淺談硬碟的NCQ技術

房東：小優
發表時間：2007-04-28

淺談硬碟的NCQ技術

NCQ全文是Native Command Queuing，中文翻譯為『原生命令佇列指令集』，這是目前許多SATA（Serial ATA）硬碟所標榜的標準規格，透過硬碟韌體、主機板控制器以及作業系統三者的相互配合，可以在不增加預算的情況下提高硬碟效能約30%。

簡單的解釋就是透過I/O控制晶片，將要處理的指令先行分析與排序，在進行存取資料並送回處理器進行處理。而配合處理器的Hyper-Threading技術，再大量存取指令的情況下，更能因為減少重複的區塊讀寫與搜尋時間，提升整體的運作效能。

硬碟是屬於機械裝置，經由主軸馬達高速旋轉，以及磁頭臂來回移動以進行資料存取因此硬碟難免會受機械慣性的限制。

如果讀寫頭停在目標磁軌上方，卻錯過了起始LBA（Logical Block Addressing 邏輯區塊定址）則需要花費旋轉等待時間對於單一指令來說，磁頭只需讀寫一條磁軌，但如果有許多條待執行命令時硬碟就需要讀取所有的LBA，且涉及大量的機械運動，因而耗費時間較長如果能夠將存取硬碟的命令重新排序，並以此做為硬碟機械動作的依據且依照資料所在磁區依序讀取，如此將能有效地增加傳輸表現。

一般硬碟使用的硬碟格式通常為Windows 98核心所使用的FAT32系列，或是Windows NT所使用的NTFS，此種硬碟格式在存放資料時，時常會出現散亂的情形，導致一個檔案分散成許多區段於磁盤上頭，時間一長，由於檔案散亂的程度日趨嚴重，便會導致硬碟讀取效能逐漸下降。

一旦發生這樣的問題，解決方案便是使用硬碟重組軟體重組硬碟，將散亂的檔案重新排列為連續的區塊。有鑑於此，NCQ原本的概念其實是應用在伺服器用的SCSI介面上，不過NCQ可以說是專門提供給SATA介面使用的。啟用NCQ技術的硬碟，再讀取檔案時，會由硬碟最內圈的部分，移動到最外圈將檔案的各區塊讀取出來。而傳統的硬碟讀取方式，會從檔案的開頭依序讀取到結尾，換句話說，如果檔案的開頭在磁盤最外圈，而結尾在磁盤的最內圈時，機械臂便會先移動到最外圈，在移至最內圈讀取，若檔案散亂的程度愈嚴重，則機械臂需要移動的距離就愈長。

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