在ECC技術(shù)出現(xiàn)之前，內(nèi)存中應(yīng)用最多的另外一種錯(cuò)誤檢查技術(shù)，是奇偶校驗(yàn)位（Parity）技術(shù)。

在數(shù)字電路中，最小的數(shù)據(jù)單位是“比特（bit）”，也叫“比特”。“比特”也是內(nèi)存中的最小單位，它是通過(guò)“1”和“0”來(lái)表示數(shù)據(jù)高、低電平信號(hào)。在數(shù)字電路中8個(gè)連續(xù)的比特是一字節(jié)，不帶“奇偶校驗(yàn)”的內(nèi)存中的每個(gè)字節(jié)只有8位，若它的某一位存儲(chǔ)出了錯(cuò)誤，就會(huì)使其中存儲(chǔ)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(cuò)誤。

而帶有“奇偶校驗(yàn)”的內(nèi)存在每一字節(jié)（8位）外又額外增加了一位用來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。比如一個(gè)字節(jié)中存儲(chǔ)了某一數(shù)值（1、0、1、0、1、0、1、1），把這每一位相加起來(lái)（1＋0＋1＋0＋1＋0＋1＋1=5）。對(duì)于偶校驗(yàn)，若其結(jié)果是奇數(shù)，校驗(yàn)位就定義為1，反之則為0；對(duì)于奇校驗(yàn)則相反。當(dāng)CPU返回讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)再次相加前8位中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果是否與校驗(yàn)位相一致。當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)二者不同時(shí)就會(huì)試圖糾正這些錯(cuò)誤。

但奇偶校驗(yàn)位技術(shù)有個(gè)缺點(diǎn)，當(dāng)內(nèi)存查到某個(gè)數(shù)據(jù)位有錯(cuò)誤時(shí)，由于不一定能確定錯(cuò)誤在哪一個(gè)位，也就不一定能修正錯(cuò)誤。所以帶有奇偶校驗(yàn)的內(nèi)存的主要功能僅僅是“發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤”，并能糾正部分簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤。

此外，奇偶校驗(yàn)技術(shù)是通過(guò)在原來(lái)數(shù)據(jù)位的基礎(chǔ)上增加一個(gè)數(shù)據(jù)位來(lái)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，用來(lái)檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)位也成倍增加，就是說(shuō)當(dāng)數(shù)據(jù)位為16位時(shí)它需要增加2位用于檢查，當(dāng)數(shù)據(jù)位為32位時(shí)則需增加4位，依此類推。特別是當(dāng)數(shù)據(jù)量非常大時(shí)，數(shù)據(jù)出錯(cuò)的幾率也就越大，對(duì)于只能糾正簡(jiǎn)單錯(cuò)誤的奇偶檢驗(yàn)的方法就顯得力不從心了。正是基于這樣一種情況，錯(cuò)誤檢查和糾正（Error?Checking and?Correcting）應(yīng)運(yùn)而生了。

是什么導(dǎo)致內(nèi)存數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤？

內(nèi)存錯(cuò)誤是電腦內(nèi)部的電磁干擾造成的。這種干擾會(huì)導(dǎo)致 DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存）的單位自發(fā)地變成相反的狀態(tài)。單位錯(cuò)誤可能是隱性的，也就是說(shuō)，它們不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成嚴(yán)重影響；但是，內(nèi)存單元是相互關(guān)聯(lián)的，因此單位變化可能會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)，尤其是在需要嚴(yán)密運(yùn)行的系統(tǒng)中。

ECC 內(nèi)存的工作原理

ECC的英文全稱是“ Error Checking and Correcting”（錯(cuò)誤檢查和糾正），從這個(gè)名稱就可以看出它的主要功能就是“發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤”。

與奇偶校驗(yàn)技術(shù)一樣，ECC糾錯(cuò)技術(shù)也需要額外的空間來(lái)儲(chǔ)存校正碼，但其占用的位數(shù)跟數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度并非成線性關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，它是以8位數(shù)據(jù)、5位ECC碼為基準(zhǔn)，隨后每增加一個(gè)8位數(shù)據(jù)只需另增加一位ECC碼即可。通俗地講就是，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的ECC碼要占用5位的空間，而一個(gè)16位數(shù)據(jù)ECC碼只需在原來(lái)基礎(chǔ)上再增加一位，也就是6位；而32位的數(shù)據(jù)則只需再在原來(lái)基礎(chǔ)增加一位，即7位的ECC碼即可，如此類推。

