Что такое жесткий диск ncq

Обновлено: 03.07.2024

Все, что вам нужно знать о технологиях очередей команд NCQ и TCQ, повышающих производительность жесткого диска.

Введение

Содержание

NCQ (собственная очередь команд) и TCQ (тегированная очередь команд) — это функции, созданные для повышения производительности жесткого диска путем изменения порядка команд, отправляемых компьютером на жесткий диск. В этом руководстве мы объясним, как работают NCQ и TCQ, разницу между ними и некоторые данные о производительности.

NCQ был представлен вместе с Serial ATA II, тем же стандартом, который ввел новую максимальную скорость передачи 300 МБ/с для Serial ATA, предназначенную для обычных жестких дисков. TCQ был представлен вместе со SCSI2, а также принят стандартом ATA-4 (он же ATA/100), однако только очень немногие жесткие диски ATA/100 приняли его (в то время как его очень часто можно найти на жестких дисках SCSI). TCQ предназначен для жестких дисков серверного и корпоративного уровня.

Чтобы использовать NCQ или TCQ, порт жесткого диска и жесткий диск должны поддерживать этот стандарт. Таким образом, если у вас есть порт жесткого диска NCQ (например, порты Serial ATA II на материнских платах с более новыми чипсетами), но вы устанавливаете жесткий диск без этой функции, вы не заметите повышения производительности.

Функции очереди команд повышают производительность жесткого диска, когда ПК отправляет серию команд для чтения секторов, удаленных друг от друга. Жесткий диск принимает эти команды и переупорядочивает их, чтобы прочитать максимально возможное количество данных всего за один оборот диска.
Рассмотрите рисунок 1. ПК попросил жесткий диск прочитать A, B, C и D положения диска. Без какой-либо функции очереди команд жесткому диску потребуется два с половиной оборота диска, чтобы прочитать все запрошенные данные (желтая линия). При использовании Command Queuing жесткий диск изменит порядок команд на B, D, A и C, и для чтения всех запрошенных данных (оранжевая линия) потребуется всего один оборот диска.

Рисунок 1. Как работает очередь команд.

Часто задаваемые вопросы о дисках Serial-Attached SCSI, включая информацию о производительности, спецификациях и семействах моделей.

Встроенная организация очереди команд — это процесс, в котором жесткий диск переупорядочивает невыполненные команды, чтобы уменьшить механические накладные расходы и уменьшить задержки ввода-вывода.

Каковы требования к встроенной очереди команд?

Чтобы в полной мере воспользоваться встроенной очередью команд, необходимо иметь следующее:

Жесткий диск с поддержкой NCQ
Материнские платы или контроллеры PCI с поддержкой NCQ
Уточните поддержку NCQ у производителя материнской платы и хост-адаптера
Многопоточное программное обеспечение

Что такое многопоточное программное обеспечение?

Многопоточность — это способность программы или процесса операционной системы управлять ее использованием более чем одним пользователем одновременно и обрабатывать несколько запросов одного и того же пользователя без необходимости запуска нескольких копий программы на компьютере. .

Каковы преимущества использования NCQ?

Увеличение срока службы жесткого диска за счет меньшего механического износа.
Более высокая производительность при использовании нескольких рабочих нагрузок команд.

Замечу ли я значительный прирост производительности при использовании жесткого диска с поддержкой NCQ?

Каждая модель жесткого диска имеет собственную спецификацию продукта, которую следует использовать для определения производительности. Вы не увидите большого прироста производительности при использовании приложений, не использующих технологию многопоточности. Повышение производительности более заметно при использовании транзакционных рабочих нагрузок.

Как включить NCQ?

Встроенная очередь команд включена на уровне микропрограммы жесткого диска и не может быть изменена конечным пользователем, что означает, что у вас есть поддержка, пока выполняются все остальные требования. Если все требования не соблюдены, NCQ использоваться не будет.

Можно ли использовать жесткий диск с поддержкой NCQ с контроллером или материнской платой, не поддерживающей NCQ?

Да. Жесткие диски с поддержкой NCQ будут прекрасно работать с контроллерами или материнскими платами, не поддерживающими NCQ. Однако вы не сможете воспользоваться функциями NCQ.

Какие номера моделей Seagate поддерживают NCQ?

С конца 2004 года большинство новых семейств дисков SATA поддерживают NCQ. Следующие семейства дисков Seagate с номерами моделей поддерживают NCQ:

NCQ — это программное расширение интерфейса SATA, в котором полученные команды чтения и записи помещаются в очередь для повышения эффективности (количества операций ввода-вывода в секунду) как жестких дисков, так и твердотельных накопителей.

