Коррекция ошибок для оперативной памяти

Оперативная память – такая деталь системы, которая реже всех выходит из строя. Но спонтанные перезагрузки системы с BSOD и без него, вылеты игр или программного обеспечения, некорректные результаты обработки заданий в тяжёлом софте – всё это и многое другое может быть симптомами проблем именно с ней. На самом деле, такие проблемы возникают довольно часто и являются в основном следствием некорректной настройки самим пользователем, хотя исключать аппаратные проблемы всё же, нельзя. В этом материале мы познакомимся с актуальными модулями памяти для настольных систем, расскажем о возможных проблемах в их работе и причинах, по которым они возникают, а также поможем с диагностикой. Отчего ещё и почему могут возникать сбои в работе памяти? Что в итоге делать или не делать? Отвечая на эти вопросы, пытать мозг новичков мы не будем – расскажем всё простым языком для максимального понимания.

Из чего состоит модуль памяти?

Оперативная память с точки зрения схемотехники является очень простым устройством, если сравнивать с остальными электронными комплектующими системы и не брать в расчёт вентиляторы (в некоторых ведь есть простейший контроллер, реализующий PWM управление). Из каких компонентов собраны модули?

1. Сами микросхемы – ключевые элементы, которые определяют скорость работы памяти.
2. SPD (Serial Presence Detect) – отдельная микросхема, содержащая информацию о конкретном модуле.
3. Ключ – прорезь в печатной плате, чтобы нельзя было установить модули одного типа в платы, их не поддерживающие.
4. Сама печатная плата.
5. Разного рода SMD компоненты, расположенные на печатной плате.

Конечно, набор составляющих далеко не полный. Но для минимальной работы памяти этого достаточно. А что ещё может быть? Чаще всего – радиаторы. Они помогают остудить высокочастотные микросхемы, функционирующие на повышенном напряжении (правда, не всегда на повышенном), а также при разгоне памяти пользователем.

Кто-то скажет, что это маркетинг и всё такое. В некоторых случаях – да, но не HyperX. Модули Predator с тактовой частотой 4000 МГц без труда прогревают радиаторы до отметки 43 градусов, что мы выяснили в материале о них. К слову, о перегреве сегодня ещё пойдёт речь.

Далее – подсветка. Какие-то производители устанавливают таковую определённого цвета, а какие-то – полноценную RGB, да ещё и с возможностью настройки как при помощи переключателей на самих модулях, так при помощи подключаемых кабелей, а также программного обеспечения материнской платы.

Но, к примеру, инженеры HyperX пошли дальше – они реализовали на плате инфракрасные датчики, которые требуются для полной синхронизации работы подсветки.

Углубляться мы в это не будем – материал не об этом, да и рассказывали о них ранее, поэтому, если кому интересно – знакомимся с видео ниже и читаем материал по делу дальше.

Чему быть – тому не миновать

Выбирая бюджетную память от малоизвестных производителей, вы получаете кота в мешке – такие модули могут быть собраны «на коленке в подвале дядюшки Ляо» и даже не знать, что такое контроль качества. Иными словами – проблемы могут быть и при первом включении. Память ValueRAM от Kingston, конечно же, к таковой не относится, хоть и ценники на неё близки к минимальным. Учитывая предыдущую главу, некоторые пользователи могут сказать, что чем больше компонентов, тем выше шанс их поломки. Логично, опровергнуть это нельзя. Но уверенность HyperX в своей продукции (в частности – модулях Predator RGB) такова, что на неё распространяется пожизненная гарантия! Но так всё равно – что может выйти из строя? Всякие светодиоды и прочие подобные элементы дизайна в расчёт мы не берём.

Повреждение ячеек памяти.

Каждая микросхема памяти содержит огромное количество таких ячеек, в которые записывается и из которых считывается колоссальное количество информации. В случае записи данных в повреждённую ячейку, они искажаются, что вызывает сбой работы системы или приложения.

Переразгон, неправильные тайминги и напряжение.

Каждый из нас когда-либо пробовал или хочет попробовать разогнать память. Допускается увеличение частоты памяти не на всех платформах, но, если вы уже обзавелись поддерживающей разгон материнской платой, то можете встретить на своём пути определённые проблемы. В современных реалиях разгон памяти зависит не только от самих микросхем, но и от встроенного в процессор контроллера памяти и разводки линий на материнской плате. Два последних аспекта влияют на разгон в меньшей степени, нежели используемые микросхемы памяти. Чем больше вы увеличиваете тактовую частоту модулей памяти, тем более вероятно появление ошибок в их работе. С таймингами – наоборот. Их снижение может приводить к нестабильной работе. Улучшить стабильность работы разогнанной памяти может помочь увеличенное на неё напряжение, что влечёт больший нагрев и снижение ресурса работы в целом, так же как и потенциальную возможность выхода из строя в любой момент. В общем, если система работает нестабильно, то первым делом возвращайте все настройки к заводским.

