ECC校驗的詳細講解

定義

ECC校驗是一種內(nèi)存糾錯原理，它是比較先進的內(nèi)存錯誤檢查和更正的手段。ECC內(nèi)存即糾錯內(nèi)存，簡單的說，其具有發(fā)現(xiàn)錯誤，糾正錯誤的功能，一般多應(yīng)用在高檔臺式電腦/服務(wù)器及圖形工作站上，這將使整個電腦系統(tǒng)在工作時更趨于安全穩(wěn)定。

技術(shù)原理

內(nèi)存是一種電子器件，在其工作過程中難免會出現(xiàn)錯誤，而對于穩(wěn)定性要求高的用戶來說，內(nèi)存錯誤可能會引起致命性的問題。內(nèi)存錯誤根據(jù)其原因還可分為硬錯誤和軟錯誤。硬件錯誤是由于硬件的損害或缺陷造成的，因此數(shù)據(jù)總是不正確，此類錯誤是無法糾正的；軟錯誤是隨機出現(xiàn)的，例如在內(nèi)存附近突然出現(xiàn)電子干擾等因素都可能造成內(nèi)存軟錯誤的發(fā)生。

為了能檢測和糾正內(nèi)存軟錯誤，在ECC技術(shù)出現(xiàn)之前，首先出現(xiàn)的是內(nèi)存“奇偶校驗（Parity）”。內(nèi)存中最小的單位是比特，也稱為“位（bit）”，位有只有兩種狀態(tài)分別以1和0來標示，每8個連續(xù)的比特叫做一個字節(jié)（byte）。不帶奇偶校驗的內(nèi)存每個字節(jié)只有8位，如果其某一位存儲了錯誤的值，就會導致其存儲的相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，進而導致應(yīng)用程序發(fā)生錯誤。而奇偶校驗就是在每一字節(jié)（8位）之外又增加了一位作為錯誤檢測位。在某字節(jié)中存儲數(shù)據(jù)之后，在其8個位上存儲的數(shù)據(jù)是固定的，因為位只能有兩種狀態(tài)1或0，假設(shè)存儲的數(shù)據(jù)用位標示為1、1、1、0、0、1、0、1，那么把每個位相加（1+1+1+0+0+1+0+1=5），結(jié)果是奇數(shù)。對于偶校驗，校驗位就定義為1，反之則為0；對于奇校驗，則相反。當CPU讀取存儲的數(shù)據(jù)時，它會再次把前8位中存儲的數(shù)據(jù)相加，計算結(jié)果是否與校驗位相一致。從而一定程度上能檢測出內(nèi)存錯誤，奇偶校驗只能檢測出錯誤而無法對其進行修正，同時雖然雙位同時發(fā)生錯誤的概率相當?shù)?，奇偶校驗卻無法檢測出雙位錯誤。

通過上面的分析我們知道Parity內(nèi)存是通過在原來數(shù)據(jù)位的基礎(chǔ)上增加一個數(shù)據(jù)位來檢查當前8位數(shù)據(jù)的正確性，但隨著數(shù)據(jù)位的增加Parity用來檢驗的數(shù)據(jù)位也成倍增加，就是說當數(shù)據(jù)位為16位時它需要增加2位用于檢查，當數(shù)據(jù)位為32位時則需增加4位，依此類推。特別是當數(shù)據(jù)量非常大時，數(shù)據(jù)出錯的幾率也就越大，對于只能糾正簡單錯誤的奇偶檢驗的方法就顯得力不從心了，正是基于這樣一種情況，一種新的內(nèi)存技術(shù)應(yīng)允而生了，這就是ECC（錯誤檢查和糾正），這種技術(shù)也是在原來的數(shù)據(jù)位上外加校驗位來實現(xiàn)的。不同的是兩者增加的方法不一樣，這也就導致了兩者的主要功能不太一樣。它與Parity不同的是如果數(shù)據(jù)位是8位，則需要增加5位來進行ECC錯誤檢查和糾正，數(shù)據(jù)位每增加一倍，ECC只增加一位檢驗位，也就是說當數(shù)據(jù)位為16位時ECC位為6位，32位時ECC位為7位，數(shù)據(jù)位為64位時ECC位為8位，依此類推，數(shù)據(jù)位每增加一倍，ECC位只增加一位?？傊趦?nèi)存中ECC能夠容許錯誤，并可以將錯誤更正，使系統(tǒng)得以持續(xù)正常的操作，不致因錯誤而中斷，且ECC具有自動更正的能力，可以將Parity無法檢查出來的錯誤位查出并將錯誤修正。

示例

ECC（Error Checking and Correcting，錯誤檢查和糾正）內(nèi)存，它同樣也是在數(shù)據(jù)位上額外的位存儲一個用數(shù)據(jù)加密的代碼。當數(shù)據(jù)被寫入內(nèi)存，相應(yīng)的ECC代碼與此同時也被保存下來。當重新讀回剛才存儲的數(shù)據(jù)時，保存下來不ECC代碼就會和讀數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的ECC代碼做比較。如果兩個代碼不相同，他們則會被解碼，以確定數(shù)據(jù)中的哪一位是不正確的。然后這一錯誤位會被拋棄，內(nèi)存控制器則會釋放出正確的數(shù)據(jù)。被糾正的數(shù)據(jù)很少會被放回內(nèi)存。假如相同的錯誤數(shù)據(jù)再次被讀出，則糾正過程再次被執(zhí)行。重寫數(shù)據(jù)會增加處理過程的開銷，這樣則會導致系統(tǒng)性能的明顯降低。如果是隨機事件而非內(nèi)存的缺點產(chǎn)生的錯誤，則這一內(nèi)存地址的錯誤數(shù)據(jù)會被再次寫入的其他數(shù)據(jù)所取代。

審核編輯：符乾江