ECC碼將信息進(jìn)行8比特位的編碼，采用這種方式可以恢復(fù)1比特的錯(cuò)誤。每一次數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的時(shí)候，ECC碼使用一種特殊的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果稱為校驗(yàn)位（check bits）。然后將所有校驗(yàn)位加在一起的和是“校驗(yàn)和”（checksum），校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)一起存放。當(dāng)這些數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀出時(shí)，采用同一算法再次計(jì)算校驗(yàn)和，并和前面的計(jì)算結(jié)果相比較，如果結(jié)果相同，說(shuō)明數(shù)據(jù)是正確的，反之說(shuō)明有錯(cuò)誤，ECC可以從邏輯上分離錯(cuò)誤并通知系統(tǒng)。當(dāng)只出現(xiàn)單比特錯(cuò)誤的時(shí)候，ECC可以把錯(cuò)誤改正過(guò)來(lái)不影響系統(tǒng)運(yùn)行。工作原理見下圖：

除了能夠檢查到并改正單比特錯(cuò)誤之外，ECC碼還能檢查到（但不改正）單DRAM芯片上發(fā)生的任意2個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，并最多可以檢查到4比特的錯(cuò)誤。當(dāng)有多比特錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)候，ECC內(nèi)存會(huì)生成一個(gè)不可隱藏（non-maskable interrupt）的中斷（NMI），會(huì)中止系統(tǒng)運(yùn)行，以避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)惡化。

顯然ECC碼的長(zhǎng)度跟數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是成對(duì)數(shù)關(guān)系，當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度在64位以上的時(shí)候，ECC碼在空間占用上就會(huì)凸現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。此外，ECC校驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)是如果數(shù)據(jù)中有一位錯(cuò)誤，它不但能發(fā)現(xiàn)而且可以對(duì)其更正，ECC校驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)2~4位錯(cuò)誤（不能更正），當(dāng)然這樣的情況出現(xiàn)的幾率是非常低的。但ECC碼的校驗(yàn)算法比奇偶校驗(yàn)復(fù)雜不少，需要專門的芯片來(lái)支持，所以普通的電腦主板不一定支持。而且因?yàn)橄到y(tǒng)需要時(shí)間來(lái)等待校驗(yàn)的結(jié)果，所以ECC校驗(yàn)會(huì)降低系統(tǒng)速度2%-3%左右，但這小小的代價(jià)換來(lái)系統(tǒng)穩(wěn)定性的大大提高可以說(shuō)事非常值得的。

注意：ECC不是一種內(nèi)存類型，只是一種內(nèi)存技術(shù)，不僅以前的EDO內(nèi)存可以有、SD內(nèi)存也可有，現(xiàn)在主流的DDR內(nèi)存同樣可以有，所以在現(xiàn)在服務(wù)器配置中我們都可見到“512MB ECC DDR-400內(nèi)存”之類的字樣。那是因?yàn)樗⒉皇且环N影響內(nèi)存結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)速度的技術(shù)，可以應(yīng)用到不同的內(nèi)存類型之中，就象我們經(jīng)常到的“奇遇校正”內(nèi)存技術(shù)一樣。

ECC內(nèi)存技術(shù)雖然可以同時(shí)檢測(cè)和糾正單一比特錯(cuò)誤，但如果同時(shí)檢測(cè)出兩個(gè)以上比特的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤，則無(wú)能為力。但隨著基于Intel處理器架構(gòu)服務(wù)器的CPU性能呈幾何級(jí)的倍數(shù)提高，而硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能同期只提高了5倍。因此為了獲得足夠的性能，服務(wù)器需要大量的內(nèi)存來(lái)臨時(shí)保存在CPU上讀取的數(shù)據(jù)。這樣大的數(shù)據(jù)訪問(wèn)量就導(dǎo)致單一內(nèi)存芯片上每次訪問(wèn)時(shí)通常要提供4（32位）或8（64位）比特以上的數(shù)據(jù)。一次性讀取這么多數(shù)據(jù)，出現(xiàn)多位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的可能性會(huì)大大地提高，而ECC又不能糾正雙比特以上的錯(cuò)誤，這樣就很可能造成全部比特?cái)?shù)據(jù)的丟失，系統(tǒng)就很快崩潰了。

來(lái)源：吳川斌的博客