Перегрев.

Да, высокие температуры памяти тоже могут влиять на стабильность работы системы. Поэтому, выбирая высокочастотные комплекты, стоит позаботиться об их охлаждении. Как минимум, они должны обладать радиаторами. То же самое касается и низкочастотных модулей, подверженных разгону с вашей стороны. Хотите установить набор быстрой памяти в рабочую систему, в которой производятся вычисления с её помощью? Не верите, что современная DDR4 с рабочим напряжением 1.2 В может сильно греться? Полюбуйтесь! Температура микросхем модулей, не оборудованных радиаторами, практически достигает 85 градусов, что является пределом для большинства микросхем. Впечатляет, не правда ли?

Механические повреждения
Любое неаккуратное движение – и вы можете повредить модуль памяти. Сколоть микросхему, SPD или в печатной плате лопнут дорожки. При некоторых повреждениях память ещё может работать, но с критическими ошибками. К примеру, скол SPD, что изображён на фото ниже, сделал модуль полностью неработоспособным. К разговору о радиаторах – они позволяют снизить практически до ноля вероятность механического повреждения памяти, если, конечно, вы чай или кофе на него не прольёте…

Другие источники проблем работы памяти, но когда память ни при чём.

Отдельно надо сказать, что память может нестабильно работать и не из-за описанных выше причин. Проблемы могут заключаться ещё в процессоре или материнской плате. Контроллер памяти в современных процессорах реализован непосредственно в самом процессоре. И он может «плохо себя вести» по разным причинам, особенно – при разгоне. А бывает так, что даже если вы сбросите настройки к номинальным, то, например, «умерший» канал памяти уже не оживёт. Соответственно, замена модуля ни к чему не приведёт. Физические повреждения процессорного разъёма или материнской плате (перегибы или иные внешние/внутренние воздействия) также могут быть причинами некорректной работы памяти. Поэтому мы не перестанем уговаривать вас проверить все компоненты отдельно, прежде чем идти покупать новый комплект памяти, что может оказаться пустой тратой денег. А компания Kingston пошла дальше – она предлагает конфигуратор, по которому можно просто и удобно найти подходящие под определённые системы модули памяти! Найти его можно по адресу https://www.kingston.com/ru/memory/searchoptions.

Бережёного…

Немногие знают, что существуют три буквы, способные упростить подбор компонентов системы – QVL. Расшифровка звучит как Qualified Vendors List, что на русском звучит как список совместимости. В него входят те комплектующие, с которыми производитель материнской платы проверил своё изделие и гарантирует корректную работу. По понятным причинам, проверить сотни наименований может не каждый. Но каждый уважающий себя производитель предлагает достаточно обширный список в нашем случае моделей оперативной памяти.

Синие экраны смерти, зависания и перезагрузки – неисправность точно в…

Из какого минимального набора электронных компонентов состоит ПК/ноутбук/моноблок? Из материнской платы, процессора, накопителя, блока питания и оперативной памяти. Все эти компоненты связаны между собой, поэтому если один из них работает нестабильно, то это вызывает сбои всей системы. Самым правильным путём диагностики будет тестирование каждого из этих компонентов в другой системе. Таким образом, методом исключения мы сможем определить «самое слабое звено» и заменить его. Но не всегда можно найти другую систему для таких действий. К примеру, далеко не каждый из ваших знакомых может обладать платой для проверки модулей с тактовой 4000 МГц или около того. Допустим, проблему выявили, и она заключается в памяти. Проверили несколько раз в разных слотах и на паре материнских плат — а она начала стабильно работать. Магия? Как говорится во вселенной Marvel, магия — это всего лишь неизученная технология, секрет которой в нашем случае очень прост. Контакты на модулях памяти со временем окисляются, что приводит к невозможности их корректной работы, а когда вы достаёте и возвращаете несколько раз, они немного шлифуются, после чего всё начинает работать нормально. На самом деле, окисление контактов — это самая распространенная проблема сбоев работы оперативной памяти (и не только), поэтому возьмите за правило — если возникли какие-либо проблемы с платформой, то вооружитесь обычным канцелярским ластиком и аккуратно протрите контакты с двух сторон. Это актуально как раз в тех случаях, когда проблемы возникают при работе памяти в её номинальном режиме, если до этого она месяцами или годами работала без сбоев.

Если ластик не помог

Что делать дальше? Если система работает с катастрофическими сбоями, то только проверять комплектующие на заведомо рабочей платформе. Если же подозрение именно на память, работающую в номинальном режиме, то можно выполнить несколько тестов. Существуют бесплатные и платные версии программ, некоторые работают из Windows/Linux, а некоторые из DOS или даже UEFI.

