Native Command Queuing

Native Command Queuing (NCQ) ist eine Technologie zur Leistungssteigerung von SATA-Festplatten auf Computern. Sie kann dies in bestimmten Situationen erreichen, indem sie es der einzelnen Festplatte ermöglicht, die Reihenfolge, in der sie die erhaltenen Lese- und Schreibanforderungen ausführt, intern zu optimieren. Dadurch kann die Menge an unnötigen Laufwerkskopfbewegungen reduziert werden, was zu einer besseren Leistung (und einem etwas geringeren Verschleiß des Laufwerks) bei Arbeitslasten führt, bei denen mehrere Lese-/Schreibanforderungen gleichzeitig ausstehen. Diese Situation tritt am häufigsten bei serverartigen Anwendungen auf. Die aktuelle Technologie (Stand 2004) verlangsamt jedoch tatsächlich den HD-Zugriff in bestimmten Anwendungen wie Spielen und sequentiellen Lese- und Schreibvorgängen aufgrund der zusätzlichen Latenzzeit, die durch die NCQ-Logik verursacht wird. ^{[obsolete Tatsache]}

Dem Native Command Queuing ging die Version des Tagged Command Queuing (TCQ) der Parallel ATA voraus. Der Versuch von ATA, TCQ zu integrieren, wurde durch die Anforderung eingeschränkt, dass ATA-Host-Bus-Adapter ISA-Bus-Geräteprotokolle zur Interaktion mit dem Betriebssystem verwenden müssen. Der daraus resultierende hohe CPU-Overhead und der vernachlässigbare Leistungsgewinn trugen zu einer mangelnden Marktakzeptanz von TCQ bei.

NCQ unterscheidet sich von PATA TCQ dadurch, dass die Befehlsneuordnung vom Laufwerk und nicht vom Betriebssystem durchgeführt wird und jeder Befehl von gleicher Wichtigkeit ist. Dies ist vorzuziehen, da der Frequenzumrichter die meisten Kenntnisse über seine Leistungsmerkmale besitzt und in der Lage ist, die Drehposition zu berücksichtigen. NCQ und PATA TCQ haben eine maximale Warteschlangenlänge von 32 Befehlen während des Fluges (31 in der Praxis), während SCSI TCQ eine maximale Warteschlangenlänge von 264 Befehlen während des Fluges hat.

Damit NCQ aktiviert werden kann, muss es im SATA-Host-Bus-Adapter und in der Festplatte selbst unterstützt und aktiviert werden. Der entsprechende Gerätetreiber muss in das Betriebssystem geladen werden, um NCQ auf dem Host-Bus-Adapter zu aktivieren. Viele neuere Chipsätze unterstützen das Advanced Host Controller Interface (AHCI), das es einem vom Betriebssystem bereitgestellten generischen Treiber ermöglichen sollte, sie zu steuern und NCQ zu aktivieren. Tatsächlich unterstützen neuere Mainstream-Linux-Kernel die AHCI von Haus aus. Leider erfordert Windows XP die Installation eines herstellerspezifischen Treibers, auch wenn die AHCI auf dem Host-Bus-Adapter vorhanden ist. Windows Vista korrigiert diese Situation durch die Einbeziehung eines generischen AHCI-Treibers.

Fragen und Antworten

F: Was ist Native Command Queuing?

A: Native Command Queuing (NCQ) ist eine Technologie, die die Leistung von SATA-Festplatten in Computern steigern soll, indem sie es der einzelnen Festplatte ermöglicht, die Reihenfolge zu optimieren, in der sie Lese- und Schreibanforderungen ausführt.

F: Wie verbessert NCQ die Leistung?

A: NCQ kann die Anzahl der unnötigen Laufwerkskopfbewegungen reduzieren, was zu einer besseren Leistung und einer geringfügig geringeren Abnutzung des Laufwerks bei Arbeitslasten führt, bei denen mehrere Lese-/Schreibanfragen gleichzeitig anstehen, wie z.B. bei serverartigen Anwendungen.

F: Verlangsamt NCQ den Festplattenzugriff bei bestimmten Anwendungen?

A: Ja, NCQ kann den Festplattenzugriff in bestimmten Anwendungen wie Spielen und sequenziellen Lese- und Schreibvorgängen aufgrund der zusätzlichen Latenz, die durch die NCQ-Logik verursacht wird, tatsächlich verlangsamen.

Q: Wie unterscheidet sich Native Command Queuing von PATA TCQ?

A: Im Gegensatz zu PATA TCQ wird die Neuordnung der Befehle bei NCQ vom Laufwerk und nicht vom Betriebssystem durchgeführt, und jeder Befehl ist gleich wichtig. Das Laufwerk hat mehr Kenntnisse über seine Leistungsmerkmale, so dass es die Rotationsposition bei der Optimierung der Befehle berücksichtigen kann. Außerdem hat NCQ eine maximale Warteschlangenlänge von 32 im Vergleich zur maximalen Warteschlangenlänge von PATA TCQ von 32 (in der Praxis 31).

F: Welche Hardwarevoraussetzungen müssen erfüllt sein, damit NCQ aktiviert werden kann?

A: Damit NCQ aktiviert werden kann, muss es sowohl auf dem SATA-Host-Bus-Adapter als auch auf der Festplatte selbst unterstützt und aktiviert werden. Außerdem muss ein entsprechender Gerätetreiber in das Betriebssystem geladen werden, um NCQ auf dem Host-Bus-Adapter zu aktivieren.

F: Gibt es eine allgemeine AHCI-Unterstützung für Windows XP?

A: Nein, Windows XP erfordert die Installation eines herstellerspezifischen Treibers, auch wenn AHCI auf dem Host-Bus-Adapter vorhanden ist. Windows Vista enthält jedoch einen generischen AHCI-Treiber, der eine generische Unterstützung für AHCI-Geräte ermöglicht.