Ecc ram что это
Что такое ECC RAM? Буферизированная оперативная память — что это?
Очень часто при выборе комплектующих мы сталкиваемся с различными непонятными терминами и понятиями. При выборе оперативной памяти это может быть DDR, DDR2, DDR3, DDR4, RDRAM, RIMM и т.п. Если с основными типами ОЗУ всё более-менее понятно, а поддержка каждого типа указана в описании к материнской плате, то такой параметр, как ECC у многих вызывает некоторые вопросы. Что такое ECC-память? Можно ли использовать ECC оперативку на домашнем компьютере и в чём главное отличие ECC RAM и non-ECC RAM?
Что такое ECC-память?
Это особый вид оперативной памяти со встроенными аппаратными средствами коррекции ошибок. Подобные модули памяти были разработаны специально для серверов, где требования к корректности данных и надёжности их обработки значительно выше чем на персональных компьютерах.
ECC-Ram автоматически распознаёт спонтанные изменения данных в блоках хранения, то есть возникшие ошибки. Обычная — десктопная память без поддержки механизмов коррекции называется non-ECC.
На что способна ECC-память и как это работает?
Память с коррекцией ошибок может определить и исправить 1 бит изменённых данных в каждом машинном слове. Что это значит? Если данные между записью и чтением были по каким-либо причинам изменены (то есть возникла ошибка), то ECC ОЗУ скорректирует значение до верного. Подобная функциональность требует поддержки со стороны контроллера оперативной памяти. Эта поддержка может быть организована со стороны чипсета материнской платы, встроенного контроллера ОЗУ в современные процессоры.
Алгоритм исправления ошибок основан на коде Хэмминга, но для исправления более одной ошибки применяются прочие алгоритмы. На практике используются модули памяти, где для каждых 8 микросхем памяти добавляется ещё по одной микросхеме, хранящей ECC-коды (8 бит на каждые 64 бита основной памяти).
Почему искажается значение в ячейках памяти RAM?
Одна из основных причин искажения данных — космические лучи. Хотя мы находимся на Земле под защитой атмосферы, космические лучи несут с собой некие элементарные частицы, способные влиять на электронику, в том числе, на компьютерную память. Под действием энергии этих частиц возможно изменение состояния ячейки памяти, что ведёт к искажению данных и возникновению ошибок. Интересно, что воздействие космических лучей увеличивается с ростом высоты, поэтому компьютерные системы, находящиеся на большой высоте требуют лучшей защиты.
Как работает память с поддержкой ECC
Один из механизмов контроля ошибок в оперативной памяти — использовать технологию контроля чётности, что позволяет фиксировать факт возникновения ошибки в данных, но не позволяет скорректировать данные.
Для ECC коррекции используется код Хэмминга. ECC защищает компьютерные системы от некорректной работы в связи с порчей памяти и снижает вероятность критического отказа системы. Память с поддержкой ECC работает на 2-3 % медленнее чем non-ECC в зависимости от приложений.
Причины использовать ЕСС-память
Объективных причин использовать оперативную память с поддержкой ECC в настольных компьютерах нет. Так как вероятность возникновения ошибок данных крайне мала, то в обычных сценариях использования ПК крайне маловероятно, что возникновение ошибки приведёт к возникновению проблем или критических сбоев в работе ПК. Самый страшный сценарий — появление синего экрана смерти BSOD. Кроме того, использование ECC-ОЗУ затруднено тем, что настольные процессоры и материнские платы в своём большинстве не поддерживают данный тип оперативной памяти.
Использование оперативки с коррекцией ошибок ECC актуально для сервером и корпоративного сегмента, где требования к отказоустойчивости и надёжности очень высоки, а корректность данных может влиять на результаты вычислений и работу системы в целом.
Режим поддержки ECC оперативной памяти – что это такое и как работает?
Всем привет! Тема сегодняшней публикации — поддержка ECC оперативной памяти: что это такое, как работает данная функция, зависит ли от процессора ее использование на ПК.
Что такое ЕСС память
Аббревиатура происходит от английского названия error correcting code memory, то есть память с коррекцией ошибок кода. Такая ОЗУ распознает и устраняет спонтанно возникающие изменения в битах памяти, которых быть не должно.
