NCQ как панацея

Несмотря на то, что жесткие диски с интерфейсом Serial ATA весь год потихоньку отвоевывали себе место под солнцем, львиная доля пользователей с SATA еще даже не сталкивалась. А тут Serial ATA II на подходе — Intel еще в далеком 2002-м объявила 2005 год началом массового перехода на использование Serial ATA II.

СТАНДАРТ
И не случайно — тогда же, в 2002-м, появился документ «Serial ATA II: Extensions to Serial ATA 1.0 Specification» (Serial ATA II: Расширения спецификации Serial ATA 1.0), описывающий SATA II в виде дополнительных возможностей стандарта Serial ATA 1.0 с сохранением обратной совместимости. Преимущества нового стандарта над предшественником заключаются в увеличенной до 300 Мбайт/с пропускной способности и использовании разъемов нового типа, обеспечивающих более надежную фиксацию Serial ATA-коннекторов. Новые разъемы обратно совместимы с разъемами Serial ATA, так что даже старые кабели и разъемы будут способны поддерживать возросшую скорость второй версии стандарта. Главное же нововведение — поддержка технологии маршрутизации (изменения очередности) команд — NCQ, Native Command Queuing.

NCQ
Native Command Queuing, то есть организация естественной очередности команд, не зря числится среди самых ожидаемых технологий, заявленных в спецификации SerialATA II. NCQ — это мощная технология, разработанная для повышения производительности и долговечности путем предоставления дисковому накопителю возможности самому оптимизировать порядок выполнения задач. Винчестер теперь может одновременно принимать несколько запросов ввода/вывода от различных приложений и грамотно изменять очередность команд во внутридисковом буфере, что помогает ускорить выполнение стоящих в очереди задач путем минимизации задержек, связанных с механическим позиционированием.
Словом, речь идет об оптимизации. Ведь общедоступные устройства хранения информации, такие, как жесткие диски, в отличие от остальных полностью электрических компонентов современных компьютеров, все еще остаются механическими устройствами. Механика неизбежно ограничивает скорость доступа к данным. Другими словами, механические характеристики могут быть физически улучшены только до определенной точки. А когда нельзя улучшить механику — самое время совершенствовать электронику. А совершенствовать там есть что. Разработчики приводят интересный и очень наглядный пример. Представьте себе лифт на первом этаже. В него заходят люди и нажимают кнопки нужных им этажей. Например, первый человек выберет 15-й этаж, второй — 5-й, третий — 12-й… Если бы лифт строго следовал этой последовательности, то развозил бы пассажиров именно таким способом — сначала на 15-й этаж, потом на 5-й, потом на 12-й и так далее. Глупо? А именно так и работают современные винчестеры! Для оптимизации — поле непаханое.
Вот поэтому была создана NCQ, поддержка которой, кстати, не требует никаких изменений в базовом протоколе Serial ATA. В приводах с поддержкой NCQ контроллер анализирует очередь запросов от процессора и изменяет их последовательность на выполнение таким образом, чтобы максимизировать скорость передачи и минимизировать время поиска. Как? В соответствии с положением считывающей головки и текущей загрузкой. Проще говоря, если есть задача считать с диска порцию данных, расположенных недалеко от текущего «места чтения», то именно эта задача будет поставлена на первое место в очереди и исполнена. Важно заметить, что контроллеры жестких дисков Serial ATA II организовывают очереди запросов и выполняют их без какого-либо вмешательства процессора. Процесс сортировки происходит во время, когда диск занят поиском данных для другой команды. Естественно, что такой подход позволяет нескольким командам одновременно выполняться внутри привода в одно и то же время, что увеличивает общую производительность системы. Вообще же механизм работы Serial ATA Native Command Queuing в общих чертах схож с организацией очереди команд интерфейса SCSI, но в отличие от 256-уровневой глубины у SCSI, поддерживает очередь до 32 команд.

ПРОДУКТЫ
Первые чипсеты с поддержкой Serial ATA II для настольной платформы Intel — это Glenwood и Lakeport, появление которых запланировано на середину следующего года. В стане AMD ситуация лучше — встроен­ным Serial ATA II-контроллером сможет похвастаться запланированный к выходу на конец этого года набор логики nVidia nForce 4 Ultra. Правда, ждать так долго нет нужды — на данный момент поддержка NCQ реализована в южном порте ICH6, которым укомплектованы платы на чипсетах серий i915/i925 (Grantsdalte/Alderwood). Нет желания переходить на i915/i925? Пожалуйста, компания Promise предлагает 4-канальный PCI-адаптер SATAII150 TX4. Максимальная пропускная способность каждого из четырех каналов равна 1.5 Гбит/с (так называемая первая фаза поддержки Serial ATA II, вторая фаза подразумевает пропускную способность в 3 Гбит/с). Всего-то $83! Есть вариант и под шину PCI-X — SATAII150 SX8. Этот адаптер реализует сразу восемь каналов Serial ATA II, за что придется отстегнуть уже $264. Третий путь — прикупить внешний контроллер Marvell 88SX60xx для подключения к шине PCI-X, если, конечно, эта шина есть на вашей материнской плате. Известные винчестеры с поддержкой NCQ — Seagate arracuda 7200.7 SATA и серия 2.5" Serial ATA-винчестеров MHT20xxBH от Fujitsu.
При подготовке статьи использовались материалы новостных лент сайтов overclockers.ru и fcenter.ru, совместная статья Intel и Seagate (specials.seagate.com/ncqpaper/), а также не менее замечательная и рекомендуемая к прочтению всем заинтересованным лицам статья Владимира Романченко www.fcenter.ru/articles.shtml?hdd/9397.


Рекомендуем почитать: