硬盤(pán) 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(duì)）技術(shù)。它是一種使硬盤(pán)內(nèi)部?jī)?yōu)化工作負(fù)荷執(zhí)行順序，通過(guò)對(duì)內(nèi)部隊(duì)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(pán)因機(jī)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(pán)性能相關(guān)的技術(shù)。

　　首先讓我們來(lái)看一下硬盤(pán)是怎樣讀寫(xiě)信息的。硬盤(pán)通過(guò)將信息寫(xiě)入磁盤(pán)磁道上的特定位置進(jìn)行信息存儲(chǔ)，硬盤(pán)訪問(wèn)磁盤(pán)上信息的過(guò)程如下：

　　● 尋找存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目標(biāo)磁碟(platter)，訪問(wèn)該磁碟。

　　● 尋找磁碟上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目標(biāo)磁道(track)，訪問(wèn)磁道。

　　● 尋找磁道上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目標(biāo)簇(cluster)，訪問(wèn)簇。

　　● 尋找簇上存書(shū)數(shù)據(jù)的目標(biāo)扇區(qū)(sector)，訪問(wèn)扇區(qū)。

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

　　通過(guò)上面的步驟，硬盤(pán)即可獲取所需要的數(shù)據(jù)信息。硬盤(pán)寫(xiě)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?xiě)操作。大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)存入硬盤(pán)并非是順序存入，而是隨機(jī)存入，甚至有可能一個(gè)文件被分配在不同盤(pán)片上。對(duì)于不支持NCQ的硬盤(pán)來(lái)說(shuō)，大量的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)需要反復(fù)重復(fù)上面的步驟，而對(duì)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(pán)對(duì)接收到的指令按照他們?cè)L問(wèn)的地址的距離進(jìn)行了重排列，這樣對(duì)硬盤(pán)機(jī)械動(dòng)作的執(zhí)行過(guò)程實(shí)施智能化的內(nèi)部管理，大大地提高整個(gè)工作流程的效率：即取出隊(duì)列中的命令，然后重新排序，以便有效地獲取和發(fā)送主機(jī)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，在硬盤(pán)執(zhí)行某一命令的同時(shí)，隊(duì)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(lái)回移動(dòng)的時(shí)間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。

    如果新的命令恰好是處理起來(lái)機(jī)械效率 高的，那么它就是隊(duì)列中要處理的下一個(gè)命令。舉個(gè)例子：比如向硬盤(pán)下達(dá)一組數(shù)據(jù)傳送指令，由于數(shù)據(jù)在磁盤(pán)上分布位不同，磁頭可能會(huì)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(duì)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)， 后讀取7660扇區(qū)……顯然，指令排列后減少了磁頭臂來(lái)回移動(dòng)的時(shí)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(huì)考慮其角度位置，并且還要對(duì)線性位置和角度位置進(jìn)行優(yōu)化，以使總線的服務(wù)時(shí)間 小，這個(gè)過(guò)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(pán)廠商已經(jīng)在SATA硬盤(pán)中應(yīng)用了NCQ技術(shù)。不過(guò)，要充分享用NCQ技術(shù)，光硬盤(pán)支持是不行的，還要對(duì)應(yīng)的硬盤(pán)控制器（如南橋芯片中的磁盤(pán)控制器）支持才行。例如Intel從945芯片組的ICH7R南橋開(kāi)始支持NCQ技術(shù)，nVidia從nForce4 SLI芯片組開(kāi)始支持NCQ技術(shù)。