NCQ技术分析,NCQ是属于SATA 300规范中

NCQ 技术分析 NCQ（Native Command Queuing）是一种提升硬盘性能的技术，它属于 SATA 300 规范中的一条。NCQ 的主要目的是减少总延迟，提高硬盘的读写性能。 硬盘的结构中有很大部分是机械的，其性能一定受到机械部件特性比如马达转速等的影响，所以硬盘速度始终只能慢慢提高。硬盘的写数据过程很简单，从磁碟的最外圈开始往内圈写，一个圈叫做一个磁道（track），所有碟（platter，即平时说的单碟），面（一个碟可能有两个面）上同一磁道组成一个柱面（cylinder），写硬盘就是按照从外到里一点点顺序写的。 然而，我们读取的时候肯定不是按照这样的顺序的，我们一般是随机的读取分散在盘片上的数据，我们需要在快速转动的同时准确定位，可以想象这是多么不容易。这就需要我们遇到两个敌人：寻道延迟和转动延迟。 寻道延迟是磁头找到磁道的时间。我们可以想象一下磁头反复地在一个个同心圆之间伸长，缩短，其延迟就是寻道延迟，或者在硬盘技术参数中称为寻道时间。要减少寻道时间，一般的做法就是对任务的重新排序。因为如果我们的定位任务按照先来后到的顺序依次进行，那延迟肯定很大。 转动延迟是找到准确磁道后，那个正确的地址所在位置转到磁头下面的时间。这里我们可以想象转得越快，这个时间就越短，对 5400 转硬盘，转一圈要 11.1 毫秒，7200 转要 8.3 毫秒，而万转硬盘只要 6毫秒。 要减少转动延迟，一般的办法是提高转速，但是我们知道提高转速很难，否则我们不会到现在还在用7200 转的硬盘。除了这个办法还有 1.优化排序 2.乱序执行。两个延迟加起来就是我们遇到的总延迟，我们希望总延迟越小越好。 以前的做法是优化排序任务从而减少寻道时间，但是后来发现追求最小寻道时间会导致转动延迟变大，两者相加不一定是最小的。所以提出了一种综合考虑寻道和转动的优化方法，这种方法就称为“tagged command queuing”，而在 SATA 300 标准中使用的特殊的优化方法就叫做“Native Command Queuing”，就是 NCQ。 NCQ 的主要功能是优化命令的排序，以减少总延迟。它可以根据硬盘的特性和当前的读写情况，智能地对命令进行排序，使得寻道延迟和转动延迟尽量减少。同时，NCQ 还可以与其他技术结合，例如 Race-Free Status Return、Interrupt Aggregation、First Party DMA 等，以进一步提高硬盘的读写性能。 在 SATA 300 规范中，NCQ 的效率得到了很大的提高。例如，Race-Free Status Return 机制允许硬盘端可以随时报告命令执行状态， Interrupt Aggregation 机制可以聚集多个命令的中断，使得中断延迟大幅减少。First Party DMA 机制则允许硬盘端自行建立 DMA 传输通道，不需驱动程式介入，进一步提高了读写性能。 NCQ 技术的出现极大地提高了硬盘的读写性能，对于提高计算机的整体性能产生了巨大的影响。