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Was ist ECC-Speicher?

Bei Servern in Unternehmen und Rechenzentren ist es extrem wichtig, Fehler in Daten zu minimieren, und genau hierfür dient ECC-Speicher (Error Correcting Code).

ECC ist eine Methode zur Erkennung und anschließenden Korrektur von Einzelbit-Arbeitsspeicherfehlern. Ein Einzelbit-Speicherfehler ist ein Datenfehler im Serverausgabe- oder -produktionsprozess. Fehler können die Serverleistung entscheidend beeinträchtigen.

Es werden zwei Typen von Einzelbit-Speicherfehlern unterschieden: schwerwiegende Fehler und behebbare Fehler. Schwerwiegende Fehler werden durch physikalische Faktoren wie übermäßige Temperaturschwankungen, Spannungs- oder physische Beanspruchungen der Speicher-Bits verursacht.

Behebbare Fehler treten auf, wenn Daten anders als ursprünglich beabsichtigt eingelesen werden. Dies kann durch Spannungsschwankungen auf der Hauptplatine, kosmische Strahlen und radioaktiven Verfall bedingt sein, wodurch Bits im Speicher verändert werden. Da die Bits ihren programmierten Wert in Form einer elektrischen Ladung behalten, kann diese Art der Interferenz die Ladung des Speicher-Bits verändern und dadurch einen Fehler verursachen. Fehler können bei Servern an unterschiedlichen Stellen auftreten: im Speicherlaufwerk, im CPU-Kern, über eine Netzwerkverbindung und in unterschiedlichen Arbeitsspeichertypen.

Bei Workstations und Servern müssen Fehler, Datenbeschädigungen und/oder Systemausfälle unbedingt vermieden werden. Aus diesem Grund kommt im Finanzsektor oft bevorzugt ECC-Speicher zum Einsatz.

So funktioniert ECC-Speicher: Bei Computern werden Daten über Bits empfangen und übertragen. Hierbei handelt es sich um die kleinsten Dateneinheiten eines Computers, welche als Binärcode, also als 0 oder 1, dargestellt werden.

Beim Zusammenfügen von Bits entsteht ein Binärcode bzw. „Wörter“, bei denen es sich um die Dateneinheiten handelt, welche adressiert und zwischen Arbeitsspeicher und CPU verschoben werden. Ein Beispiel für einen 8-Bit-Binärcode ist 10110001.

ECC-Speicher enthält ein zusätzliches Bit, das sogenannte Paritätsbit. Durch dieses zusätzliche Paritätsbit erscheint der Binärcode als 101100010, wobei die letzte Null dem Paritätsbit entspricht und zur Erkennung von Arbeitsspeicherfehlern dient. Wenn die Summe aller Einsen in der Codezeile (ohne das Paritätsbit) einer geraden Zahl entspricht, wird die Codezeile als gerade Parität bezeichnet. Fehlerfreier Code weist immer eine gerade Parität auf. Die Parität ist jedoch mit zwei Einschränkungen verbunden: Es lassen sich nur ungerade Fehleranzahlen (1, 3, 5 usw.) erkennen, während eine gerade Anzahl an Fehlern (2, 4, 6 usw.) unerkannt bleibt. Anhand der Parität lassen sich Fehler zudem nur erkennen, aber nicht korrigieren. An dieser Stelle kommt der ECC-Speicher ins Spiel.

Beim ECC-Speicher dienen Paritätsbits zur Speicherung eines verschlüsselten Codes beim Schreiben von Daten in den Arbeitsspeicher, gleichzeitig wird der ECC-Code gespeichert. Beim Lesen der Daten wird der gespeicherte ECC-Code mit dem ECC-Code verglichen, der beim ersten Lesen der Daten erzeugt wurde. Wenn der gelesene Code nicht mit dem gespeicherten Code übereinstimmt, wird dieser von den Paritätsbits entschlüsselt, damit festgestellt werden kann, welches Bit fehlerhaft war, sodass es unmittelbar korrigiert werden kann. Syndromtabellen stellen eine Möglichkeit dar, diese Bitfehler auf mathematische Weise zu erfassen und anschließen zu korrigieren.

Während der Verarbeitung der Daten wird vom ECC-Speicher kontinuierlich Code mithilfe eines speziellen Algorithmus zur Erkennung und Korrektur von Einzelbit-Speicherfehlern eingelesen.

In Branchen wie dem Finanzsektor, in denen dieser Vorgang geschäftskritisch ist, lässt sich mit ECC-Speicher sehr viel erreichen. Stellen Sie sich vor, Sie müssten vertrauliche Kundendaten bearbeiten und diese mit anderen Geldinstituten austauschen. Die Daten werden versendet und eine Binärstelle wird durch elektrische Störungen umgedreht.

Beim anderen Geldinstitut käme der Code 100100011 an, durch den andere Informationen angezeigt werden als ursprünglich von Ihnen beabsichtigt – es handelt sich um einen Fehler. Die dritte Stelle wurde aufgrund der elektrischen Störung von einer 1 in eine 0 gedreht. Die Summe der ersten acht Bits ergibt 3 – also nicht einmal eine Parität. Das bedeutet, dass die von Ihnen versendeten vertraulichen Daten beschädigt werden könnten (oder dass es bei Ihnen zu einem Systemabsturz kommen könnte). Wenn jedoch ECC-Speicher installiert ist, lässt sich der Fehler erkennen und die dritte Binärstelle kann wieder zu einer 1 (dem ursprünglichen Code) zurückgeändert werden.

ECC-Speicher trägt durch die Erkennung und Korrektur von Einzelbit-Fehlern zur dauerhaften Datenintegrität und zur Vermeidung von Datenbeschädigungen sowie Systemabstürzen und -ausfällen bei.

Setzen Sie ECC-Speicher in geschäftskritischen Servern und Workstations ein.

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