Начнём с того, что есть у каждого пользователя Windows 7 и новее. Как ни странно, встроенный в Windows тест памяти работает весьма эффективно и способен выявить ошибки. Запускается он двумя способами – из меню «Пуск»:

Или через Win+R:

Результат нас ждёт один:

Если базовый или обычный тесты не выявили ошибок, то обязательно стоит провести тестирование в режиме «Широкий», который включает в себя тесты из предыдущих режимов, но дополнен MATS+, Stride38, WSCHCKR, WStride-6, CHCKR4, WCHCKR3, ERAND, Stride6 и CHCKR8.

Просмотреть результаты можно в приложении «Просмотр событий», а именно – «Журналы Windows» — «Система». Если событий много, то проще всего будет найти нужный нам журнал через поиск (CTRL+F) по названию MemoryDiagnostics-Results.

Для проверки памяти рекомендуется использовать программы, функционирующие до загрузки ОС. Таким образом мы сможем проверить максимально доступный свободный объём памяти, что увеличит шанс выявления ошибок, если таковые будут. Очень распространённой программой является MemTest86. Она существует в двух вариантах – для устаревших (Legacy BIOS) систем и для UEFI-совместимых платформ. Для последних – программа платная, хоть есть и бесплатный вариант с ограниченным функционалом. Если заинтересованы, то сравнительная таблица редакций доступна на официальном сайте производителя — https://www.memtest86.com/features.htm.

Данная программа является лучшим решением для поиска ошибок работы памяти. Она обладает достаточным количеством настроек и выводит результат в понятном виде. Сколько тестировать память? Чем больше – тем лучше, если вероятность появления ошибки мала. Если же какая-либо микросхема памяти явно проблемная, то результат не заставит себя долго ждать.

Существует также MemTest для Windows. Использовать тоже можно, но смысла будет меньше – он не тестирует ту область памяти, которая выделена для ОС и запущенных в фоне программ.

Так как эта программа не новая, то энтузиасты (в основном – азиаты) пишут для неё дополнительные оболочки, чтобы можно было удобно и быстро запускать сразу несколько копий для тестирования большого объёма памяти.

К сожалению, обновления этих оболочек, чаще всего, остаются на китайском языке.

А вот наши энтузиасты пишут свой софт. Яркий пример – TestMem5 от Serj.

В целом, можно и linpack ещё в список тестов привести, но для его работы потребуется и полная нагрузка на процессор, что чревато его перегревом, особенно, если используются AVX инструкции. Да и это не совсем подходящий для проверки памяти тест, скорее – для прогрева процессора с целью изучения эффективности системы охлаждения. Ну и на циферки посмотреть. В целом, это не для домашнего использования бенчмарк, у него совсем другое предназначение.

Быстрое решение всех проблем

А вот такого, к сожалению, нет. Если только вы не владелец толстого кошелька, который позволит вам отдать свой ПК на диагностику и ремонт. Да и то – быстро даже за деньги не получится, если только попросту набор новых комплектующих не купить. Отвечая на поставленные в самом начале статьи вопросы, можно сказать следующее. Причин возникновения сбоев системы по вине оперативной памяти может быть несколько. И не все они относятся непосредственно к модулям памяти, всему виной может быть ещё как процессор, так и материнская плата. Если говорить непосредственно о памяти, то на стабильность работы также влияет разгон в любом его проявлении, а полностью убить модуль можно случайно физически – статикой или неаккуратным движением руки. Если исключить плату с процессором, убедиться в надлежащем температурном режиме, убрать разгон и проверить модули в другой системе, а они не перестанут выдавать ошибки – тогда уже придётся идти в гарантийный отдел или, если все сроки вышли, покупать новые модули. Исправить проблему сами смогут лишь единицы пользователей – для этого потребуется найти неисправную микросхему и заменить её на новую, а также, если требуется, внести правки в SPD. Сложно, но можно. И не забывайте про ластик – возможно, проблема решается очень быстро

Для получения дополнительной информации о продуктах HyperX и Kingston обращайтесь на сайты компаний.

Вы ищете память, которая имеет доступ к более высоким скоростям и совместима с большим количеством платформ? Или вы ищете долговечную память, которая может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, выявлять больше ошибок, но для этого приходится жертвовать скоростью?

Модули ОЗУ (оперативной памяти) являются важной частью каждой системы, но не все модули одинаковы. Помимо емкости, частоты и задержки, модули могут характеризоваться наличием или отсутствием системы исправления ошибок (ECC).

Разница между ними заключается в том, что память ECC защитит вашу систему от потенциального сбоя, исправив любые ошибки в данных, в то время как память без ECC игнорирует такие ошибки.

Думайте о памяти без ECC как о памяти, ориентированной на скорость, а ECC – памяти, ориентированной на выносливость и надёжности.

Поскольку не все платформы поддерживают ECC-память, и не каждой системе она нужна, давайте обсудим, что такое ECC-память, как она работает и нужна ли она вам.