Как правило, такая память может исправить изменения в одном бите одного машинного слова. При его чтении будет опознано то же значение, что и было записано, несмотря на возникающие «глюки».
Обычная память, то есть non-ECC, этого делать не умеет.
Этот тип памяти используется в компьютерах, для которых важна бесперебойная работа, включая крупные серверные станции. Для использования такого режима необходима поддержка контроллером ОЗУ – как встраиваемого в чипсет, так и реализованном на кристалле вместе с ядрами.
Базовый алгоритм, который используется чаще всего, основан на коде Хемминга – самоконтролирующемся двоичном коде, названном в честь предложившего такую систему американского математика.
Существуют алгоритмы, способные исправлять более одной ошибки, но используются они реже. С технологической точки зрения такая система предполагает использование модулей ОЗУ, в которых на каждые 8 микросхем памяти приходится один компонент, хранящий ЕСС-коды (то есть 8 бит на каждые 64 бита).
Причины появления ошибок в ОЗУ
Главная проблема для любого электронного устройства – невидимые космические лучи, от которых земная атмосфера не защищает должным образом. Элементарные частицы, которые пребывают в этом потоке, способны влиять на работу электроники.
Под их воздействием физические свойства оперативки могут меняться, что уже ведет к размагничиванию. При смене данных, из единицы (заряженное состояние) на ноль (разряженное) уже появляется искажение.
А так как любой компьютер на самом «глубинном» уровне проводит все вычисления с помощью двоичных кодов, нарушения свойств электронных компонентов и провоцируют ошибки в работе.
Характерно, что чем выше от уровня моря, тем меньше плотность воздуха и соответственно, интенсивнее космическое излучение. Компьютерные системы, которые работают на большой высоте, требуют более эффективной защиты. Советую также почитать «Что такое ОЗУ в компьютере: из чего состоит и для чего служит?»(уже на сайте).
Стоит ли использовать ЕСС память
Объективных причин для использования такой ОЗУ на домашнем ПК нет.
Несмотря на то, что земной диск медленно дрейфует по Космическому океану, покоясь на спинах трех китов, вероятность искажения данных под воздействием вредоносных лучей, на самом-то деле крайне мала. При этом самое страшное, что может случиться при таких неполадках – вылет операционной системы в синий экран.
Впрочем, это может быть действительно страшно – например, в случае, если вы в течение пары часов монтировали видеоролик, забывая сохраняться в процессе, или же у вас последний и решительный бой, от которого зависит судьба клана, в какой-нибудь ММОРПГ.
Такая память работает медленнее обычной – в среднем, на 2-3%, так как для проверки контрольных сумм необходим один дополнительный такт контроллера. Такой режим работы требует больше логических ресурсов.
Как уже сказано выше, в основном такая память почти всегда регистровая (Registered), то есть имеет дополнительный регистр для считывания и хранения двоичных кодов. Существуют модули ECC памяти без регистров (UDIMM), которые можно использовать в домашних ПК.
Однако учтите, что такое удовольствие обойдется дороже, так как цена на такие модули ОЗУ обычно выше. Кроме того, требуется наличие материнской платы, чипсета и процессора (к слову, такие модели есть и у Intel, и у AMD), поддерживающих ЕСС память. Стоят они внезапно тоже, как правило, дороже.
И если вы решили проапгрейдить комп для использования ЕСС памяти, проверьте спецификации упомянутых выше компонентов. Если в описании написано что нет поддержки такого режима, деталь придется менять на более подходящую, что значит дополнительные расходы.
Не исключено, что придется менять и мать, и «камень», и планки оперативки. При сборке нового компьютера несколько проще: можно сразу купить соответствующие компоненты. Однако, на мой взгляд, это уже лишнее – страховка от мнимых сбоев не стоит потери быстродействия.
Также советую на эту тему ознакомиться с публикациями «Влияние тактовой частоты оперативной памяти в компьютере»(уже на блоге) и «Тайминги и частота оперативной памяти: кто важнее и влиятельней?». Буду признателен всем, кто расшарит эту статью в социальных сетях. До завтра!
