Введение

Сейчас в подавляющем большинстве ноутбуков, настольных ПК и серверов устанавливаются жесткие диски с интерфейсом SATA и материнские платы с поддержкой этого интерфейса. SATA-контроллеры в качестве стандартного интерфейса используют AHCI (Advanced Host Controller Interface), который позволяет реализовать возможность «горячего подключения» и NCQ (Native Command Queuing)

SATA-контроллеры также позволяют работать в режиме эмуляции IDE для совместимости с операционными системами и программами, которые не поддерживают AHCI. С точки зрения программ и операционной системы SATA-контроллер, который работает в режиме эмуляции IDE, ничем не отличается от обычного IDE-контроллера. Естественно, в этом случае никаких проблем с совместимостью нет, но технология NCQ в этом случае работать не будет

Windows XP в стандартной комплектации не содержит драйверов для работы с некоторыми SATA-контроллерами в режиме AHCI. Чтобы это исправить можно интегрировать SATA-драйвера в дистрибутив или интегрировать в уже установленную Windows XP SATA драйвера. Для SATA-контроллеров от nVidia и от AMD (кроме чипсетов 7 серии) это делать не надо, они и так работают в режиме AHCI и нужные драйвера уже есть в дистрибутиве Windows XP.
Если у вас Windows Vista и вы желаете включить AHCI, то почитайте этот материал

В этом материале я постараюсь выяснить каков прирост производительности обеспечивает работа технологии NCQ, стоит ли вообще интегрировать SATA-драйвера, чтобы поставить Windows XP.

Методика тестирования

Тестирование производилось на ноутбуке Acer Aspire 5920G 302G16, который оснащен процессором Core 2 Duo T7300, 2 Gb RAM, GeForce 8600M GT, 160 Gb HDD.
Модель винчестера: Hitachi HTS542516K9SA00
Операционная система: Windows XP Service Pack 3
Версия INF Update Utility: 9.0.0.1008
Версия SATA-драйвера: 8.5.0.1032

На винчестере создавались два раздела:
— системный (24 Gb, NTFS, размер кластера 4 Kb, основной активный)
— дополнительный (136 Gb, NTFS, размер кластера 4 Kb, логический)

На системный раздел (Cустанавливалась Windows XP с интегрированными SATA-драйверами, ставились драйвера и утилиты. Потом с помощью загрузочного диска с Acronis True Image создавался образ системного раздела и сохранялся на дополнительном разделе (D. Сначала производились тесты в режиме AHCI, потом восстанавливался системный раздел с образа и переключался в BIOS режим работы на IDE Mode. После загрузки системы производилась перезагрузка.

В рамках этого иследования также производилось изучение влияния кеширования в Windows XP на производительность.
Чтобы понять суть этого механизма, рассмотрим процесс записи данных на винчестер. При отключенном механизме кеширования данные, которые нужно записать на винчестер, записываются и по завершении операции система сообщает, что все сделано. Если включить механизм кеширования, то данные, которые нужно записать, сначала записываются в область памяти (кеш) и система сообщает, что все сделано. При первой же возможности данные из кеша записываются на жесткий диск. При работе одного приложения с большими файлами кеширование эффекта не принесет, но когда идет работа с мелкими файликами, которые размещены в разных областях винчестера, то прирост будет очень большой.
Однако, есть и минусы. Если в процессе записи с включенным кешированием отключается электропитание, то содержимое кеша (которое хранится в оперативной памяти компьютера) будет утрачено. В результате возможна потеря информации.

Включается эта опция в свойствах жесткого диска:

Там же нас честно предупреждают о возможности потери данных.

Тестирование

Тестирование условно можно разделить на две части:

— тестирование на реальных задачах (копирование файлов, проверка диска антивирусом, скорость загрузки, дефрагментации)

Начнем с синтетических тестов. Для тестирования были выбраны две утилиты: HD Tune 2.55 и CrystalDiscMark 2.2

Результаты тестирования в HD Tune 2.55

Режим AHCI, кеширование включено:

Режим AHCI, кеширование выключено:

Режим IDE, кеширование включено:

Режим IDE, кеширование выключено:

Стоит отметить, что с включением AHCI средняя скорость чуть выросла, но и увеличились задержки. Включение кеширования также чуть увеличило скорость.
Небольшое увеличение задержек можно объяснить тем, что в связи с работой технологии NCQ команды на винчестер подаются не в порядке поступления.

