ECC內(nèi)存技術(shù)詳解

1、ECC內(nèi)存技術(shù)詳解！ECC是“Error Checking and Correcting”的簡寫，中文名稱是“錯誤檢查和糾正”。ECC是一種能夠?qū)崿F(xiàn)“錯誤檢查和糾正”的技術(shù)，ECC內(nèi)存就是應(yīng)用了這種技術(shù)的內(nèi)存，一般多應(yīng)用在服務(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。要了解ECC技術(shù)，就不能不提到Parity（奇偶校驗）。在ECC技術(shù)出現(xiàn)之前，內(nèi)存中應(yīng)用最多的是另外一種技術(shù)，就是Parity（奇偶校驗）。我們知道，在數(shù)字電路中，最小的數(shù)據(jù)單位就是叫“比特（bit）”，也叫數(shù)據(jù)“位”，“比特”也是內(nèi)存中的最小單位，它是通過“1”和“0”來表示數(shù)據(jù)高、低電平信號的。在數(shù)字電路中8

2、個連續(xù)的比特是一個字節(jié)（byte），在內(nèi)存中不帶“奇偶校驗”的內(nèi)存中的每個字節(jié)只有8位，若它的某一位存儲出了錯誤，就會使其中存儲的相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變而導(dǎo)致應(yīng)用程序發(fā)生錯誤。而帶有“奇偶校驗”的內(nèi)存在每一字節(jié)（8位）外又額外增加了一位用來進行錯誤檢測。比如一個字節(jié)中存儲了某一數(shù)值（1、0、1、0、1、0、1、1），把這每一位相加起來（10101011=5）。若其結(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(dāng)CPU返回讀取存儲的數(shù)據(jù)時，它會再次相加前8位中存儲的數(shù)據(jù)，計算結(jié)果是否與校驗位相一致。當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)二者不同時就作出視圖糾正這些錯誤，但Parity有個缺點，當(dāng)內(nèi)存

3、查到某個數(shù)據(jù)位有錯誤時，卻并不一定能確定在哪一個位，也就不一定能修正錯誤，所以帶有奇偶校驗的內(nèi)存的主要功能僅僅是“發(fā)現(xiàn)錯誤”，并能糾正部分簡單的錯誤。   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(dāng)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(dāng)數(shù)據(jù)位為16位時它需要增加2位用于檢查，當(dāng)數(shù)據(jù)位為32位時則需增加4位，依此類推。特別是當(dāng)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

4、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(dǎo)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(dāng)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?，在內(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。目前一些廠商推出的入

5、門級低端服務(wù)器使用的多是普通PC用的SD RAM，不帶ECC功能，在選購時應(yīng)該注意這個指標。適用類型 根據(jù)內(nèi)存條所應(yīng)用的主機不同，內(nèi)存產(chǎn)品也各自不同的特點。臺式機內(nèi)存是DIY市場內(nèi)最為普遍的內(nèi)存，價格也相對便宜。筆記本內(nèi)存則對尺寸、穩(wěn)定性、散熱性方面有一定的要求，價格要高于臺式機內(nèi)存。而應(yīng)用于服務(wù)器的內(nèi)存則對穩(wěn)定性以及內(nèi)存糾錯功能要求嚴格，同樣穩(wěn)定性也是著重強調(diào)的。臺式機內(nèi)存筆記本內(nèi)存就是應(yīng)用于筆記本電腦的內(nèi)存產(chǎn)品，筆記本內(nèi)存只是使用的環(huán)境與臺式機內(nèi)存不同，在工作原理方面并沒有什么區(qū)別。只是因為筆記本電腦對內(nèi)存的穩(wěn)定性、體積、散熱性方面的需求，筆記本內(nèi)存在這幾方面要優(yōu)于臺式機內(nèi)存，價格方面也要

6、高于臺式機內(nèi)存。筆記本內(nèi)存筆記本誕生于臺式機的486年代，在那個時代的筆記本電腦，所采用的內(nèi)存各不相同，各種品牌的機型使用的內(nèi)存千奇百怪，甚至同一機型的不同批次也有不同的內(nèi)存，規(guī)格極其復(fù)雜，有的機器甚至使用PCMICA閃存卡來做內(nèi)存。進入到臺式機的586時代，筆記本廠商開始推廣72針的SO DIMM標準筆記本內(nèi)存，而市場上還同時存在著多種規(guī)格的筆記本內(nèi)存，諸如：72針5伏的FPM；72針5伏的EDO；72針3.3伏的FPM；72針3.3伏的EDO。此幾種類型的筆記本內(nèi)存都已成為“古董”級的寶貝，早已在市場內(nèi)消失了。在進入到“奔騰”時代，144針的3.3伏的EDO標準筆記本內(nèi)存。在往后隨著臺式機