Что такое регистровая RDIMM-память и зачем нужен ECC
Содержание
Содержание
Что такое RDIMM, для чего нужен регистр
Оперативная память в сокращении может называться ОЗУ. Ее также называют оперативным запоминающим устройством, памятью с произвольным доступом, RAM. ОЗУ также можно ласково назвать «оперативкой». RAM логически состоит из ячеек памяти. Каждая ячейка хранит количество бит, равное степени двойки. 2^3=8 бит, 2^4=16 бит, 2^5=32 бит, 2^6=64 бит. У каждой ячейки памяти есть свой адрес. Адрес ячейки «оперативки» выглядит следующим образом: FFFFFFFFF.
Регистровой памятью (Registered DIMM, RDIMM) называют модули ОЗУ, которые имеют на «борту» отдельный регистр для адресов «оперативки» и команд.
Контроллер ОЗУ в процессоре обращается к регистрам, регистры же направляют информацию в микросхемы памяти. Такая организация «оперативки» позволяет увеличить количество модулей на канал RAM за счет снижения электрической нагрузки на контроллер памяти. Контроллер находится либо в северном мосту материнской платы, либо в процессоре. Также вдвое уменьшается емкость модулей памяти, если модуль содержит два регистра.
Регистровая память отличается от обычной, небуферизованной «оперативки», более высокими задержками при чтени и записи информации в модулях ОЗУ. Это происходит из-за того, что модули содержат дополнительный промежуточный узел — буфер. Чтение/запись производит контроллер памяти в процессоре или северном мосту материнской платы. Работа с этим узлом, естественно, требует дополнительного времени работы. Но при этом отметим то, что уменьшается нагрузка на процессор, так как буфер отвечает за непосредственную работу с банками памяти.
Каждый модуль ОЗУ содержит микросхему SPD (Serial Presence Detect). Данная микросхема содержит прошивку модуля памяти. Эта прошивка определяет работу более простых микросхем.
Регистровая и буферизованная память — одно и то же
Регистровая память — это буферизованная память. Как было обозначено выше — регистр — это буфер для адресов и команд при работе с памятью. Процессор или северный мост материнской платы отправляют данные, адреса ячеек памяти и команды. Регистры выполняют команды по указанным адресам.
Такая память стоит дороже обычной, небуферизованной памяти. Используется она исключительно в серверах, потому что позволяет получить больший объем памяти на один процессор в сервере.
Что такое FB-DIMM
FB-DIMM, Full Buffered Dual Inline Memory Module — полностью буферизованная DIMM — это планки ОЗУ DDR2. Плашки ОЗУ при этом используют последовательный интерфейс передачи данных между модулями памяти и контроллером «оперативки». В отличие от стандартных модулей RAM, они используют не 240-pin, а 96-pin из 240 возможных пинов. Такая организация работы позволяет организовывать с помощью контроллеров памяти большее количество каналов на материнской плате. Вплоть до 6 каналов. Данные модули памяти несовместимы с обычными планками «оперативки».
Последовательный интерфейс — это интерфейс передачи данных, при работе которого данные передаются по одному проводу или дорожке на печатной плате друг за другом. Таких проводов (дорожек) может быть несколько, но принцип передачи данных при этом не меняется.
Advanced Memory Buffer, AMB — микросхема, которая организует работу модулей памяти FB-DIMM. Эта микросхема располагается прямо на планке «оперативки».
В один канал памяти при такой организации работы модулей ОЗУ возможна установка до 8 планок «оперативки». Это позволяет, в случае с RAM DDR2, добиться емкости ОЗУ до 192 Гигабайт на один сервер.
В связи с тем, что микросхема AMB добавляет свои задержки в работу модуля памяти, данные плашки работают несколько медленнее модулей RDIMM, регистровой ОЗУ. Но, так как общее количество памяти в данном случае возрастает, то общая производительность системы также возрастает.
Краткая история оперативной памяти
Ниже приводится краткая история развития типов ОЗУ. Начинаем мы ее со времени выпуска памяти SDRAM. Это произошло в 1996 году. Пропускная способность данной RAM составила 1.1 GBps.