Что такое ECC-память

Чтобы понять, как работает память с коррекцией ошибок (ECC), сначала нужно понять, что такое однобитовая ошибка. Потому что это основная проблема, для решения которой была создан ECC.

Однобитовая ошибка – это когда один бит (двоичный 0 или 1) в данных в ОЗУ случайно изменяется на противоположное значение.

Такого рода ошибки незначительны, и компьютер может не распознать их автоматически, что может привести ко многим проблемам.

Вы можете думать об однобитовых ошибках как о метафорических сорняках на лужайке. Ваш газон – это оперативная память, а ECC-часть вашей памяти – это использование гербицида.

Память без ECC не избавит вас от «сорняков». ECC уничтожит все сорняки, но газон будет расти немного медленнее.

Однобитовые ошибки могут возникать из-за магнитных или электрических помех внутри компьютера, присутствующих в каждой системе в виде фонового излучения.

Перенапряжение, колебания температуры, удар по корпусу или даже чтение или запись данных не так, как предполагалось изначально, могут привести к однобитовой ошибке.

Память ECC позаботится об этих ошибках и исправит их до того, как они превратятся в большую проблему.

Память с ECC очень похожа на память без ECC. Самая большая разница между ними заключается в том, что память ECC обычно имеет немного дополнительной памяти, предназначенной исключительно для обеспечения того, чтобы фактическая память работала без ошибок.

ECC – это, по сути, небольшой чип на обычной планке ОЗУ, который гарантирует, что каждый бит данных, который входит и выходит, является именно тем, чем он должен быть.

Что он делает, так это то, что создаёт зашифрованный фрагмент кода из данных, записываемых в основную память, и сохраняет этот код в дополнительном бите памяти. Когда необходимо получить доступ к данным, хранящимся в основной памяти, он создаёт новый код и сравнивает этот фрагмент кода с кодом, который был сгенерирован ранее.

Если он обнаружит, что они оба одинаковы и что данные не были каким-либо образом изменены, он разрешает чтение данных. Но, если он обнаруживает, что новый код отличается от сохраненного кода, он попытается решить проблему, расшифровывая код, чтобы точно определить, в чём заключается ошибка.

Если он не сможет найти ошибку, то, по крайней мере, гарантирует, что вы будете знать, что что-то пошло не так, вместо того, чтобы молча продолжать работать.

Это похоже на сравнение хэшей MD5 при загрузке программы, чтобы убедиться, что вы загружаете именно то, что вам действительно нужно, а не другой мошеннический секретный файл.

Вот почему ECC работает немного медленнее – потому что ему приходится создавать эти дополнительные коды.

Согласно исследованиям, вероятность возникновения такой ошибки составляет одна однобитовая ошибка каждые 14-40 часов на гигабит ОЗУ.

Необходимость исправления ошибок на серверах и рабочих станциях

В системе, используемой для повседневного просмотра и игр, исправление ошибок не является необходимостью. Однако, в мире серверов и профессиональных рабочих станций ставки выше.

Если вы ведёте бизнес, специализирующийся на финансах, однобитовая ошибка может привести к сбою сервера, который потенциально может стереть транзакции с вашего сервера.

Такая ошибка памяти также может привести к ошибке транскрипции данных, что может привести к неправильному размещению десятичного разделителя или изменению числа.

Очевидно, что это наносит ущерб честности и надёжности бизнеса. Если бы вы пошли покупать кошке новую игрушку и в итоге заплатили 1000 рублей вместо 100, это было бы довольно трагично.

Если вы посетили своего врача, и счет составил 56 987 рублей вместо 5945 рублей, вы только что стали жертвой компьютерной ошибки, связанной с ECC. И вы, скорее всего, больше никогда не воспользуетесь их услугами.

Потеря времени – ещё одна проблема, которую может предотвратить память ECC. Если вы визуализируете сложные изображения в высоком разрешении или работаете с моделью глубокого обучения, необходимость начинать заново после нескольких недель обработки из-за некоторых ошибок памяти – это огромная трата времени и денег для вашего бизнеса.

Память ECC необходима и в медицинской промышленности. При уходе за пациентом точность записей имеет решающее значение, и ошибка в одном бите может привести к неправильному диагнозу, что может привести к летальному исходу.

Выбор памяти может создать или уничтожить репутацию бизнеса.

Без памяти ECC не только существует вероятность подобных ошибок, но вы также не узнаете, что они произошли, пока кто-нибудь не просмотрит данные и не найдёт ошибку. А иногда это может быть слишком поздно.

Какие платформы поддерживают память ECC

Что касается серверов, то линейки процессоров Intel Xeon и линейки серверов AMD Epyc поддерживают память ECC. Обратите внимание, что для использования памяти ECC и процессор, и используемая материнская плата должны поддерживать память ECC.

Помните аналогию с газоном и гербицидом? Думайте о процессоре и материнской плате как об инструментах, которые вы используете для эффективной работы с ECC. Вам нужны подходящие инструменты для распространения гербицидов на газоне.

