什麼是ECC內存？

某些 RAM 或隨機存取存儲器被宣傳為 ECC 存儲器。ECC 代表糾錯碼，是識別和糾正內存中錯誤的過程。RAM 中的錯誤可能會導致數據損壞或更改，從而導致設備崩潰甚至安全漏洞。ECC RAM 通常與消費級 PC 硬件不兼容。

什麼是內存錯誤？

內存錯誤是存儲在內存中的值發生更改的問題。RAM 中的數據以二進制形式存儲，值為 1 或 0。如果 1 的值切換為 0，反之亦然，在稱為“位翻轉”的過程中，存儲在 RAM 中的數據會發生變化。

例如，更改後的位可用於在電子表格中存儲值。在這種情況下，電子表格中的值可能會更改為完全不同的數字，這會影響任何計算的結果，例如更改企業的經濟預測。在其他情況下，更改的位可能會禁用安全功能，或創建一個改變程序運行方式的錯字。如果不使用 ECC 內存，這兩個示例極難檢測和解決。在極端情況下，被翻轉的單個位可能導致導致系統崩潰的災難性錯誤。

位翻轉有許多潛在的原因，最常見的原因是背景輻射的結果，主要是由宇宙射線事件產生的中子引起的。宇宙射線是一種以接近光速傳播的高能粒子，通常是質子。它們由包括太陽和其他高能天體在內的恆星體發出。當宇宙射線撞擊原子時，會產生大量中子和其他亞原子粒子，然後這些中子繼續進行二次相互作用。

這些二次中子相互作用被認為是位翻轉錯誤的主要來源。宇宙射線在高海拔地區更常見，在海拔 1.5 公里處增加 3.5 倍，在客機巡航高度增加 300 倍。這種高海拔風險增加需要額外的可靠性措施。

內存錯誤有多常見？

大多數人不會每天都看到他們的計算機崩潰，因此很容易認為這主要是理論上的風險。來自超大規模數據中心的研究已被用於分析位翻轉事件的發生率。谷歌在其數據中心進行的研究表明，每 1.8 小時每 GB RAM 大約有 1 個單位錯誤。

美國宇航局於 1997 年發射的前往土星的卡西尼-惠更斯任務配置了兩台相同的飛行計算機，每台計算機都有 2.5 Gb 的 RAM。在前兩年半的旅程中，航天器每天觀察到 280 個一致的單位錯誤。有一天，當卡西尼-惠更斯號在太陽耀斑的路徑上時，觀察到比特錯誤增加了四倍，進一步證明太陽是大多數比特翻轉問題的原因。

有人擔心 RAM 模塊密度的持續增加會導致更高版本的 RAM 越來越容易受到位翻轉的影響。最近的研究表明，情況恰恰相反，因為隨著工藝幾何形狀的減少，錯誤也減少了。

ECC 內存如何防止錯誤？

ECC 內存使用糾錯碼（例如漢明碼）來糾正 RAM 中的單位錯誤。雙位錯誤可以被檢測到但不能被糾正。漢明糾錯碼通過使用一組奇偶校驗位來工作。這些奇偶校驗位一起可用於檢測是否有任何數據位發生了變化。如果某個位被識別為已翻轉，則它會自動變回。

提示：當僅翻轉單個位時，一位錯誤是位翻轉事件。在 double0bit 錯誤中，兩個位被翻轉。這兩個位不需要在同一事件中翻轉，第二個位翻轉只需要在第一個翻轉位被糾正之前發生。

漢明糾錯碼中包含比所需多一位的奇偶校驗位。這個額外的奇偶校驗位使代碼能夠檢測雙位錯誤的發生，但是，這些錯誤無法糾正。

執行錯誤檢測和糾正的過程是在 RAM 棒上的內存控制器上執行的。

消費者可用性和支持

大多數消費級 PC 硬件不支持 ECC 內存。這部分是作為一種人為地將服務器硬件與消費硬件區分開來的方法。然而，ECC RAM 確實成本更高且運行速度稍慢。此外，它為家庭消費者提供的額外穩定性很小，因為位翻轉錯誤不是系統崩潰的主要原因。

英特爾的消費級和發燒級 CPU 都不支持 ECC 內存，只有其服務器級 CPU，例如 Xeon 系列 CPU 支持。AMD 的消費級 CPU 不支持 ECC，但是，它們的工作站和服務器級 CPU，Threadripper 和 EPYC 分別支持 ECC 內存。