Optimisation de la queue d’instructions dans les disques durs (TCQ)

Pour la première fois la description de la queue d’instructions (TCQ) est apparue dans le standard ATA/ATAPI-4. Le support de cette technologie permet au disque dur de remettre en ordre par lui-même les instructions pour atteindre la meilleure puissance et diminuer l’usure de la cinématique. Les instructions sont mises dans la queue pour leur exécution effective et l’électronique du disque dur remet dynamiquement en ordre la queue d’instructions, arrivant dans l’accumulateur pour augmenter l’efficacité du fonctionnement du disque dur. Le but de l’optimisation est la minimisation du déplacement de la tête magnétique pendant l’exécution de toutes les instructions, se trouvant dans la queue d’exécution, parce que notamment la recherche de la piste et l’attente du secteur sont une phase la plus durable des opérations de lecture/enregistrement des données.

On peut partager les algorhytmes de l’optimisation de la queue en deux catégories:

1. Optimisation du temps du positionnement. Le disque dur analyse toutes les demandes non-servies et les remet en ordre dans l’ordre de l’éloignement de la piste, sur laquelle se trouve en ce moment la tête magnétique. Ce m é canisme ressemble au fonctionnement de l’ascenseur intelligent.
2. Optimisation du temps de l’accès. Sauf l’optimisation du temps du positionnement, le disque dur prend en considération le retard, lié à l’attente du secteur nécessaire sur la piste pendant la rotation des disques magnétiques. Cette méthode exige la puissance très sérieuse du calcul, parce que le winchester doit connaître la position courante de la tête, la position précise du secteur exigé, la vitesse courante précise de la rotation du moteur à broche, le temps du déplacement de la tête jusqu’à la piste nécessaire, le temps de stabilisation des têtes sur la piste etc. Seulement une petite erreur dans les calculs provoquera l’inactivité du winchester pendant le temps précieux en attendant que les disques magnétiques fassent presque un tour complet.

L’utilisation de TCQ prévoit le support par le disque dur et l’utilisation par le driver des instructions:

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

L’utilisation de n’importe quelle autre instruction annule la queue existante. Les instructions de lecture/enregistrement TCQ sont additionnées par le numéro unique de 0 jusqu’à la profondeur maximum de la queue d’instructions du disque dur (32 instructions), qui sont utilisées pour l’identification pendant l’exécution désordonnée des instructions. Si le disque dur est prêt à l’exécution totale de l’instruction, il peut l’exécuter immédiatement, et s’il n’est pas prêt, il peut libérer le bus et initier l’optimisation des instructions, se trouvant dans la queue et l’exécution de l’une d’elles. Le driver ou le controlleur de la carte mère doit interroger les disques durs pour déterminer s’ils ont besoin de l’entretien. L’interrogation peut être effectuée comme avec les appareils, ainsi que avec un programme par une instruction SERVICE. L’utilisation des interrogations du type de programme suppose l’occupation considérable du microprocesseur central. L’interrogation d’appareils est initiée par l’instruction NOP AUTO POLL, qui représente une foction du controlleur de la carte mère et est ignorée par le disque dur.