На основных платформах, используемых сегодня, большинство процессоров Intel (даже некоторые бюджетные модели Celeron) будут поддерживать память ECC, если вы используете материнскую плату, совместимую с такой памятью.

С AMD все процессоры Ryzen поддерживают память ECC с совместимой материнской платой с набором микросхем X570, тогда как набор микросхем B550 не поддерживает память ECC с процессорами Ryzen 2000. Процессоры Ryzen со встроенной видеокартой или ускоренным процессором (APU), серии 3000 G и серии 4000 G потребуют от вас использования процессора PRO для поддержки ECC.

Подведение итогов – нужна ли вам память ECC

Когда вы создаете профессиональную рабочую станцию или сервер, который должен работать круглосуточно и без выходных, память ECC просто необходима.

Обойтись без ECC в этом сценарии было бы все равно, что использовать борзую, чтобы тянуть повозку, когда вам нужна крепкая рабочая лошадка.

И разница в цене, и снижение производительности того стоят, если учесть, что вам не придётся беспокоиться о возможности однобитовой ошибки, которая вызовет у вас головную боль.

Вы ведь не хотели бы перепроверять каждую квитанцию, чтобы убедиться, что она верна, верно? Проявите такую же любезность к своим клиентам и заказчикам.

Но если всё, что вы делаете, это играете в игры и используете свой компьютер для другой некритической работы, вам, скорее всего, не понадобится ECC, и вам важнее сохранить эти 2% производительности.

В этой статье мы разберемся, что такое серверная оперативная память. Узнаем, чем память для сервера отличается от обычной и что такое поддержка ECC. Поймем, можно ли вставить планку серверной памяти в обычный компьютер и запустить его.

В серверах и рабочих станциях используется не совсем обычная оперативная память.

Основные ее отличия — это поддержка специфических технологий, таких как контроль четности и ECC (коррекция ошибок).

Серверная оперативная память не обладает выдающимися скоростными характеристиками. Для нее намного важнее стабильность и безотказность в работе. Применяется в тех областях, где критически важна бесперебойная работа. Например, финансы и облачные вычисления.

Рассмотрим подробнее технологии, которые применяют в серверной памяти ⇓

• Error-Correcting Code (ECC) или память с коррекцией ошибок;
• Регистр между микросхемами модуля и контроллером памяти. Так называемая регистровая оперативка.

Память с коррекцией ошибок

ECC (Error-Correcting Code) позволяет исправлять некоторые ошибки в процессе работы оперативной памяти. В том числе, случайные неточности, то есть те, которые могут возникать под воздействием электромагнитных помех или высокоэнергетических элементарных частиц.

Подобная погрешность появляется из-за изменения значения одного бита в машинном слове. Результат такой ошибки может быть самым непредсказуемым. От изменения одного символа в набранном тексте до зависания всей системы.

Применение технологии ECC необходимо для обнаружения и если это возможно, то исправления подобных проблем. Память, не имеющая поддержки коррекции ошибок, обозначается non-ECC.

Принцип работы

ECC модуль имеет дополнительные микросхемы, по одной на каждые 8 чипов. То есть, при одностороннем дизайне модуля, будет задействовано 9 чипов вместо привычных 8. А при двухстороннем — 18 вместо 16. В дополнительных чипах лежат контрольные суммы машинных слов, хранящихся в памяти.

Если при проверке контрольная сумма машинного слова не совпадает с контрольной сумой, находящейся в чипе-буфере, значит, найдена неточность. При возможности устранить проблему, система продолжает работу, но если коррекция невозможна, то операционной системе отправляется сообщение.

Если ОЗУ использует только технологию ECC, то это не совсем серверная оперативная память. Она рассчитана, в первую очередь, на профессиональные рабочие станции.

Для использования ECC RAM ОЗУ требуется поддержка как со стороны процессора, в котором размещен контроллер памяти, так и со стороны материнской платы. Впрочем, у не самых дешевых CPU и системных плат подобная поддержка нередко есть. Следовательно, память с коррекцией ошибок на них успешно заработает.

Какие преимущества получит обычный домашний или офисный компьютер в этом случае? Теоретически, он будет стабильнее работать. Но стоит учитывать, что применение Error-Correcting Code требует определенных вычислительных мощностей, как следствие, быстродействие снижается, пусть и не намного.

Однобитовые ошибки

Бит представляет собой единую двоичную цифру (1 или 0), причем восемь битов формируют байт — исторически наименьшую единицу адресной памяти, которую компьютеры считают либо как одно число, либо букву. Однобитовая ошибка заключается в том, что электрический заряд бит изменяется, переворачивая его от 0 до 1 или наоборот.

Причины однобитовых ошибок возникают в двух основных вариантах — жестких и мягких ⇓

• жесткие вызваны такими физическими факторами, как изменение температуры или мощности, а также напряжение на оборудовании;
• мягкие возникают из-за более сложных факторов, таких как магнитные помехи и даже космические лучи.

