硬盤NCQ技術(shù)

SATA規(guī)范支持許多新的功能，其中之一就是NCQ（Native Command Queuing全速命令排隊）技術(shù)。它是一種使硬盤內(nèi)部優(yōu)化工作負(fù)荷執(zhí)行順序，通過對內(nèi)部隊列中的命令進(jìn)行重新排序?qū)崿F(xiàn)智能數(shù)據(jù)管理，改善硬盤因機械部件而受到的各種性能制約。NCQ技術(shù)是SATAⅡ規(guī)范中的重要組成部分，也是SATAⅡ規(guī)范唯一與硬盤性能相關(guān)的技術(shù)。

??? 首先讓我們來看一下硬盤是怎樣讀寫信息的。硬盤通過將信息寫入磁盤磁道上的特定位置進(jìn)行信息存儲，硬盤訪問磁盤上信息的過程如下：

??? ● 尋找存儲數(shù)據(jù)的目標(biāo)磁碟(platter)，訪問該磁碟。

??? ● 尋找磁碟上存儲數(shù)據(jù)的目標(biāo)磁道(track)，訪問磁道。

??? ● 尋找磁道上存儲數(shù)據(jù)的目標(biāo)簇(cluster)，訪問簇。

??? ● 尋找簇上存書數(shù)據(jù)的目標(biāo)扇區(qū)(sector)，訪問扇區(qū)。

??? ● 尋找目標(biāo)數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)。

??? 通過上面的步驟，硬盤即可獲取所需要的數(shù)據(jù)信息。硬盤寫入數(shù)據(jù)的步驟也是如此，區(qū)別僅僅在于讀操作變?yōu)閷懖僮鳌４蠖鄶?shù)情況下數(shù)據(jù)存入硬盤并非是順序存入，而是隨機存入，甚至有可能一個文件被分配在不同盤片上。對于不支持NCQ的硬盤來說，大量的數(shù)據(jù)讀寫需要反復(fù)重復(fù)上面的步驟，而對于不同位置的數(shù)據(jù)存取，磁頭需要更多的操作，降低了存取效率。支持NCQ技術(shù)的硬盤對接收到的指令按照他們訪問的地址的距離進(jìn)行了重排列，這樣對硬盤機械動作的執(zhí)行過程實施智能化的內(nèi)部管理，大大地提高整個工作流程的效率：即取出隊列中的命令，然后重新排序，以便有效地獲取和發(fā)送主機請求的數(shù)據(jù)，在硬盤執(zhí)行某一命令的同時，隊列中可以加入新的命令并排在等待執(zhí)行的作業(yè)中。顯然，指令排列后減少了磁頭臂來回移動的時間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。

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??? 如上圖所示，如果新的命令恰好是處理起來機械效率最高的，那么它就是隊列中要處理的下一個命令。舉個例子：比如向硬盤下達(dá)一組數(shù)據(jù)傳送指令，由于數(shù)據(jù)在磁盤上分布位不同，磁頭可能會先讀取260扇區(qū)，再讀取7660扇區(qū)，然后又讀取261扇區(qū)……如果我們對指令進(jìn)行優(yōu)化排列，可以先讀260扇區(qū)，接著依次讀261扇區(qū)，最后讀取7660扇區(qū)……顯然，指令排列后減少了磁頭臂來回移動的時間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。并且有效的排序算法除了考慮目標(biāo)數(shù)據(jù)的線性位置，也會考慮其角度位置，并且還要對線性位置和角度位置進(jìn)行優(yōu)化，以使總線的服務(wù)時間最小，這個過程也稱做“基于尋道和旋轉(zhuǎn)優(yōu)化的命令重新排序”。

　　目前希捷、邁拓、日立等硬盤廠商已經(jīng)在SATA硬盤中應(yīng)用了NCQ技術(shù)。不過，要充分享用NCQ技術(shù)，光硬盤支持是不行的，還要對應(yīng)的硬盤控制器（如南橋芯片中的磁盤控制器）支持才行。例如Intel從945芯片組的ICH7R南橋開始支持NCQ技術(shù)，nVidia從nForce4 SLI芯片組開始支持NCQ技術(shù)。