Следующей памятью в таблице указана память RDRAM. Она была выпущена в 1998 году. Это была абсолютно новая архитектура ОЗУ. Совершенно новый стандарт от фирмы Rambus. Было выпущено несколько поколений памяти. Она отличалась более высокими частотами, стабильными таймингами, вот только при этом задержки функционирования памяти были немного выше. К сожалению, данная память не выдержала конкуренции на рынке и вынуждена была сойти со сцены рынка памяти.
Следующими в таблице указаны линейки RAM DDR. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных. Этот стандарт ОЗУ был выпущен на рынок в 2000 году. Данная память используется и на текущий момент. При этом развивается стандарт для достижения более высоких скоростей функционирования.
Последним типом RAM DDR, выпущенным на рынок, на данный момент является память DDR4.
Серверная память: DDR3/4, Buffered, …unBuffered, ECC? Помогаем разобраться с выбором памяти для различных платформ
Пока компьютерный прогресс бежит сломя голову, в стане серверов остаются доступными совершенно различные конфигурации, как современные, так и 5-10 летние железки. И в момент подбора комплектующих для апгрейда возникает закономерный вопрос, а какую память и в каком количестве доустанавливать или менять? Помимо привычного разъема DIMM используется и SO-DIMM, а о том, что бывает память с ECC и без нее, буферизованная и нет, знает каждый школьник.
Платформы Intel
За более чем 40-летнюю историю существования компания Intel разработала и выпустила десятки серверных платформ. Сейчас две из них пользуются повышенным вниманием: V3/V4 Xeon процессоры распространены благодаря относительно дешевым ценам в пересчете на 1 ядро, а также Xeon Scalable из-за неимоверного разнообразия процессоров.
Чтобы не запутаться в версиях/ревизиях посмотрим на типы процессоров Intel, разделив их на большие группы по архитектуре.
LGA 1151
1151 сокет использовался для 3 платформ продолжительное время. Начальным этапом стали процессоры Skylake-S, содержащие 4 физических ядра. Потом их сменили процессоры Kaby Lake-S, и наконец завершающим семейством стали CPU Coffee Lake-S WS. Все поколения оснащались 2-канальным контроллером памяти. По мере совершенствования архитектуры он перешел с частоты 1866 МГц к 2666 МГц. Платы на LGA 1151 поддерживают до 4 разъемов DIMM (2 модуля Х 2 канала), как с ECC, так и без нее. Совсем редко попадаются конфигурации с DDR3L памятью (от 1333 до 1600 МГц). Максимальный объем памяти 64 Гбайт.
Для Skylake, Kaby Lake и Coffee Lake LGA 1151 можно использовать DDR4 память с ECC частотой от 1866МГц до 2666 МГц (как не буферизированная, так и регистровая). Существует 2 типа плат: с 2 разъемами и с 4 разъемами DIMM. Для 2 разъемов используйте парные модули, чтобы задействовать оба канала. Для 4 разъемов устанавливайте память парами (2х DIMM в 2 канала или 4х DIMM в 2 канала). В зависимости от версии процессора используйте максимально разрешенную частоту для достижения максимальной производительности подсистемы памяти.
LGA 2066
Платформа LGA 2066 с процессорами Skylake-W поддерживают до 8 разъемов DIMM (2×4 канала), ECC с частотой от 1600 до 2666 МГц. Тип памяти DDR4. Максимальный объем памяти 512 Гбайт.
Для Skylake LGA 2066 можно использовать DDR4 память (ECC RDIMM, Registered ECC RDIMM, Registered ECC LRDIMM, Registered ECC LRDIMM) частотой 1600-2666МГц. Существует 2 основных конфигурации с 4 слотами и 8.
В материнскую плату с 4/8 слотами лучше всего устанавливать память по 4 модуля для максимальной производительности. Для достижения максимальной емкости задействуйте 8 слотов. В зависимости от версии процессора используйте максимально разрешенную частоту для достижения максимальной производительности подсистемы памяти.
LGA 3647
Платформа LGA 3647 поддерживает до 12 разъемов DIMM (2×6 каналов), ECC с частотой от 2133 до 2666 МГц. Тип памяти DDR4. В список не включены процессоры Xeon Platinum 92ХХ.