В любом случае результат однобитовой ошибки тот же. Неточность, влияющая на одну двоичную цифру, не приведет к концу света, но перевернутый бит может серьезно повлиять на важные данные.

Хотя ошибка может быть безвредной или иметь сравнительно мягкий эффект (например, неправильно окрашенный пиксель в изображении), это может привести к полностью искаженному файлу или сбою всей системы.

В приложениях, обрабатывающих большие объемы чувствительных или высокоценных данных, даже одна однобитовая ошибка может быть катастрофической.

ОЗУ с ECC предотвращает однобитовые ошибки, обнаруживая и исправляя их, гарантируя, что данные будут должным образом сохранены.

Регистровая память

По-настоящему серверной можно считать только регистровую (registered) или буферизованную (buffered) память. Основная ее особенность — это наличие на модуле еще одной микросхемы — регистра.

Регистр выполняет роль буфера между микросхемами памяти на модуле и контроллером ОЗУ. Это необходимо для снятия электрической нагрузки с контроллера, что позволяет установить большое количество модулей.

Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер памяти, что позволяет устанавливать большее количество модулей памяти на один канал. Таким образом, обеспечение максимального объема памяти, поддерживаемого современными процессорами, возможно только при использовании регистровой памяти

Вся регистровая оперативка в обязательном порядке поддерживает технологию ECC. Такие модули обычно имеют маркировку ECC reg. Отличие памяти с ECC от регистровой, заключается только в отсутствии микросхемы регистра и компоновке чипов памяти на планке.

Чем отличается серверная оперативная память от обычной

В первую очередь такая оперативка предназначена для бизнеса и профессиональных задач, где критически важна работа с данными и точностью их обработки и передачи.

По сравнению с обычной, ОЗУ ECC имеет очевидные преимущества. Из-за встроенных возможностей для исправления ошибок, системы с ОЗУ ECC имеют намного меньше отказов, чем с памятью без коррекции ошибок. На практике это означает меньшую потерю данных, меньшее количество сбоев и больше времени безотказной работы.

Однако из-за дополнительной обработки, требуемой для чипов, ECC может оказать небольшое влияние на производительность. Это вряд ли является серьезной проблемой, когда пользователи уделяют первостепенное внимание минимизации ошибок и максимальному времени бесперебойной работы, которые обеспечивает ECC RAM, даже если она действительно имеет незначительный проигрыш в производительности.

Еще одна очевидная разница между памятью с ECC и без нее — это цена. Благодаря своим расширенным функциям память с коррекцией ошибок стоит дороже, чем обычная и поддерживается только на специализированных (дорогостоящих) материнских платах и ​​высокопроизводительных серверных процессорах, таких как Intel Xeon и т.п. В обычную метеринку вставить ее можно, но она там не заработает.

Определить серверная память или нет, можно легко визуально по наличию дополнительных чипов памяти и расположению микросхем на модуле.

ECC RAM нельзя комбинировать с памятью без коррекции ошибок. Поэтому, если вы хотите возможности Error-Correcting Code, вам придется заменить всю оперативку на новые модули.

Чем еще отличается ОЗУ для сервера

• вполне закономерно, что оперативная память для круглосуточно работающего сервера должна иметь максимальную надежность. Поэтому серверные модули проходят тщательное тестирование, в том числе, и в условиях высокого нагрева;
• использование серверной регистровой оперативной памяти возможно только если процессор и материнская плата поддерживают ее;
• серверная оперативная память, также как и обычная, выпускается в разных стандартах: ddr, ddr2, ddr3, ddr4. Физически, серверные модули сохраняют совместимость с десктопными, но работоспособность в обычных материнских платах невозможна;
• скорость работы буферизованной RAM ниже, чем у стандартного модуля ОЗУ, а вот цена может оказаться заметно выше.

Нужна ли серверная память в обычном компьютере

Конечно неприятно, когда ваш домашний компьютер или ноутбук падает из-за ошибки, но это вряд ли будет иметь серьезные долгосрочные последствия.

Собирать домашний компьютер на серверном железе — достаточно спорное решение. Кроме самих модулей серверной памяти, придется установить серверную системную плату. А для нормальной работы системной платы может потребоваться соответствующий корпус и блок питания, что в итоге приведет к неоправданным расходам и даст только избыточную для большинства домашних систем надежность.

Почему серверная память не работает на обычных компьютерах

Для бизнес-критических серверных приложений короткий ответ — да. На сервере, обрабатывающем конфиденциальную информацию о клиенте или финансовых транзакциях, даже одна ошибка имеет потенциал для катастрофы.

ECC reg RAM настоятельно рекомендуется организациям, которые обрабатывают большие объемы данных клиентов в Интернете, для защиты от финансовых потерь, вызванных поврежденными данными, или репутационного ущерба, вызванного простоями после сбоя системы.

