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Was ist ein ECC-Speicher?
Der fehlerkorrigierende Codespeicher (ECC-Speicher) ist eine Art von Computerdatenspeicher, der die häufigsten Arten interner Datenkorruption erkennen und korrigieren kann. ECC-Speicher wird auf den meisten Computern verwendet, auf denen Datenkorruption unter keinen Umständen toleriert werden kann, z. B. für wissenschaftliche oder finanzielle Zwecke.
Typischerweise unterhält der ECC-Speicher ein Speichersystem, das gegen Einzelbitfehler immun ist: Die Daten, die aus jedem Wort gelesen werden, stimmen immer mit den Daten überein, die darauf geschrieben wurden, selbst wenn eines der tatsächlich gespeicherten Bits in das umgedreht wurde falscher Zustand. Die meisten Nicht-ECC-Speicher können keine Fehler erkennen, obwohl einige Nicht-ECC-Speicher mit Paritätsunterstützung die Erkennung, aber keine Korrektur ermöglichen.
Wie funktioniert ECC RAM?
Im Gegensatz zum normalen RAM enthält der ECC-RAM einen zusätzlichen ECC-Speicherchip, der mithilfe komplexer Algorithmen Fehler erkennt und behebt. Der ECC-RAM scannt ständig Daten, während diese vom System verarbeitet werden. Dabei wird eine Methode verwendet, die als Paritätsprüfung bezeichnet wird.
Der ECC-RAM fügt jedem Byte ein zusätzliches Bit hinzu, das als Paritätsbit bezeichnet wird. Das Paritätsbit summiert die Einsen im Byte als gerade (0) oder ungerade (1) Binärziffer. Wenn das Paritätsbit nicht mit dem übereinstimmt, was zuvor für ein bestimmtes Byte aufgezeichnet wurde, weiß das ECC-RAM, dass ein Fehler aufgetreten ist. Anschließend kann es mit anspruchsvollem Code die ursprünglichen, unbeschädigten Daten wiederherstellen und den Fehler beheben.
ECC-RAM im Vergleich zu Nicht-ECC-RAM
Im Vergleich zu Nicht-ECC-Speichern bietet ECC-RAM offensichtliche Vorteile. Aufgrund der eingebauten Fehlerkorrekturkapazitäten weisen Systeme mit ECC-RAM weitaus geringere Fehlerraten auf als Nicht-ECC-Setups. In der Praxis bedeutet dies weniger Datenbeschädigung, weniger Abstürze und längere Betriebszeiten - Hauptziele für Anwendungen, die Benutzerdaten verarbeiten und gleichzeitig eine hohe Verfügbarkeit bieten.
Vorteile und Nachteile
Letztendlich besteht ein Kompromiss zwischen dem Schutz vor ungewöhnlichem Datenverlust und höheren Kosten.
ECC schützt vor unerkannter Beschädigung von Speicherdaten und wird auf Computern verwendet, auf denen eine solche Beschädigung nicht akzeptabel ist, z. B. in einigen wissenschaftlichen und finanziellen Computeranwendungen oder auf Dateiservern. ECC reduziert auch die Anzahl der Abstürze, die in Mehrbenutzer-Serveranwendungen und Systemen mit maximaler Verfügbarkeit besonders unannehmbar sind. Die meisten Motherboards und Prozessoren für weniger kritische Anwendungen unterstützen ECC nicht, sodass ihre Preise niedriger gehalten werden können. Einige ECC-fähige Karten und Prozessoren können ungepuffertes (nicht registriertes) ECC unterstützen, funktionieren jedoch auch mit Nicht-ECC-Speicher. Die Systemfirmware aktiviert die ECC-Funktionalität, wenn das ECC-RAM installiert ist.
ECC-Speicher sind in der Regel teurer als Nicht-ECC-Speicher, da zusätzliche Hardware für die Herstellung von ECC-Speichermodulen erforderlich ist und das Produktionsvolumen von ECC-Speicher und zugehöriger Systemhardware geringer ist. Motherboards, Chipsätze und Prozessoren, die ECC unterstützen, sind möglicherweise auch teurer.
Aufgrund der zusätzlichen Zeit, die ECC-Speichercontroller für die Fehlerprüfung benötigen, kann die Speicherleistung auf einigen Systemen je nach Anwendung und Implementierung um etwa 2 bis 3 Prozent sinken. Moderne Systeme integrieren jedoch ECC-Tests in die CPU und erzeugen keine zusätzliche Verzögerung für Speicherzugriffe, solange keine Fehler erkannt werden.