На стандартных жестких дисках до 32 команд буферизуются и ставятся в очередь для выполнения запланированных задач с минимальным количеством поворотов диска и движений головы. Это сокращает время, необходимое для операций ввода-вывода, а также общий износ электромеханических компонентов.

Рис.1 Операции чтения/записи: (a) NCQ отключен, (b) NCQ включен

Жесткий диск, показанный на рис. 1, выполняет операции ввода-вывода: (а) с отключенным NCQ — в последовательности от A до F, при этом совершая 3,5 оборота диска; (b) с включенным NCQ — в следующей последовательности C → A → B → D → F → E, выполняя два полных оборота диска.

NCQ — это расширение концепции очередей, используемой в технологии TCQ (Tagged Command Queuing), ранее реализованной в дисках SCSI и ATA и частично реализованной в дисках SATA-I. Он отличается от своего предшественника количеством последующих обрабатываемых операций ввода-вывода и позволяет хосту выдать следующую команду при выполнении других задач.
Собственная организация очереди команд была представлена в дисках с интерфейсом SATA-II (позже частично реализована в дисках SATA-I).

NCQ поддерживается тремя ключевыми протоколами:

- (Status Return Mechanism) - передача данных по завершению одной или нескольких запланированных операций ввода/вывода. Хост не уведомляется о начале операции ввода-вывода, однако получает сигнал об окончании операции.

- Сокращение количества прерываний до одного на запланированную операцию ввода-вывода (объединение прерываний) — хост должен быть проинформирован о каждой выполненной команде ввода-вывода. Задачи, связанные с данными, физически расположенными рядом друг с другом на диске, группируются и ставятся в очередь. Это может привести к ситуации, когда несколько команд ввода-вывода заканчиваются одновременно или через короткое время одна за другой. Информация о выполнении всех 32 операций может быть передана одним 64-битным пакетом вместо 64 пакетов с отключенным NCQ. Диски SATA-I и ATA требуют двух прерываний для каждой операции ввода-вывода (начало и завершение команды).

- Механизм прямого доступа к памяти (Direct Party DMA — FPDMA) — NCQ предназначен для того, чтобы жесткий диск выбирал следующую задачу передачи данных для завершения. Привод отправляет тег/идентификатор команды ввода-вывода на главный контроллер памяти и резервирует место для буферизованных данных непосредственно во внутренней памяти. Таким образом, накопитель может эффективно изменять порядок команд и резервировать место для буферизованных данных без участия программного обеспечения хоста.

Многие новые функции NCQ были представлены в интерфейсе SATA-III. Улучшения включали управление очередями и команды для улучшения потоковой передачи мультимедийного контента, позволяя хосту отправлять информацию об операциях, которые необходимо остановить или назначить им более высокий приоритет. В результате была улучшена общая производительность системы, а также количество операций ввода-вывода в секунду.
Также была реализована изохронная передача данных, чтобы обеспечить плавную передачу для приложений с высокой пропускной способностью (аудио/видео) и параллельную передачу для задач с более низким приоритетом.

NCQ, реализованный в интерфейсе SATA-II, также может повлиять на производительность запланированных задач ввода-вывода и снизить производительность операционной системы. Алгоритм не назначает временные интервалы для отдельных операций ввода-вывода, а количество перемещений определенной запланированной операции ввода-вывода в конец очереди не ограничено. Выполнение определенной команды ввода-вывода могло быть задержано другими запросами, что привело к зависанию процесса.
Это можно наблюдать в Linux-системах с матрицей RAID-5. Во время теста задача с более низким приоритетом была завершена через 57 118 мс (и через 2 021 мс с отключенным NCQ). В 2008 году Google Inc. провела серию внутренних тестов, доказавших, что при определенных условиях некоторые запланированные процессы ввода-вывода могут задерживаться до 2 секунд (в любой операционной системе).
Эти проблемы были решены путем введения интерфейса SATA-III и добавления подкоманды "Deadline Handling" в администратор очередей для управления ограничением времени для операций ввода-вывода с самым низким приоритетом.

Из-за конструкции SSD-накопителя (несколько микросхем памяти NAND, подключенных к одному контроллеру, без механических компонентов) задачи NCQ выполняются с использованием функции глубокой организации очереди, при которой запланированные задачи ввода-вывода группируются контроллером и выполняются на нескольких Чипы памяти NAND.

