Optimierung der Aufgabenwarteschlange auf Festplatten (TCQ)

Anfänglich erschien die Optimierung der Aufgabenwarteschlange (TCQ) im Standard ATA/ATAPI-4. Dank der Unterstützung dieser Technologie ist es erlaubt, dass die Festplatte selbstständig die Befehle umordnen kann, um bessere Schnellwirkung zu erzielen und den Verschleiß der Kinematik zu verringern. Die Befehle stellen sich an, bis deren Ausführung faktisch erfolgt hat. Und die Elektronik der Festplatte reorganisiert dynamisch die Warteschlange der Befehle, die in den Speicher eingegangen sind, um die Leistung der Festplatte zu steigern. Als Optimierungsziel dient die Minimierung der Bewegungen vom Magnetkopf bei der Ausführung aller Befehle, die an der Reihe stehen, denn ausgerechnet die Suche nach der Spur und das Warten vom Sektor ist die Phase im Vorgang von Auslesen/Einlesen der Daten, die besonders viel Zeit in Anspruch nimmt.

Die Algorithmen der Optimierung lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

1. Die Optimierung der Positionierungszeit. Die Festplatte analysiert alle Abfragen, die nicht bedient sind, und ordnet sie der Reihe nach gemäß der Entfernung von der Spur um, wo zurzeit der Magnetkopf positioniert ist. Dieser Vorgang ist der Arbeitsweise vom klugen Aufzug gleich.
2. Die Optimierung der Zugriffszeit. Außerdem der Optimierung der Positionierungszeit berücksichtigt die Festplatte die Verzögerung, die mit dem Warten auf den angegebenen Sektor auf der Spur bei der Umdrehung von Magnetplatten verbunden ist. Diese Methode fordert eine ernste Rechenleistung, denn das Festplattenlaufwerk soll genau laufende Stellung vom Kopf, vom angegebenen Sektor sowie laufende Umdrehungsgeschwindigkeit vom Spindelmotor, die Zeit für die Bewegung vom Kopf bis zur angegebenen Spur, die Zeit der Ausrichtung der Köpfe auf der Spur und etc. kennen. Nur ein Fehler in der Ermittlung kann die Betriebsunterbrechung vom Winchester hervorrufen. Diese Unterbrechung ist durch Warten darauf bedingt, bis die Magnetplatten fast volle Umdrehung ausgeführt haben.

Der Einsatz von TCQ sieht die Unterstützung der Festplatte und die Benutzung folgender Befehle im Treiber vor:

• NOP AUTO POLL
• READ DMA QUEUED
• READ DMA QUEUED EXT
• SERVICE
• WRITE DMA QUEUED
• WRITE DMA QUEUED EXT
• WRITE DMA QUEUED FUA EXT

Jeder andere Befehl verursacht die Umspeicherung. Die Befehle Auslesen/Einlesen sind mit einer unikalen Nummer von 0 bis zur Tiefe der Befehlswarteschlange auf der Festplatte (32 Befehle) versorgt, die für die Feststellung bei der ungeordneten Ausführung der Befehle verwendet wird. Falls die Festplatte zur vollen Ausführung vom Befehl bereit ist, kann es sofort erfolgen, falls unbereit ist, kann sie den Bus befreien, die Befehlswarteschlange optimieren und einen der Befehle ausführen. Der Treiber oder Controller von Motherboard soll die Festplatte abfragen, um festzustellen, ob sie der Bedienung bedarf. Die Abfrage kann sowie über Hardware als auch über Software mit dem Befehl SERVICE erfolgen. Die Abfrage über Software sieht bedeutende Belastung vom zentralen Mikroprozessor vor. Die Abfrage über Hardware wird durch den Befehl NOP AUTO POLL aktiviert, der die Funktion vom Motherboard-Controller ist und durch die Festplatte ignoriert wird.