7、內(nèi)存中SDRAM的普及，筆記本內(nèi)存也出現(xiàn)了144針的SDRAM?，F(xiàn)在DDR的筆記本內(nèi)存也在市面中較為普遍了，而在一些輕薄筆記本內(nèi)，還有些機型使用與普通機型不同的Micro DIMM接口內(nèi)存。對于多數(shù)的筆記本電腦都并沒有配備單獨的顯存，而是采用內(nèi)存共享的形式，內(nèi)存要同時負擔(dān)內(nèi)存和顯存的存儲作用，因此內(nèi)存對于筆記本電腦性能的影響很大。服務(wù)器內(nèi)存服務(wù)器是企業(yè)信息系統(tǒng)的核心，因此對內(nèi)存的可靠性非常敏感。服務(wù)器上運行著企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，內(nèi)存錯誤可能造成服務(wù)器錯誤并使數(shù)據(jù)永久丟失。因此服務(wù)器內(nèi)存在可靠性方面的要求很高，所以服務(wù)器內(nèi)存大多都帶有Buffer（緩存器），Register（寄存器），ECC（錯誤糾

8、正代碼），以保證把錯誤發(fā)生可能性降到最低。服務(wù)器內(nèi)存具有普通PC內(nèi)存所不具備的高性能、高兼容性和高可靠性。主頻內(nèi)存主頻和CPU主頻一樣，習(xí)慣上被用來表示內(nèi)存的速度，它代表著該內(nèi)存所能達到的最高工作頻率。內(nèi)存主頻是以MHz（兆赫）為單位來計量的。內(nèi)存主頻越高在一定程度上代表著內(nèi)存所能達到的速度越快。內(nèi)存主頻決定著該內(nèi)存最高能在什么樣的頻率正常工作。目前市面上已推出的內(nèi)存產(chǎn)品中最高能達到560MHz的主頻，而較為主流的是333MHz和400MHz的DDR內(nèi)存。大家知道，計算機系統(tǒng)的時鐘速度是以頻率來衡量的。晶體振蕩器控制著時鐘速度，在石英晶片上加上電壓，其就以正弦波的形式震動起來，這一震動可以通過

9、晶片的形變和大小記錄下來。晶體的震動以正弦調(diào)和變化的電流的形式表現(xiàn)出來，這一變化的電流就是時鐘信號。而內(nèi)存本身并不具備晶體振蕩器，因此內(nèi)存工作時的時鐘信號是由主板芯片組的北橋或直接由主板的時鐘發(fā)生器提供的，也就是說內(nèi)存無法決定自身的工作頻率，其實際工作頻率是由主板來決定的。一般情況下內(nèi)存的工作頻率是和主板的外頻相一致的，通過主板的調(diào)節(jié)CPU的外頻也就調(diào)整了內(nèi)存的實際工作頻率。內(nèi)存工作時有兩種工作模式，一種是同步工作模式，此模式下內(nèi)存的實際工作頻率與CPU外頻一致，這是大部分主板所采用的默認內(nèi)存工作模式。另外一種是異步工作模式，這樣允許內(nèi)存的工作頻率與CPU外頻可存在一定差異，它可以讓內(nèi)存工作在

10、高出或低于系統(tǒng)總線速度33MHz，又或者讓內(nèi)存和外頻以3：4、4：5等，定比例的頻率上。利用異步工作模式技術(shù)就可以避免以往超頻而導(dǎo)致的內(nèi)存瓶頸問題。舉個例子：一塊845E的主板最大只能支持DDR266內(nèi)存，其主頻是266MHz，這是DDR內(nèi)存的等效頻率，其實際工作頻率是133MHz。在正常情況下（不進行超頻），該主板上內(nèi)存工作頻率最高可以設(shè)置到DDR266的模式。但如果主板支持內(nèi)存異步功能，那么就可以采用內(nèi)存、外頻頻率以5：4的比例模式下工作，這樣內(nèi)存的工作頻率就可以達到166MHz，此時主板就可以支持DDR333（等效頻率333MHz，實際頻率166MHz）了。目前的主板芯片組幾乎都支持內(nèi)存