фиестарий

Выдающийся

привет. что такое NCQ (собственная очередь команд) на жестком диске??для него нужны специальные драйверы или что-то в этом роде?может ли кто-нибудь активировать или деактивировать его??

mdd1963

Титан

Из того, что я читал, его можно деактивировать (настройка BIS и/или драйвера/XP, я не могу вспомнить что именно), что рекомендуется большинству пользователей во всех, кроме самых ресурсоемких серверных приложениях.

bjbrock57

Выдающийся

Встроенная очередь команд. Возможность ставить запросы ввода-вывода в очередь и переупорядочивать их, чтобы жесткий диск работал максимально эффективно. Не нужно отключать. Это хорошо.

Эта возможность есть у SATA и SCSI.

Расширенные PLS

Чемпион

На самом деле NCQ снижает производительность при использовании RAID на рабочих станциях/домашних ПК, но, верно, включение или выключение на одном диске не оказывает заметного влияния на производительность.

фиестарий

Выдающийся

Спасибо, ребята, за ваши ответы.
как именно я могу включить и выключить его? На самом деле у меня есть sata, настроенный как рейд в биосе (два раптора в рейде 0), и мне интересно, будет ли этот ncq работать на моем western digital sataII, если Я просто подключаю его к другому порту sata. нужно ли мне изменить настройку на sata, настроенную как AHCI, чтобы диск мог работать как sata II с включенным NCQ? или я могу просто подключить этот диск к кремниевому образу??
Еще раз спасибо за помощь!!

мое устройство Asus P5WD2 Premium

мозгосмурф

Выдающийся

Я не понимаю, почему вы хотите отключить NCQ.
Это не влияет на запись данных, только на время доступа.
Лучшая аналогия, которую я когда-либо слышал о том, что делает NCQ, выглядит следующим образом:

У вас есть ресторан. Вы едете на своем грузовике на оптовый продовольственный склад, чтобы купить кое-какие припасы. Вы передаете список товаров сотруднику склада, и он садится на погрузчик, чтобы забрать их. В вашем списке не было определенного порядка — вы просто записывали то, о чем думали. Сотрудник забирает вещи в том порядке, в котором вы их записали.
Так работает старый жесткий диск без NCQ.
Жесткий диск с NCQ подобен складскому работнику, у которого есть здравый смысл.
Он просматривает список. Хочешь замороженные котлеты для гамбургеров и рыбные палочки? Он идет к морозилке и получает оба сразу. Булочки для сэндвичей и сладкие булочки тоже в списке? Он идет в секцию склада, где хранится хлеб, и забирает оба одновременно.
На практике NCQ организует поиск данных на жестком диске, сокращая время поиска и, возможно, уменьшая износ магнитного рычага.

Расширенные PLS

Чемпион

Прочитайте и узнайте, как можно повысить производительность, отключив NCQ на несерверных ПК

Расширенные PLS

Чемпион

Одной из основных новых функций Raptor 150 является возможность поддержки технологии NCQ (Native Command Queuing). NCQ, когда он активен, позволяет приводу переупорядочивать команды чтения/записи, чтобы обрабатывать их быстрее, вместо обработки команд в том порядке, в котором привод их получил. Теоретически это должно означать, что NCQ работает быстрее практически во всех сценариях, особенно во время интенсивной многозадачности, когда вы считываете данные с разных секторов жесткого диска. NCQ, провозглашенный «следующей большой вещью» для жестких дисков, в последнее время страдает от своего рода негативной реакции. Многие пользователи утверждают, что можно повысить производительность, отключив NCQ.
Конечно же, при выполнении тестов дисков мы были сбиты с толку тем, что новые диски Raptor 150 не работали так хорошо, как ожидалось. К счастью, карта Areca 1220 PCIe RAID, с которой мы тестировали, позволяет включать и отключать технологию NCQ через программный интерфейс, что в некоторых случаях значительно улучшило наши тесты. Мы ожидали, что отключение NCQ поможет в некоторых из наших тестовых сценариев, но удивительно, что почти все наши тесты показали улучшение производительности с отключенным NCQ. Вот краткий обзор различий в производительности, которые мы наблюдали при использовании четырехдискового массива RAID-0 из дисков Raptor 150 с включенной и отключенной функцией NCQ.

фиестарий

Выдающийся

B-блок

Выдающийся

Не так, ОП и я не знали.

селваизображения

Выдающийся

Привет,
не могли бы вы сказать мне, как я могу знать, что на моем жестком диске есть NCQ. мой жесткий диск WD5001ABYS (WD RE2)

Читайте также: