用NCQ技术提升SATA硬盘性能

来源：作者：52硬件论坛出处：巧巧读书 2006-06-04 进入讨论组

　　SATA规范支持许多新的功能，其中之一就是全速命令排队(NativeCommandQueuing，NCQ)。它是一种使硬盘内部优化工作负荷执行顺序，通过对内部队列中的命令进行重新排序实现智能数据管理，改善硬盘因机械部件而受到的各种性能制约。在这里我们将简单介绍一下关于NCQ技术的基础知识，以便大家对NCQ有个初步了解。

　　1.制约桌面硬盘性能的因素

　　在了解NCQ技术之前，我们有必要了解一下目前制约桌面硬盘性能的两个关键因素。硬盘是机电设备，盘片通过马达驱动高速旋转，磁头臂因读写来回运动，因此硬盘会受机械部件惯性的影响。

　　如果磁头停在目标磁道上方，却错过了起始LBA(LogicalBlockAddressing逻辑块寻址)，就会产生旋转等待时间。最坏的情况是，硬盘将损失旋转一整圈的时间才能访问起始LBA，然后再继续从剩余的目标LBA中读取数据。对于单条读命令来说，磁头只需要访问一条磁道，但如果有许多条待执行命令时，硬盘就需要访问所有目标LBA，且涉及大量的机械运动，这样就需要花费大量时间。目前桌面硬盘正是以这种方式工作的。要用NCQ技术，还要对应的硬盘控制器支持

　　2.为什么要采用NCQ技术

　　如果对硬盘机械动作的执行过程实施智能化的内部管理，则可以大大提高整个工作流程的效率。即取出队列中的命令，然后重新排序，以便有效地获取和发送主机请求的数据，在硬盘执行某一命令的同时，队列中可以加入新的命令并排在等待执行的作业中。

　　如果新的命令恰好是处理起来机械效率最高的，那么它就是队列中要处理的下一个命令。举个例子：比如向硬盘下达一组数据传送指令，由于数据在磁盘上分布位不同，磁头可能会先读取260扇区，再读取7660扇区，然后又读取261扇区……如果我们对指令进行优化排列，可以先读260扇区，接着依次读261扇区，最后读取7660扇区……

　　显然，指令排列后减少了磁头臂来回移动的时间，使数据读取更有效。并且有效的排序算法除了考虑目标数据的线性位置，也会考虑其角度位置，并且还要对线性位置和角度位置进行优化，以使总线的服务时间最小，这个过程也称做“基于寻道和旋转优化的命令重新排序”。

　　目前希捷、迈拓等硬盘厂商已经在SATA硬盘中应用了NCQ技术。

　　不过，要充分享用NCQ技术，光硬盘支持是不行的，还要对应的硬盘控制器(如南桥芯片中的磁盘控制器)支持才行。英特尔新一代ICH6南桥将引入对NCQ技术的支持。

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