8 слотов памяти при 6 (А, B, C, D, E, F) каналах. Два канала разделены на ранги (А1 ранг + А2 ранг и D1 + D2), типичная ситуация, когда «А» и «D» канал делят пополам. Допускается установка различных конфигураций, но наиболее производительная – установка 6 модулей без «2» рангов.
4 слота памяти при 6 (А, B, C, D, E, F) каналах. Из 6 каналов чаще всего выброшен канал «С» и «F». Другими словами, система из 6 канальной превращается в 4 канальную. Соответственно уменьшается пропускная способность и суммарная производительность.
6 и 12 слотов памяти прекрасно соотносятся с 6 канальными контроллерами памяти. Здесь все просто – для достижения максимальной скорости ПСП используем 6 или 12 модулей.
LGA 1200
Для Comet Lake-S LGA 1200 нужно использовать DDR4 память с и без ECC частотой до 2933 МГц. Существует 2 типа плат: с 2 разъемами и с 4 разъемами DIMM (SO-DIMM). Для 2 разъемов используйте парные модули, чтобы задействовать оба канала. Для 4 разъемов устанавливайте память парами (2х DIMM в 2 канала или 4х DIMM в 2 канала). В зависимости от версии процессора используйте максимально разрешенную частоту для достижения максимальной производительности подсистемы памяти.
LGA 4189 (v2)
Наиболее производительные платформы от Intel. Оговоримся сразу, Socket LGA 4189 и LGA 4189v2 не совместимы между собой. «Свежайшие» Ice Lake-SP появились совсем недавно и поддерживают память с частотой 3200 МГц. Фактическое размещение модулей может быть разным, как и конфигурации DIMM на материнских платах. В таблице нет ошибки с наименованиями. Intel действительно выпустила 2 поколения процессоров под разные сокеты с похожими названиями:
ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/codename/189143/cooper-lake.html#@Server
ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/codename/74979/ice-lake.html#@Server
Мало того, даже названия самих процессоров слишком похожи. Добавляет путаницы общее принадлежность CPU к «3rd Generation Intel Xeon Scalable Processors». В любом случае разбирать конфигурацию памяти лучше раздельно, из-за различий в количестве поддерживаемых каналов. Первая ревизия LGA 3647 оснащена контроллером памяти с 6 каналами. На рынке присутствуют платы со слотами кратными 3, и 6, где память подключается логично. Но встречаются модели с меньшим числом слотов DIMM. 4х DIMM вариант просто не задействует 2 из 6 каналов, а 8-ми модульные системы разделяют А и D канал на 2 банка (А1+А2, D1+D2). Выбор частот совместимых модулей велик – от 2666 до 3200 МГц.
Процессоры Ice Lake-SP поддерживают 8 каналов памяти, значит устанавливаются модули кратно 4 и 8. Конечно сейчас появятся в продаже материнские платы с конфигурацией DIMM 2+2 слота (это минус 4 канала памяти), ли с разделяемыми каналами на банки.
Тонкости подбора модулей в различных конфигурациях
Начиная с конца 2019 года производители микросхем постепенно начали переходить на нормы тех. процесса менее 20 нм. Это позволило удвоить объем памяти на модуле. К сожалению не все процессоры Intel способны работать с новыми планками. При выборе памяти для старых платформ убедитесь, что материнская плата получила обновление BIOS в котором заявлена совместимость с 16 Гбит микросхемами.
Список новых 16 Гбит модулей Kingston:
Простое правило наращивания частоты никто не отменял. Чем больше использованных каналов и выше частота памяти, тем выше производительность сервера. В конфигурациях, где материнская плата не реализует часть каналов скорость работы с памятью существенно ниже.
Пример установки 384Гб памяти в плату тремя различными способами. В первых двух неправильно заполненные каналы приводят к двукратному снижению ПСП. Оптимальный режим – это установка высокочастотной памяти по 1 планке в каждый канал без использования второго банка. Причем о ранговости обязательно нужно помнить!
2-ранговая память всегда будет быстрее 1-ранговой. Однако учтите, что не все системы могут работать с 2-ранговой памятью, установленной во все слоты памяти. Не стоит использовать 2-ранговуе модули в разделенных канала. И тем более смешивать их с 1-ранговыми.
Платы с разделенными каналами позволяют покупать сервера в минимальной комплектации экономя средства на начальном этапе. Дальнейший апгрейд подсистемы памяти часто происходит с ошибками. Практически любая материнская плата позволяет работать с 1 модулем, но в дальнейшем добавление модулей строго регламентируется производителем. Конечно идеальный вариант – это доустановка аналогичных планок, чтобы задействовать все каналы. Но стоимость комплектующих зачастую неподъемна. Поэтому, выбирая начальную конфигурацию с памятью, которая использует 1 банк из канала учитывайте особенности апгрейда. Деление каналов позволяет суммарно установить больше памяти в ущерб производительности.
Вернемся к конечному подбору модулей памяти. Быстрый и эффективный способ – выяснить причастность процессора/ов к определенному семейству. Для этого используйте сайт ark.intel.com. После определения посетите страницу сервера или материнской платы. Запишите название, и продолжите подбор на сайте в разделе «Manufacturer Qualification». Далее по названию вашей материнской платы «Motherboard» найдите подходящие модули памяти. Если в сервере уже установлено какое-то количество планок, то через сторонние утилиты или открыв сервер и найдя память запишите и выясните конфигурацию модуля. Вам важно понять ранговость, частоту, наличие ECC и т.п. А далее можно смело переходить на страницу выбора памяти с фиксированным BOM.
FAQ по серверной памяти
По умолчанию вся серверная память «де-факто» имеет поддержку ECC. Другое дело остальные характеристики. Их значения не всегда правильно трактуются.
UDIMM — обычная память для настольных компьютеров. У такой памяти в маркировке присутствует буква U (Unbuffered). Почему мы включаем такую память в обзор? Многие серверные 1-процессорные платы поддерживают помимо процессоров Xeon десктопные CPU. В них нет совместимости с ECC, поэтому допускается установка UDIMM в такие системы со всеми вытекающими последствиями.
ECC — любая память может быть с ЕСС и без. В сервера устанавливается только с ECC. Большинство ошибок при работе памяти удается исправить во время работы, даже если они появляются, не теряя данные.
Registered DIMM (FBDIMM) — регистровая память с коррекцией ошибок (ECC). Позволяет масштабировать емкость используемых рангов без появления ошибок и перегрузки контроллера памяти в процессоре. Установленная микросхема берет на себя управление адресами.
LRDIMM — эволюционное развитие Registered DIMM (FBDIMM). На такие модули ставят вспомогательный контроллер. Он управляет как адресами, так и питанием модуля. Дополнительный бонус – создание памяти глубиной до 4 рангов и более высокая частота работы в сравнении с Registered DIMM. В результате LRDIMM обладает массой положительных свойств за исключением цены.
Видимый эффект от применения LRDIMM в сравнении с Registered DIMM.
Неочевидные характеристики
Частота и тайминги: покупать память с частотой выше поддерживаемой вашим сервером не приведет к росту пропускной способности. Это 100% аксиома, потому что редкий случай, когда материнская плата позволяет менять частоту. Классический вариант – поддерживаемая частота считывается из SPD микросхемы и выбирается поддерживаемая процессором.
Ранги памяти: 1R,2R и 4R.
Модули памяти могут быть одно, двух, четырех или даже восьмиранговыми. Самые распространенные – это 1-2 ранговые модули, которые не накладывают множество ограничений в отличие от 4-8 ранговых. Производители материнских плат в инструкциях подробно расписывают поддерживаемые конфигурации пулов памяти при различной ранговости памяти. Часть оборудования позволяет устанавливать разноранговые модули, но не во все разъемы.
Чип RCD: Rambus или IDT.
Register Clock Driver (RCD) – микросхема управления, устанавливаемая на модули. Есть 2 крупных производителя (Rambus и IDT). Нет никаких ограничений в выборе того или иного производителя. Используется в паре с буферами и температурными сенсорами.
Схема подбора памяти
Выводы
→ В разделе «Manufacturer Qualification» выбирается память по производителю системной платы:
выбрать
→ В разделе памяти с фиксированным BOM подбирается память исходя из требуемых характеристик: подобрать
Для получения дополнительной информации о продуктах Kingston обращайтесь на официальный сайт компании.