11、異步，英特爾公司從810系列到目前較新的875系列都支持，而威盛公司則從693芯片組以后全部都提供了此功能。傳輸類型傳輸類型指內(nèi)存所采用的內(nèi)存類型，不同類型的內(nèi)存?zhèn)鬏旑愋透饔胁町?，在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面都有不同。目前市場中主要有的內(nèi)存類型有SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM三種，其中DDR SDRAM內(nèi)存占據(jù)了市場的主流，而SDRAM內(nèi)存規(guī)格已不再發(fā)展，處于被淘汰的行列。RDRAM則始終未成為市場的主流，只有部分芯片組支持，而這些芯片組也逐漸退出了市場，RDRAM前景并不被看好。SDRAM DDR RDRAM DDR2接口類型接口類型是根據(jù)內(nèi)存條金手指上導(dǎo)電觸片的

12、數(shù)量來劃分的，金手指上的導(dǎo)電觸片也習(xí)慣稱為針腳數(shù)（Pin）。因為不同的內(nèi)存采用的接口類型各不相同，而每種接口類型所采用的針腳數(shù)各不相同。筆記本內(nèi)存一般采用144Pin、200Pin接口；臺式機內(nèi)存則基本使用168Pin和184Pin接口。對應(yīng)于內(nèi)存所采用的不同的針腳數(shù)，內(nèi)存插槽類型也各不相同。目前臺式機系統(tǒng)主要有SIMM、DIMM和RIMM三種類型的內(nèi)存插槽，而筆記本內(nèi)存插槽則是在SIMM和DIMM插槽基礎(chǔ)上發(fā)展而來，基本原理并沒有變化，只是在針腳數(shù)上略有改變。金手指金手指（connecting finger）是內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間的連接部件，所有的信號都是通過金手指進行傳送的。金手指由眾多

13、金黃色的導(dǎo)電觸片組成，因其表面鍍金而且導(dǎo)電觸片排列如手指狀，所以稱為“金手指”。金手指實際上是在覆銅板上通過特殊工藝再覆上一層金，因為金的抗氧化性極強，而且傳導(dǎo)性也很強。不過因為金昂貴的價格，目前較多的內(nèi)存都采用鍍錫來代替，從上個世紀90年代開始錫材料就開始普及，目前主板、內(nèi)存和顯卡等設(shè)備的“金手指”幾乎都是采用的錫材料，只有部分高性能服務(wù)器/工作站的配件接觸點才會繼續(xù)采用鍍金的做法，價格自然不菲。內(nèi)存金手指內(nèi)存處理單元的所有數(shù)據(jù)流、電子流正是通過金手指與內(nèi)存插槽的接觸與PC系統(tǒng)進行交換，是內(nèi)存的輸出輸入端口，因此其制作工藝對于內(nèi)存連接顯得相當(dāng)重要。內(nèi)存插槽最初的計算機系統(tǒng)通過單獨的芯片安裝內(nèi)

14、存，那時內(nèi)存芯片都采用DIP（Dual ln-line Package，雙列直插式封裝）封裝，DIP芯片是通過安裝在插在總線插槽里的內(nèi)存卡與系統(tǒng)連接，此時還沒有正式的內(nèi)存插槽。DIP芯片有個最大的問題就在于安裝起來很麻煩，而且隨著時間的增加，由于系統(tǒng)溫度的反復(fù)變化，它會逐漸從插槽里偏移出來。隨著每日頻繁的計算機啟動和關(guān)閉，芯片不斷被加熱和冷卻，慢慢地芯片會偏離出插槽。最終導(dǎo)致接觸不好，產(chǎn)生內(nèi)存錯誤。早期還有另外一種方法是把內(nèi)存芯片直接焊接在主板或擴展卡里，這樣有效避免了DIP芯片偏離的問題，但無法再對內(nèi)存容量進行擴展，而且如果一個芯片發(fā)生損壞，整個系統(tǒng)都將不能使用，只能重新焊接一個芯片或更換包

