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原生指令排序

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本图阐述一颗硬盘在没有NCQ及有了NCQ的访问顺序分别。两颗硬盘所要求的内容顺序均为1、2、3、4,但NCQ硬盘可以通过改变读写次序而增加效率。

原生指令排序Native Command Queuing,简称NCQ),原先是改善服务器硬盘访问控制技术,应用在SCSISATA 1.0/2.0/3.0接口硬盘读写的加速技术,其接口打开磁盘阵列RAID亦有所提升。通过硬盘固件、硬盘控制器以及操作系统三者的互相配合,改善硬盘内部扇区的读取顺序,可以提高硬盘性能,亦能够轻微减轻硬盘损耗的速率。NCQ对用于服务器上的硬盘的效率提升尤为明显。

原理[编辑]

一般硬盘使用的硬盘格式通常为Windows 98核心所使用的FAT32系列,或是Windows NT所使用的NTFS,此种硬盘格式在访问数据时,时常会出现散乱的情况,导致一个文件被不规则的分散成许多的区块存放于磁盘上面,时间一久,文件散乱的程度会日趋严重,由于传统的硬盘读取方式,会从文件的开头依序读取到结尾,若文件散乱的程度愈严重,则读取头需要来回移动的距离就越长,导致硬盘读写性能逐渐下降。一旦发生这样的问题,解决方案便是使用磁盘碎片整理软件来进行硬盘重组,将散乱的文件重新排列为连续的区块,但由于运行磁盘碎片整理可能会需要搬动大量的磁盘区块,如果太常运行磁盘碎片整理,除了会提高系统负载,亦将会缩短磁盘驱动器的使用寿命,NCQ即为了解决此种情况而诞生。NCQ的概念原本是应用在服务器上常见的SCSI接口上,在SCSI的规格中即包含此项技术,只是不叫做NCQ,将此项技术经过些许修改后称为NCQ,并将其应用在SATA接口上,后来的SAS接口也支持此项技术。激活NCQ技术的硬盘,在读取文件时,会依照文件在硬盘上的分布,将访问的顺序作最有效率的排序,以减少机械臂移动的距离,进而达到省时以及延长硬盘寿命的效果。

优势[编辑]

于SATA II NCQ协议中,新增3个功能,分别是:

  • Race-free status return mechanism:
    硬盘在完成任一指令后,可以无须再进行Handshake即可继续另一个指令,以便让多个指令快速接序或同时运行。
  • Interrupt aggregation:
    硬盘由于以NCQ模式运行多个指令,所以原本每一个指令完成后必须中断(interrupt)以便让系统接续处理的模式,转成可以在多个指令完成后再一次提出(interrupt),故接口控制器(host controller)对于多个指令只须处理一次中断即可。
  • First party DMA(FPDMA):
    硬盘完成数据读取后,无须靠host controller的DMA动作获取特定内存位置,而是由硬盘本身创建DMA setup FIS(Frame Information Structure)直接对host controller提交内存访问通知,如此无须驱动程序的运作,可以有效提升访问效率。

条件[编辑]

打开NCQ,除硬盘本身必须支持NCQ外,操作系统(OS)与接口控制器(controller)的支持也是不可或缺的条件。举例说,在Microsoft Windows平台上,从Windows Vista开始才支持NCQ,而Windows XP若要使用NCQ,则要额外安装支持软件。

支持NCQ技术的芯片组[编辑]

(旧数据) 支持NCQ的硬盘控制器(部分):

  • JMicron
    • JMB360
    • JMB361
    • JMB362
    • JMB363
    • JMB365
    • JMB366
  • Silicon Image
    • SiI 3124
    • SiI 3132
    • SiI 3531
  • nVIDIA
    • nForce 4 Ultra, nForce 4 SLI
    • nForce 410
    • nForce 430
    • nForce 550
    • nForce 570 Ultra, nForce 570 SLI
    • nForce 590 SLI
    • nForce 650i Ultra, nForce 650i SLI
    • nForce 680i SLI
    • nForce 780i SLI
  • Intel [1]
    • ESB2
    • ICH6M, ICH6R
    • ICH7DH, ICH7M, ICH7MDH, ICH7R
    • ICH8DH, ICH8DO, ICH8M, ICH8M-E, ICH8R
    • ICH9DO, ICH9M, ICH9M-E, ICH9R
    • ICH10D, ICH10DO, ICH10R
    • 5 Series
    • 6 Series
    • 7 Series
    • 3400 Series
  • VIA
    • VT 8237S
    • VT 8251
  • ATI
    • SB 600
    • SB 700
    • SB 750
  • ALiULi
    • M1573
    • M1575
    • M1567
    • M1697
  • SiS
    • SiS966/SiS966L
    • SiS968
  • Marvell
    • 88SE9130

参看[编辑]