定未来参考请求的期望概率的指令。
17.根据权利要求15所述的计算机程序产品，进一步包括: 计算直到多个时间点的未来参考请求的各个期望概率并且基于已计算出的概率的增大/减小趋势来指令读取单元选择和读取第一缓存数据和第二缓存数据之一的指令。
18.根据权利要求15所述的计算机程序产品，进一步包括: 如果读取单元基于来自指令单元的指令从读取存储在第一存储装置中的第一缓存数据切换到读取存储在第二存储装置中的缓存文件中的第二缓存数据，则删除已存储在第一存储装置中的对应的第一缓存数据的指令。
19.根据权利要求15所述的计算机程序产品，进一步包括: 基于下式(I):P (t) =l_exp (_λ Xt)...(I) 来计算从当前时间点到未来时间t处的未来参考请求的期望概率P(t)的指令，其中每单位时间内的过去参考事件的平均数为入。
20.根据权利要求15所述的计算机程序产品，进一步包括: 对参考事件在单位时间内的数量进行计数的指令；以及 对设立为比所述单位时间短的时间的参数单位时间内的参考事件的数量进行计数的指令。
全文摘要
本发明提供了缓存装置、通信设备以及计算机程序产品。一种缓存装置，可以包括第一存储单元，其配置成存储第一缓存数据；第二存储单元，其配置成存储缓存文件，该缓存文件将第一缓存数据的副本存储成第二缓存数据；读取单元，其配置成响应于来自外部的参考请求来选择和读出已存储在第一存储单元中的第一缓存数据和已存储在第二存储单元中所存储的缓存文件中的第二缓存数据之一；以及指令单元，其配置成基于过去参考请求的频率来确定未来参考请求的期望概率，所述指令单元配置成基于该概率来指令将选择并读出第一缓存数据还是第二缓存数据。
文档编号G06F12/08GK103218310SQ201310016129
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月16日 优先权日2012年1月19日
发明者和城光弘 申请人:横河电机株式会社