15、含壞芯片的主板，此種方法付出的代價較大，也極為不方便。對于內(nèi)存存儲器，大多數(shù)現(xiàn)代的系統(tǒng)都已采用單內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊（Single Inline Memory Module，SIMM）或雙內(nèi)聯(lián)內(nèi)存模塊（Dual Inline Memory，DIMM）來替代單個內(nèi)存芯片。這些小板卡插入到主板或內(nèi)存卡上的特殊連接器里。SIMM DIMM RIMM容量內(nèi)存容量是指該內(nèi)存條的存儲容量，是內(nèi)存條的關(guān)鍵性參數(shù)。內(nèi)存容量以MB作為單位，可以簡寫為M。內(nèi)存的容量一般都是2的整次方倍，比如64MB、128MB、256MB等，一般而言，內(nèi)存容量越大越有利于系統(tǒng)的運行。目前臺式機中主流采用的內(nèi)存容量為256MB或512MB

16、，64MB、128MB的內(nèi)存已較少采用。     系統(tǒng)對內(nèi)存的識別是以Byte（字節(jié)）為單位，每個字節(jié)由8位二進制數(shù)組成，即8bit（比特，也稱“位”）。按照計算機的二進制方式，1Byte=8bit；1KB=1024Byte；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB。   系統(tǒng)中內(nèi)存的數(shù)量等于插在主板內(nèi)存插槽上所有內(nèi)存條容量的總和，內(nèi)存容量的上限一般由主板芯片組和內(nèi)存插槽決定。不同主板芯片組可以支持的容量不同，比如Inlel的810和815系列芯片組最高支持512MB內(nèi)存，多余的部分無法識別。目前多數(shù)芯片組可以

17、支持到2GB以上的內(nèi)存。此外主板內(nèi)存插槽的數(shù)量也會對內(nèi)存容量造成限制，比如使用128MB一條的內(nèi)存，主板由兩個內(nèi)存插槽，最高可以使用256MB內(nèi)存。因此在選擇內(nèi)存時要考慮主板內(nèi)存插槽數(shù)量，并且可能需要考慮將來有升級的余地。內(nèi)存電壓內(nèi)存正常工作所需要的電壓值，不同類型的內(nèi)存電壓也不同，但各自均有自己的規(guī)格，超出其規(guī)格，容易造成內(nèi)存損壞。SDRAM內(nèi)存一般工作電壓都在3.3伏左右，上下浮動額度不超過0.3伏；DDR SDRAM內(nèi)存一般工作電壓都在2.5伏左右，上下浮動額度不超過0.2伏；而DDR2 SDRAM內(nèi)存的工作電壓一般在1.8V左右。具體到每種品牌、每種型號的內(nèi)存，則要看廠家了，但都會遵循

18、SDRAM內(nèi)存3.3伏、DDR SDRAM內(nèi)存2.5伏、DDR2 SDRAM內(nèi)存1.8伏的基本要求，在允許的范圍內(nèi)浮動。顆粒封裝顆粒封裝其實就是內(nèi)存芯片所采用的封裝技術(shù)類型，封裝就是將內(nèi)存芯片包裹起來，以避免芯片與外界接觸，防止外界對芯片的損害?？諝庵械碾s質(zhì)和不良氣體，乃至水蒸氣都會腐蝕芯片上的精密電路，進而造成電學(xué)性能下降。不同的封裝技術(shù)在制造工序和工藝方面差異很大，封裝后對內(nèi)存芯片自身性能的發(fā)揮也起到至關(guān)重要的作用。隨著光電、微電制造工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品始終在朝著更小、更輕、更便宜的方向發(fā)展，因此芯片元件的封裝形式也不斷得到改進。芯片的封裝技術(shù)多種多樣，有DIP、POFP、TSOP

19、、BGA、QFP、CSP等等，種類不下三十種，經(jīng)歷了從DIP、TSOP到BGA的發(fā)展歷程。芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷了幾代的變革，性能日益先進，芯片面積與封裝面積之比越來越接近，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，以及引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提高，使用更加方便。DIP封裝 TSOP封裝 BGA封裝 CSP封裝傳輸標準內(nèi)存是計算機內(nèi)部最為關(guān)鍵的部件之一，其有很嚴格的制造要求。而其中的傳輸標準則代表著對內(nèi)存速度方面的標準。不同類型的內(nèi)存，無論是SDRAM、DDR SDRAM，還是RDRAM都有不同的規(guī)格，每種規(guī)格的內(nèi)存在速度上是各不相同的。傳輸標準是內(nèi)存的規(guī)范，只有完全符合該規(guī)范才能說