Александр

В 1998 году — первое знакомство с компьютером. С 2002 года постоянно развиваюсь и изучаю компьютерные технологии и интернет. Сейчас военный пенсионер. Занимаюсь детьми, спортом и этим проектом.

Задать вопрос

Оглавление

• Вступление
• Коррекция ошибок
• Финансовая сторона
• Тестовый стенд
• Методика тестирования
• Результаты тестирования
• Тест памяти
• 3DMark
• 7Zip
• Cinebench
• CrystalMark
• Fritz
• LinX
• wPrime
• AIDA64 Extreme
• Заключение

Вступление

На сегодняшний день на просторах Рунета можно встретить открытые темы на форумах с вопросами – стоит ли брать рабочую станцию с ECC-памятью или можно обойтись обычной? В данных ветках можно прочесть множество противоречивых утверждений, и часть из них говорит о том, что коррекция ошибок сильно замедляет память, а следовательно и ЦП. Но мало кто это проверял на деле на современных процессорах.

Сегодня мы разберемся в этом вопросе и сравним производительность серверного процессора с обоими типами памяти. Но для начала небольшой экскурс.

Коррекция ошибок

Для чего необходима коррекция? И почему в работе памяти возникают ошибки? Перед ответом на эти вопросы следует разделить ошибки на два типа:

• Аппаратные ошибки;
• Случайные ошибки.

Причиной появления аппаратных ошибок является дефектная микросхема DRAM, а случайные ошибки возникают под воздействием излучения, альфа-частиц, элементарных частиц и прочего. Соответственно, первые в принципе неисправимы – если чип дефектный, то поможет только его замена; а вот вторые могут быть исправлены.

Почему же так необходима коррекция ошибок в рабочих станциях и серверах? Однобитовая ошибка в 64-битном слове меняет содержимое ячейки памяти, а в конечном итоге на жесткий диск может быть записано другое число, другие данные, при этом компьютер не зафиксирует эту подмену. А изменение бита в оперативной памяти может вызвать сбой программы, что для рабочей станции и сервера недопустимо.

Для обнаружения изменения битов памяти можно использовать метод подсчета контрольной суммы, но он позволяет лишь обнаруживать ошибки без их исправления.

В свое время было предложено много различных способов решения данной проблемы, но на сегодняшний день наибольшее распространение получил метод коррекции ошибок или ECC (Error-Correcting Code). Данный метод позволяет автоматически исправлять однобитовые ошибки в 64-битном слове – SEC (Single Error Correction) и детектировать двухбитовые – DED (Double Error Detection).

Физическая реализация ECC заключается в размещении дополнительной микросхемы памяти на модуле ОЗУ – соответственно, при одностороннем дизайне модуля памяти вместо восьми чипов располагается девять, а при двустороннем вместо шестнадцати – восемнадцать. Таким образом, ширина модуля становится не 64 бита, а 72 бита.

Метод коррекции ошибок работает следующим образом: при записи 64 бит данных в ячейку памяти происходит подсчет контрольной суммы, составляющей 8 бит. Когда процессор обращается к этим данным и производит считывание, проводится повторный подсчет контрольной суммы и сравнение с исходной. Если суммы не совпадают – произошла ошибка. Если она однобитовая, то неправильный бит исправляется автоматически, если двухбитовая – детектируется и сообщается ОС.

Финансовая сторона

Прежде чем приступить к тестированию, необходимо затронуть финансовый вопрос.

Стоимость обычного модуля памяти DDR3-1600 с напряжением 1.35 В и объемом 8 Гбайт составляет около 3600 рублей, а с коррекцией ошибок – 4800 рублей. На первый взгляд ECC-память выходит на 30-35% дороже, что, в целом, не позволяет их сравнивать в силу существенно большей стоимости последней. Но почему же тогда такой вопрос возникает при сборке рабочей станции? Все просто – необходимо смотреть на данный вопрос шире, а именно – смотреть на общую стоимость рабочей станции.

Ценник однопроцессорной станции на базе четырехъядерного восьмипоточного Xeon (настольные процессоры серий i5 и i7 не поддерживают ECC-память) с 32 Гбайтами памяти, материнской платы с чипсетом C222/С224/С226 (десктопные наборы логики Z87/Z97 и другие также не поддерживают память с коррекцией ошибок) будет превышать 70 000 рублей (при условии, что устанавливаются серверные SSD с повышенным ресурсом). А если включить в эту стоимость и дискретную видеокарту, и прочие сопутствующие компоненты, например, ИБП, то ценник из пятизначного превратится в шестиизначный, перевалив планку в 100 000 рублей.