Результаты тестирования в CrystalDiscMark 2.2

Режим AHCI, кеширование включено:

Режим AHCI, кеширование выключено:

Режим IDE, кеширование включено:

Режим IDE, кеширование выключено:

Результаты тестирования с помощью утилиты CrystalDiscMark 2.2 во многом повторяют результаты тестирования утилитой HD Tune 2.55. При включении технологии NCQ (работа в режиме AHCI) с включенным кешированием скорости последовательного чтения и записи (Seq), случайного чтения и записи блоков по 512 Kb и 4 Kb немного выросли.
Наибольший интерес представляют результаты с отключенным кешированием. За счет работы технологии NCQ падение скорости случайной записи при отключении кеширования Windows XP не такое значительное. А вот с отключенной технологией NCQ (режим IDE) скорость случайной записи записи упала в 3 раза.

Скорость копирования файлов

Для копирования файлов использовался файловый менеджер Total Commander 7 (метод копирования – по умолчанию, размер блока – 32 Kb). Для копирования на дополнительном разделе (Dсоздавались 5 папок по 1 Gb каждая. В одной папке было 10000 файлов по 100 Kb, в другой – 1000 файлов по 1 Mb, третьей 100 файлов по 10 Mb, в четвертой 10 файлов по 100 Mb и, наконец, в пятой один файл на 1 Gb. Потом по очереди папки копировались на системный раздел (C. Для режимов AHCI и IDE порядок копирования тот же. Результаты тестирования изображены на диаграме ниже:

(результаты поданы в секундах, меньше – лучше)

Исходя из результатов можно сделать такие выводы:

1) при однопоточном копировании мелких файлов прирост при включении NCQ (AHCI) небольшой. При копировании больших файлов технология NCQ не дает никакого эффекта.

2) включение кеширования позволяет увеличить в 2-3 раза скорость копирования независимо от того работает ли технология NCQ

Проверка антивирусом

В качестве антивируса использовалась бесплатная версия Avira AntiVir Personal. Проверялся весь системный раздел. Этот тест покажет как влияет кеширование и NCQ на работу с мелкими файлами.
Чтобы изучить эффективность кеширования и NCQ в условиях, когда несколько приложений активно работают с жестким диском, запускалась еще раз проверка системного раздела на вирусы и в фоне запускалось копирование 100 Kb файлов из одной папки на другую на дополнительном разделе (D.
В обеих случаях замерялось время проверки диска C: антивирусом. Вот результаты:

(результаты поданы в секундах, меньше – лучше)

Исходя из результатов проверки на вирусы, можно сделать такие выводы:

1) при активном чтении информации одним приложением прирост от включения кеширования и NCQ небольшой и подпадает в погрешность измерений.

2) если несколько приложений одновременно работают с винчестером, то наибольший прирост обеспечивает технология NCQ совместно с кешированием.

Тестирование на других задачах

Время загрузки системы по результатам тестирования не зависит от режима работы IDE или AHCI, время дефрагментации тоже. Дефрагментация производилась утилитами Auslogic DiscDefrag и O&O Defrag (в режиме Complete/Name). Дефрагментировался системный раздел. Чтобы обеспечить идентичные условия, системный раздел восстанавливался из образа, а потом дефрагментировался. Auslogic DiscDefrag с включенным кешированием дефрагментировала системный раздел за 190-192 секунды вне зависимости от того, в каком режиме работал SATA-контроллер. Дефрагментация утилитой O&O Defrag при выключенном кешировании заняла 24 минуты, 48-56 секунд.

Выводы

Исходя из результатов тестирования можно сделать такие основные выводы:

2) механизмы кеширования способны существенно повысить скорость записи на винчестер, но снижают надежность. На ноутбуке риск потери данных меньше потому, что ноутбук защищен от внезапного отключения питания, в отличие от настольного ПК.

С уважением, автор материала – Тониевич Андрей.

Источник http://acerfans.ru/faq/358-tekhnologija-ncq.-stoit-li-vkljuchat-ahci.html