20、該內(nèi)存采用了此傳輸標準。比如說傳輸標準PC3200內(nèi)存，代表著此內(nèi)存為工作頻率200MHz，等效頻率為400MHz的DDR內(nèi)存，也就是常說的DDR400。傳輸標準術(shù)購買內(nèi)存的首要選擇條件之一，它代表著該內(nèi)存的速度。目前市場中所有的內(nèi)存?zhèn)鬏敇藴视蠸DRAM的PC100、PC133；DDR SDRAM的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700；RDRAM的PC600、PC800和PC1066等。SDRAM傳輸標準 DDR傳輸標準 DDR2傳輸標準 RDRAM傳輸標準CL設(shè)置 內(nèi)存負責(zé)向CPU提供運算所需的原始數(shù)據(jù)，而目前CPU運行速度超過內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸速度很

21、多，因此很多情況下CPU都需要等待內(nèi)存提供數(shù)據(jù)，這就是常說的“CPU等待時間”。內(nèi)存?zhèn)鬏斔俣仍铰?，CPU等待時間就會越長，系統(tǒng)整體性能受到的影響就越大。因此，快速的內(nèi)存是有效提升CPU效率和整機性能的關(guān)鍵之一。在實際工作時，無論什么類型的內(nèi)存，在數(shù)據(jù)被傳輸之前，傳送方必須花費一定時間去等待傳輸請求的響應(yīng)，通俗點說就是傳輸前傳輸雙方必須要進行必要的通信，而這種就會造成傳輸?shù)囊欢ㄑ舆t時間。CL設(shè)置一定程度上反映出了該內(nèi)存在CPU接到讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)的指令后，到正式開始讀取數(shù)據(jù)所需的等待時間。不難看出同頻率的內(nèi)存，CL設(shè)置低的更具有速度優(yōu)勢。上面只是給大家建立一個基本的CL概念，而實際上內(nèi)存延遲的基本因

22、素絕對不止這些。內(nèi)存延遲時間有個專門的術(shù)語叫“Latency”。要形象的了解延遲，我們不妨把內(nèi)存當(dāng)成一個存儲著數(shù)據(jù)的數(shù)組，或者一個EXCEL表格，要確定每個數(shù)據(jù)的位置，每個數(shù)據(jù)都是以行和列編排序號來標示，在確定了行、列序號之后該數(shù)據(jù)就唯一了。內(nèi)存工作時，在要讀取或?qū)懭肽硵?shù)據(jù)，內(nèi)存控制芯片會先把數(shù)據(jù)的列地址傳送過去，這個RAS信號（Row Address Strobe，行地址信號）就被激活，而在轉(zhuǎn)化到行數(shù)據(jù)前，需要經(jīng)過幾個執(zhí)行周期，然后接下來CAS信號（Column Address Strobe，列地址信號）被激活。在RAS信號和CAS信號之間的幾個執(zhí)行周期就是RAS-to-CAS延遲時間。在C

23、AS信號被執(zhí)行之后同樣也需要幾個執(zhí)行周期。此執(zhí)行周期在使用標準PC133的SDRAM大約是2到3個周期；而DDR RAM則是4到5個周期。在DDR中，真正的CAS延遲時間則是2到2.5個執(zhí)行周期。RAS-to-CAS的時間則視技術(shù)而定，大約是5到7個周期，這也是延遲的基本因素。CL設(shè)置較低的內(nèi)存具備更高的優(yōu)勢，這可以從總的延遲時間來表現(xiàn)。內(nèi)存總的延遲時間有一個計算公式，總延遲時間=系統(tǒng)時鐘周期×CL模式數(shù)+存取時間（tAC）。首先來了解一下存取時間（tAC）的概念，tAC是Access Time from CLK的縮寫，是指最大CAS延遲時的最大數(shù)輸入時鐘，是以納秒為單位的，與內(nèi)存時鐘周期是完全不同的概念，雖然都是以納秒為單位。存取時間（tAC）代表著讀取、寫入的時間，而時鐘頻率則代表內(nèi)存的速度。舉個例子來計算一下總延遲時間，比如一條DDR333內(nèi)存其存取時間為6ns，其內(nèi)