Покупка 32 Гбайт памяти с коррекцией ошибок потребует дополнительных 4-6 тысяч рублей, что по отношению к общей стоимости рабочей станции не превышает 5%, то есть не является критичным. Также переход от десктопного к серверному железу предоставит и другие преимущества, например: интегрированные графические карты P4600 в процессорах Intel Xeon E3-1200 третьего поколения получили оптимизированные драйверы, которые должны повышать производительность в профессиональных приложениях, например, в CAD; поддержка технологии Intel VT-d, которая позволяет пробрасывать устройства в виртуальную среду, например, видеокарты; прочие серверные технологии – Intel AMT или IPMI, WatchDog и другие, которые также могут оказаться полезными.

Таким образом, хоть и сама ECC-память стоит заметно дороже обычной, в общей стоимости рабочей станции данная статья затрат является несущественной, и переплата не превышает 5%.

Тестовый стенд

Для данного обзора использовалась следующая конфигурация:

• Материнская плата: Supermicro X10SAE (Intel C226, LGA 1150);
• Процессор: Xeon E3-1245V3 (Turbo Boost – off, EIST – off, HT – on);
• Оперативная память:
• 2x Kingston DDR3-1600 ECC 8 Гбайт (KVR16LE11/8 CL11, 1.35 В);
• 2x Kingston DDR3-1600 8 Гбайт (KVR16LN11/8 CL11, 1.35 В);
• ОС: Windows 8.1 Pro 64-bit.

Методика тестирования

В рамках тестирования были произведены замеры производительности как при одноканальном режиме работы ИКП, так и при двухканальном. Суммарный объем ОЗУ составил 8 (один модуль) и 16 Гбайт (два модуля) соответственно.

Программное обеспечение:

• 3DMark 2006 1.2;
• 7Zip 9.20;
• AIDA64 Extreme 5.20.3400;
• Cinebench R15;
• CrystalMark 2004R3;
• Fritz 4.20;
• LinX 0.6.5;
• wPrime 2.10.

Результаты тестирования

Тест памяти

Перед тем, как приступить к тестированию, проведем замер пропускной способности памяти и латентности.

При изучении результатов можно заключить, что производительность ECC- и non-ECC- памяти находится на одном и том же уровне в рамках погрешности.

Если в предыдущем тесте от замера к замеру выигрывал то один, то другой тип памяти, то при замере латентности ECC-память постоянно показывает большие задержки. Но разница несущественна – всего лишь 1 нс.

Таким образом, замер ПС и латентности памяти не показал особых различий между ECC- и non-ECC-памятью. Посмотрим, повторится ли это в последующих тестах.

3DMark

Тестовый пакет 3DMark содержит подтесты как для процессора, так и для графической карты. Здесь и кроется самое интересное – давно известно, что встроенному видеоядру не хватает существующей ПСП в 25.6 Гбайт/с, поэтому именно в графических подтестах можно выявить негативное влияние коррекции ошибок, если оно вообще есть,…

… но разницы нет – что ECC, что non-ECC. Ни процессор, ни интегрированное ядро никак не реагируют на замену обычной памяти на DDR с коррекцией ошибок – результаты одинаковы в рамках погрешности. Среднеарифметическая разница составила 0.02% в пользу ECC-памяти для одноканального режима и 1.6% для двухканального режима.

При этом нельзя сказать, что встроенная видеокарта P4600 не зависит от скорости ОЗУ – при одноканальном доступе общий результат почти на 30% ниже, чем при двухканальном. Другими словами, скорость ОЗУ критична для графического ядра, но сами по себе «ECC-версии» не влияют ни на скорость ОЗУ, ни на видеокарту.

7Zip

Архиваторы, как известно, чувствительны к памяти, поэтому, возможно, здесь получится зафиксировать влияние типа памяти на производительность.

Ситуация с архивацией неоднозначная: с одной стороны – в одноканальном режиме (как при распаковке, так и при сжатии) ECC-память уверенно оказывается медленнее на 2%; с другой – в двухканальном режиме при сжатии ECC-память уверенно быстрее, а при распаковке – медленнее, а среднее арифметическое – быстрее на 0.65%.

Скорее всего, причина в следующем – пропускной способности памяти при одноканальном доступе процессору явно недостаточно, и поэтому чуть большая латентность ECC-памяти сказывается на производительности; а при двухканальном доступе ПСП полностью покрывает нужды CPU и поэтому чуть большая латентность памяти с коррекцией ошибок не сказывается на производительности. В любом случае зафиксировать существенного влияния на скорость архивации не получилось.

Cinebench

Тестовый пакет Cinebench содержит подтест как процессора, так и видеокарты.

Но ни первый, ни вторая никак не отреагировали на ECC-память.

Зато налицо явная зависимость видеокарты от ПСП – при одноканальном доступе результат в OpenGL оказался на 25% ниже, чем при двухканальном. Вспоминая результаты 3DMark и смотря на нынешние, можно заключить, что производительность интегрированной видеокарты хоть и зависит от ПСП, но ECC-память не оказывает на нее негативного влияния.

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!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.